24.原电池 讲义-2023-2024学年高一化学下学期人教版2019必修第二册

沐澹化学 原电池 一、原电池工作原理 1.原电池概念： 将化学能转化为电能的装置叫做原电池。 在原电池中，电子流出的一极为负极，电子流入的一极为正极。 2.原电池模型： 3.负极： ①失电子，发生氧化反应。 ②可能是负极材料发生氧化反应，也可能是物质在负极上发生氧化反应。 4.正极： ①得电子，发生还原反应。 ②可能是正极材料发生还原反应，也可能是物质在正极上发生还原反应。 5.电子移动方向： ①电子从负极流出，经过导线，流向正极。 ②电子只能在导线上移动。 ③口诀：电子不下河。 6.离子的移动方向： ①阳离子在溶液中向正极移动，阴离子在溶液中向负极移动。 ②阴、阳离子在内电路上向两极移动目的：为了平衡电荷，使内外电路电荷形成一个循环。 ③口诀：离子不上岸；移动方向，正正负负。 7.电流方向： ①在外电路上，电流的方向与电子的流向相反，从正极经过导线到负极。 ②在内电路上，电流的方向与阳离子的移动方向相同，从负极经过电解质溶液到正极。 二、原电池的构成 1.两个电极： ①电极可以是活泼的金属电极，也可以是惰性电极（若是活泼金属电极则应为不同金属）。 ②活泼电极主要是指金属活动性顺序表中排在前的金属()除外的金属单质，常考的有等。 ③惰性电极是指不易得失电子的，一般不与电解液反应的电极，由或是石墨等惰性材料构成。 ④负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。 2.自发进行的氧化还原反应： 需要自发进行的氧化还原反应，准确的说应该是在负极发生氧化反应、在正极发生还原反应。 3.电解质： 可以是水溶液也可以是熔融态，或者是固体电解质能够传递离子，主要目的是有自由移动的阴阳离子来平衡电荷。 4.形成闭合回路： 形成闭合回路，电流能够形成循环。 三、原电池的正负极的判断方法 判断依据：电子流出的一极为负极，即负极失电子。 1.通过电极现象判断： ①电极溶解或电极质量减轻的一极，一般为负极。 ②电极上有气体生成的一极，一般为正极。 ③电极的质量增加的一极，一般为正极。 2.通过电极材料判断： ①电极材料相对活泼的一极，一般为负极。 ②特例，电极在氢氧化钠溶液中，为负极；电极在浓硝酸溶液中，为负极等。 3.通过电子、电流、阴阳离子移动的方向判断： ①电子流出的一极为负极。 ②外电路中，电流流出的一极为正极；内电路中，电流流入的一极为正极。 ③在电解质溶液中，阳离子流向正极，阴离子流向负极。 四、原电池原理的应用 1.加快氧化还原反应的速率 原电池中，氧化反应和还原反应在两极进行，溶液中离子运动时相互的干扰减小，反应速率增大。 2.比较金属活动性的强弱 ①一般情况下，负极金属的活动性比正极金属的活动性强。 ②一般来说，负极较活泼，电极质量减少；正极较不活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变。 3.设计原电池 ①理论依据： 自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。 ②设计步骤： ⅰ.氧化还原反应分析： 将氧化还原反应拆成离子形式的氧化反应过程和还原反应过程。 ⅱ.电极材料的选择： 电极材料必须导电，氧化反应过程中若有单质失电子，则该单质为负极材料。正极材料一般为活泼性弱于负极材料的金属构成，最好是惰性电极。 ⅲ.电解质溶液的选择： 凡是参与氧化反应和还原反应的离子，均应在电解质溶液中。 例如：， 。 4.制造化学电源： 设计制造各种干电池、蓄电池、燃料电池等。 五、电极反应方程式的书写 1.书写原理： 原电池中，物质在负极发生氧化反应，在正极发生还原反应，类似于氧化还原反应的离子方程式的书写。又由于其装置的特殊性，在两个固体电极上发生，所以书写过程遵循以下规律： ①电荷守恒：等式左右的电荷一定相等。 ②原子守恒：原子守恒也叫质量守恒，所有的反应都要遵循质量守恒。 ③得失电子守恒：负极发生氧化反应失去的电子数等于正极发生还原反应得到的电子数。 ④对于生成沉淀的反应，不写“↓”，对于有气体生成的反应，根据是否有气体参与来判断是否写“↑”。 2.书写方法： 第一步：准确书写反应物与生成物（写物质） ①反应物：根据总反应方程式、原电池图像、原电池构成、电极材料等准确的判断出反应物。比如，负极，找失去电子的物质为反应物；正极，找得到电子的物质为反应物。 ②生成物：反应物得、失电子后，其对应的物质在相应的环境中的稳定存在形态，就是生成物。比如，失电子后为，在酸性和中性条件均能稳定存在，则生成物为，在碱性条件下要与作用生成，则生成物为。比如失去电子后，生成的如果在硫酸存在时，则生成物 为，如果是在碱性条件下与作用，则生成物为。 第二步：根据化合价，写出得失电子数（注得失） 根据反应物和生成物变价元素的化合价的变化，及反应前后变价原子的个数，正确的书写得失电子数。 第三步：根据环境，配平电荷和原子（配电荷） 写出物质得失电子数后，配平的目的主要是配