高二化第四章 第1、2节 原电池和化学电源.doc

第四章第1、2节原电池和化学电源
一、原电池
1、定义:化学能转化为电能的装置
2、原电池的形成条件
(1)具有不同的电极(活泼性不同的导电材料);
a. 在金属——金属构成的原电池中,相对活泼的金属作负极,被氧化,生成金属阳离子;相对不活泼的金属作正极,溶液中的阳离子被还原(一般被还原为单质)。如电极反应:
负极: 正极:
b. 在金属——非金属构成的原电池中,非金属电极(如石墨),一般只起导电作用,故作正极,金属电极作负极,如电极反应:
负极: 正极:
c. 在金属——金属氧化物构成的原电池中,金属氧化物中的金属元素已是最高(或较高)价态,难被氧化,故作正极,并直接参与还原反应,金属电极作为负极,如(银锌钮扣电池):
负极: 正极:
d. 用两个惰性电极作为载体的燃烧电池,通有还原性气体的电极作为负极,通有氧化性气体的电极作为正极。如氢氧燃料电池。其电极为可吸附气体的惰性电极,如铂电极,活性炭等,两极分别通入和,以的溶液为电解质溶液:
负极: 正极:
总反应:
(2)具有电解质溶液(电极须插入电解质溶液中);
(3)电极须用导线连接形成闭合电路。
3、原理:
(1)负极:发生氧化反应,金属活动性强,还原性较强的物质;
正极:发生还原反应,金属活动性弱,氧化性较强的物质。
(2)电流的流动方向:由正极到负极
(通常阳离子在电解质溶液中移向正极,阴离子移向负极;溶解的一极为负极,增重或有气泡放出的一极为正极。)
二、化学电池
1、普通锌锰电池(“干电池”)
“干电池”是用锌制圆筒形外壳作负极,立于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极,在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质,淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速度。还填有MnO2作去极剂(吸收正极放出的H2,防止产生极化现象)。“干电池”的电压通常约为 ,不能充电再生。
电极反应:负极:Zn一2e ——Zn2+
正极:2NH4+ + 2e = 2NH3 + H2 H2 + 2MnO2 = Mn2O3 + H2O Zn2+ + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+
电池总反应式:2Zn + 4NH4Cl + 2MnO2 == [Zn(NH3)4]Cl2 + ZnCl2 + Mn2O3 + H2O
2、蓄电池
铅蓄电池可放电亦可充电,具有双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳,在正极板上有一层棕褐色PbO2,负极板是海绵状金属铅,两极均浸在一定浓度的硫酸溶液中,且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。
蓄电池放电时的电极反应为:负极:Pb + SO42- -2e = PbSO4 正极:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e = PbSO4 + 2H2O
当放电进行到硫酸浓度降低,,而将蓄电池进行充电:
阳极:PbSO4 + 2H2O一2e = PbO2 + SO42- 阴极:PbSO4 + 2e = Pb + SO42-
,应停止充电。
蓄电池充电和放电的总反应式为:PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
目前,有一种形似于“干电池”的充电电池,它实际是一种银锌蓄电池(电解液为KOH),