导读：电化学专题总结，1、原电池是一种将化学能转变成电能的装置，6、在化学反应中，7、原电池作为一种化学电源，【例】(2011广东12)某小组为研究电化学原理，【总结】比较必修2模块（如图1）与选修4模块（如图2）所设计的原电池的异同，【例】2013广东33（17分）化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，（2）能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化 电化学专题总结 原电池 一、基本概念 1、原电池是一种将化学能转变成电能的装置。 2、原电池的构成条件： 活动性不同的两个电极、电解质溶液、形成闭合回路。 韵语记忆：一强一弱两块板，两极必用导线连，同时插入电解液，活动导体溶里边。 3、、电极的确定： 无论什么样电极材料、电解质溶液（或熔融态的电解质）构成原电池，只要是原电池永远遵守电极的规定：电子流出的电极是负极，电子流入的电极是正极。通常：负极：活泼的一极；电子流出的一极；电流流入的一极；发生氧化反应的一极。反之为正极。 特例1：两极材料分别是铜片和铝片，电解质溶液是浓硝酸，虽然金属活动性铝比铜活泼，但是由于铝与浓硝酸发生钝化，不再继续反应，而铜与浓硝酸发生氧化反应，在电池中，铜作原电池的负极，铝作原电池的正极。 特例2：两极材料分别是镁片和铝片，电解质溶液是氢氧化钠溶液，虽然金属活动性镁比铝活泼，但是由于铝与氢氧化钠溶液发生氧化反应产生氢气，而镁与氢氧化钠溶液不反应，在电池中，铝作原电池的负极，镁作原电池的正极。 4、只有氧化还原反应才有电子的得失，只有氧化还原反应才可能被设计成原电池（复分解反应永远不可能被设计成原电池）。 5、氧化还原反应中还原剂的氧化反应和氧化剂的还原反应同时发生，一个氧化还原反应被设计成原电池后，氧化反应和还原反应被分别设计在负极和正极发生，两极反应式叠加后应该与氧化还原反应式吻合，要求书写电极反应式时，负极失去的电子数与正极得到的电子数相等。 6、在化学反应中，失去电子的反应（电子流出的反应）是氧化反应，得到电子的反应（电子流入的反应）是还原反应，所以在原电池中：负极永远发生氧化反应（对内电路来说也可称为阳极），正极永远发生还原反应（阴极）。 思考：1、为什么原电池的负极也可称为阳极；正极也可称为阴极？这样称为有什么益处？ 2、由定义的角度区分正负极与阴阳极。 7、原电池作为一种化学电源，当它用导线连接上用电器形成闭合回路时就会有电流通过。 Ⅰ.在外电路：.电流的流向是从电源的正极出发经用电器流向电源的负极。 .电子的流向是从电源的负极出发经用电器流向电源的正极。 Ⅱ.在内电路： .电解质溶液中的阳离子向正极(阴极)移动，因为：正极是电子流入的电极，正极聚集了大量的电子，而电子带负电，吸引阳离子向正极移动。 .电解质溶液中的阴离子向负极（阳极）移动，因为：负极溶解失去电子变成阳离子，阳离子大量聚集在负极，吸引阴离子向负极移动。 【例】(2011广东12)某小组为研究电化学原理，设计如图2装置。下列叙述不正确的是（D） A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋2e＝ Cu ＋－C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动 ＋8、原电池的基本类型： .只有一个电极参与反应的类型：负极溶解，质量减小；正极本身不参与反应，但是在正极可能有气体产生或正极质量增大。
两个电极都参与反应的类型： 例如：充电电池类的：蓄电池、锂电池、银锌电池等。 .两个电极都不参与反应的类型： 两极材料都是惰性电极，电极本身不参与反应，而是由引入到两极的物质发生反应，如：燃料电池，燃料电池的电解质溶液通常是强碱溶液。 9、电解质溶液的作用： 运载电荷或参与电极反应（产生沉淀、放出气体、改变粒子的存在形式）。如果负极产生的阳离子和电解质溶液中的阴离子不能共存，二者将发生反应使得各自的离子浓度减少，并可能伴有沉淀或气体的产生。 【总结】比较必修2模块（如图1）与选修4模块（如图2）所设计的原电池的异同。并分析其优缺点。
图2 【例】2013广东33（17分）化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养。 （2）能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。 设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。 限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。 ① 完成原电池的甲装置示意图（见图15），并作相应标注。 要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。 ② 以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极
。 ③ 甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是
，其原因是
。 （3）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在（2）的材料中应选
作阳极。 答案：(2)① 如图：②电极逐渐溶解③甲 可以避免Zn与Cu2的接触，提高电池效率，提供稳定电流 (3)Zn 二、如何快速书写电极反应式
快速正确的书写电极反应式，是解决原电池问题的关键，也是新课标考查的重点。 思考：快速书写电极反应式方法？ 书写时的注意事项： ①书写电极反应式要注意酸碱性环境对产物存在形式的影响。 ②在酸性环境中，氢元素的存在形式有：H+
、H2O 、H2三种形式，不会出现OH-形式。 ＋ - 2 -
③在碱性环境中，氢元素的存在形式为：OH- 、H2O 、H2三种形式，不会出现H+形式。 ④在酸性环境中，氧元素的存在形式有：H2O 一种形式，不会出现OH- 、O2-两种形式。 ⑤在碱性环境中，氧元素的存在形式为：OH- 、H2O 两种形式，不会出现O2-形式。 ⑥检验电极反应式的三个标准：正负极得失电子数相等，原子个数守恒，粒子存在形式符合酸碱环境。 ⑦在正负极得失电子数相同的情况下，两个电极反应式叠加，会得到总反应式。 ⑧用总反应式减去任何一个电极反应式会得到另一个电极反应式。 三、新型电源 1、常见的两种干电池： 普通锌锰干电池必修2模块、碱性锌锰干电池选修4模块。对比二者设计上的异同点。并分析其优缺点。 【例1】（2013新课标卷2）36. 〔化学――选修2:化学与技术〕（15分）
锌锰电池（俗称干电池）在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图（a）所示。
回答下列问题：
（1）普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：
Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 = Zn(NH3)2Cl2 + 2MnOOH ①该电池中，负极材料主要是
，电解质的主要成分是
，正极发生的主要反应是
。 ②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是
。 答案：（1）①Zn；NH4Cl； MnO2＋e＋NH4===MnOOH＋NH3 ②碱性电池不容易发生电解质溶液泄漏，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性电池使用寿命长，因为金属材料在碱性电解质比在酸性电解质的稳定性好；（答出一条就给分） 【例2】（四川卷理综9）在碱性锌锰干电池中,已知氢氧化钾为电解质,发生的电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2下列该电池的电极反应正确的是
） －－A．负极反应为Zn-2e=Zn2+
B．负极反应为Zn+2H2O-2e= Zn(OH)2+H+ －－－C．正极反应为2MnO2+2H++ 2e=2MnOOH
D．正极反应为2MnO2+2H2O + 2e=2MnOOH+2OH [答案] D． 2、常见的三种充电电池： ①．铅蓄电池 、电极：Pb
；、电解质溶液：稀H2SO4
ρ=1.28g/cm3 、总反应式：Pb+ PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O 、放电过程：负极：Pb+SO42--2e= PbSO4 ；正极：PbO2+4H++SO42-+2e=PbSO4+2H2O 总反应：Pb+ PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 、充电过程：阳极：PbSO4+2H2O-2e=PbO2+4H++SO42- ；阴极：PbSO4+2e=Pb+SO42-
- 3 - －＋ 总反应：2PbSO4+2H2O= Pb+ PbO2+2H2SO4 ②．银锌高能电池 、电极：Zn
；、电解质溶液KOH (aq) 、总反应式Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag 、放电过程：负极：Zn+2OH--2e= Zn(OH)2 ，正极：Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH-
总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag 、充电过程：阳极：2Ag+2OH--2e= Ag2O+H2O，阴极：Zn(OH)2+2e= Zn+2OH- 总反应：Zn(OH)2+2Ag= Zn+Ag2O+H2O ③．爱迪生电池 、电极：Fe
；、电解质溶液KOH (aq) 、总反应式：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2 |放电过程：负极：Fe+2OH--2e= Fe(OH)2 ，正极：NiO2+2H2O+2e= Ni(OH)2+2OH- 总反应：Fe+NiO2+2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2 、充电过程：阳极：Ni(OH)2+2OH--2e= NiO2+2H2O，阴极：Fe(OH)2+2e= Fe+2OH- 总反应：Fe(OH)2+Ni(OH)2=Fe+NiO2+2H2O 【例1】（海南省化学试题7）关于铅蓄电池的说法正确的是
??A．在放电时，正极发生的反应是 Pb(s) + SO24（aq）= PbSO4(s) +2e
） B．在放电时，该电池的负极材料是铅板 C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 ?D．在充电时，阳极发生的反应是 PbSO4(s)+2e - = Pb(s)+ SO24（aq）
[答案] B． 【例2】（广东化学试题16）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+Li放电充电LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含有导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是 A.可加入硫酸以提高电解质的导电性
B放电时电池内部Li向负极移动. C.充电过程中，电池正极材料的质量减少
D.放电时电池正极反应为：FePO4+Li++e-=LiFePO4 [答案] CD。 [解析]放电时，负极：Li - e- ==Li+，正极：FePO4 + Li++ e- == LiFePO4；充电时，阳极：LiFePO4 -e- == FePO4 + Li+ 阴极：Li+ + e- == Li，所以易知C.D正确。若加入硫酸，与Li单质（固体）发生反应，所以A错；放电时，锂失电子变成Li+ ，FePO4 和Li+向正极移动在正极得电子生成LiFePO4，故B错。 3、常见燃料电池（5种）： （1）氢气和氧气燃料电池（电解质溶液是磷酸）（2）氢气和氧气燃料电池（电解质溶液是KOH溶液） ①．总反应方程式：
②．电极反应式
（3）甲烷和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液） ①．总反应方程式：
②．电极反应式
（4）甲醇和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液） ①．总反应方程式：
②．电极反应式
（5）丁烷燃料电池（以熔融盐K2CO3为原料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属为电极） ①．总反应方程式：
②．电极反应式 【例】（北京理综化学5）据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是
） A.正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-
B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变 C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2=2H2O D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2（标准状况）时，有0.1mol电子转移
[答案] D 综合： 【例】2011年山东29．（14分）科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。 （1）实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠，化学反应方程式为
。要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是
。 （2）右图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na+xS＝Na2Sx,正极的电极反应式为
。M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作用是
。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的
倍。 （3）Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为
，向该溶液中加入少量固体CuSO4，溶液pH
（填“增大”“减小”或“不变”）， Na2S溶液长期放置有硫析出，原因为
（用离子方程式表示）。 【答案】(1)2CH3CH2OH + 2Na2CH3CH2ONa + H2↑；二硫化碳或热的NaOH溶液 (2)xS+2e-Sx2-，离子导电(导电或电解质)和隔离钠与硫；4.5
＋－－－＋(3)c(Na)＞c(S2)＞c(OH)＞c(HS)＞c(H)；减小；2S2-+ 2H2O+O22S+ 4OH- 电解池 【相关知识点归纳】
1.概念 ⑴ 电解：使直流电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。 注意：① 不用交流电；② 电解质溶液可以电解，熔化状态下的离子化合物也可以电解；③ 电解与电离的区别和联系（以NaCl为例）： ⑵ 电解池（或电解槽）：把电能转变为化学能的装置。 外加直流电 构成条件
电解质溶液或熔化状态下的离子化合物 两个电极
阳极（与电源正极相连的一极）
阴极（与电源负极相连的一极） 2. 电解原理 从能量转变看，电解是将电能转变为化学能的过程；从化学反应来看，电解的原理是在外加电流的作用下使不能自发进行的氧化还原反应分别在两个电极上进行（阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应）。电解时，电流依靠溶液里阴、阳离子的定向移动而通过溶液，所以电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程。 3. 电解池的电极反应式和总反应式的书写 在电解池中：阴极（电子流入的极）溶液里的阳离子得到电子，发生还原反应；
阳极（电子流出的极）溶液里的阴离子失去电子，发生氧化反应。
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化学中正负极与阴阳极区别 化学中正负极与阴阳极区别 阴阳极是不是中国特有的称呼,
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在原电池中,用正负极;在电解池中用阴阳极;在腐蚀电池中也用阴阳极表示.这是国际通用的.
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如图所示，阴极射线管（A为其阴极），放在蹄形磁轶的N、S两极间，射线管的AB两极将分别接在直流高压电源正负极上．试回答下列问题：（1）请将电源正确地接到阴极射线管上（2）电子将向哪个方向偏转？______（磁铁打阴影线部分的是N极）
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因为A是阴极，所以射线管的阴极（A）接直流高压电源的负极．因为A是阴极，B是阳极，所以电子在阴极管中的运动方向是A到B，产生的电流方向是B到A（注意是电子带负电），根据左手定则，四指指向A，手掌对向N极（就是这个角度看过去背向纸面向外），此时大拇指指向下面，所以轨迹向下偏转．答：（1）如图所示（2）下
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据魔方格专家权威分析，试题“如图所示，阴极射线管（A为其阴极），放在蹄形磁轶的N、S两极间，射..”主要考查你对&&磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则
&安培力与洛伦兹力:
通电导线在安培力作用下运动方向的判定方法:
要判定通电导线在安培力作用下的运动，首先必须清楚导线所在位置磁场的分布情况，然后才能结合左手定则准确判定导线的受力情况，进而确定导线的运动方向。常用的方法如下： 1．电流元法 (1)同一磁场中的弯曲导线把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判定每段电流元受力的方向，然后判定整段导线所受合力的方向,从而确定导线的运动方向，如在图中，要判定导线框abcd的受力可将其分为四段来判定，若将导线框换作导线环时，可将其分为多段直线电流元。 (2)不同磁场区域中的直线电流当直导线处于不同的磁场区域中时，可根据导线本身所处的物理情景，将导线适当分段处理，如图甲中，要判定可自由运动的通电直导线AB在蹄形磁铁作用下的运动情况时，以蹄形磁铁的中轴线OO’为界，直导线在OO’两侧所处的磁场截然不同，则可将AB以OO’为分界点分为左右两段来判定。 2．特殊位置法因电流所受安培力的方向是垂直于电流和磁场所决定的平面的，虽然电流与磁场之间夹角不同时电流所受安培力大小不同，但所受安培力的方向是不变的 (要求电流从平行于磁场的位置转过的角度不超过 180。)。故可通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判定其所受安培力的方向，从而确定其运动方向。如在上图甲中，初始位置磁场在平行于电流方向上的分量对电流无作用力，但一旦离开初始位置，此磁场分量就会对电流产生作用力，如上图乙所示。但此分量对电流在转动过程中作用力的方向不方便判定．可将此导线转过90。，此时电流方向与该磁场分量方向垂直，用左手定则很容易判定出受力方向，如上图丙所示， 3．等效法 (1)从磁体或电流角度等效环形电流可以等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。将环形电流与小磁针相互等效时，它们的位置关系可以认为是小磁针位于环形电流的中心处，N、S极连线与环面垂直，且N、S极与电流方向遵从安培定则。如在图中，两通电圆环同心，所在平面垂直，要判定可自南转动的圆环，I2的运动情况，可将其等效为一小磁针。 (2)从磁感线分布情况的角度等效根据要判定的电流或磁体所在处的磁感线分布，将其所在处的磁场等效为某一能够在该处产生类似磁场的场源电流或磁体，然后再用电流之间或磁体之间相互作用的规律来判定。如在图中，导线AB所在处的磁感线分布与位于其下方与纸面垂直的通电直导线在该处产生的磁感线类似(注意是类似而不是相同)，所以可以将蹄形磁铁等效为一通电直导线进而进行判定。 4．结论法当两电流之间或两等效电流之间发生相互作用时，可利用电流之间相互作用的规律直接判定，只是同前所述，此法应慎用。 (1)两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥； (2)两不平行的直线电流互相作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势。 5．转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受的合力及运动方向。如在图中要判定磁铁所受电流的作用力，可以分析磁铁对电流的作用力。安培力作用下力学问题的解决方法:
由于安培力的方向总是垂直于电流方向与磁场方向决定的平面，即F一定垂直于B和I，但B和I不一定垂直。因此涉及安培力的问题常呈现于三维空间中，要解决这类问题，需从合适的方位将立体图改画为二维平面图，再通过受力分析及运动情况分析，结合平衡条件或牛顿运动定律解题。
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