2015高中化学人教版必修2配套文档 第2章 本章重难点专题突破2 从氧化还原反应原理分析原电池 .docx

1、2从氧化还原反应原理分析原电池原电池是把化学能转化为电能的装置。构成原电池的条件有哪些？是不是所有的化学反应均可以设计成原电池呢？在学习过程中，这些问题可能一直使同学们感到困惑，下面我们一起来分析，解开困惑。1.原电池与氧化还原反应的关系我们在学习氧化还原反应时，经常用单线桥或双线桥标注电子转移的方向和数目，如：氧化还原反应中存在电子的得失，在该反应中，线桥仿佛是一根导线，假如电子能在导线上流动，就会由电子的转移变成电子的定向移动，也就形成了电流。因此，并不是所有的反应均可以设计成原电池，只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。从单线桥上看，可将导线一端连接在锌极上，另一端当然不可能直接放

2、在溶液中，因此可将另一端连接在一个能导电的电极上，如石墨电极。这样连接后，在整个装置中就会出现与原来不同的实验现象：氢气在石墨电极上大量产生。为什么会出现这样的现象呢？原因在于：当锌片直接放入硫酸溶液中时，锌失去的电子集中在锌片表面，溶液中的H在锌的表面获得电子生成氢气。而当锌、石墨共同放入硫酸溶液并用导线连接时，电子就会沿导线流向石墨电极，这样在石墨电极表面聚集了大量电子，溶液中的H移向石墨电极并获得这些电子生成氢气。在这个过程中，电子在导线中实现了定向移动，即形成了电流。这样，化学反应的化学能就转变成了电能，这样的装置我们称之为原电池。2.原电池的构成从以上分析可以看出，原电池是由两个活动

3、性不同的电极、电解质溶液构成的闭合回路，也就是说原电池的构造是两个活动性不同的电极；电解质溶液；闭合回路，如右图。在原电池中，科学上规定把电子流出的一极称为负极(较活泼的金属)；把电子流入的一极(较不活泼的金属或惰性电极)称为正极。在上面的原电池中，锌为负极，发生氧化反应：Zn2e=Zn2，石墨为正极，发生还原反应：2H2e=H2，这两个半反应恰好是氧化还原反应中的两个线桥。也就是说，原电池实质上是将氧化反应和还原反应分到了两个电极上进行，使其分别成为一个“半反应”，因此，根据氧化还原反应方程式可以很容易地设计原电池装置。【典例3】人造地球卫星上使用的一种高能电池银锌蓄电池，其电池的电极反应式

4、为Zn2OH2e=ZnOH2O，Ag2OH2O2e=2Ag2OH。据此判断Ag2O是()A.负极，被氧化 B.正极，被还原C.负极，被还原 D.正极，被氧化解析由题给电极反应式可知，Ag2O得到电子，发生还原反应，作原电池的正极。答案B3.电子的流向及离子的流向整个原电池装置是一个闭合回路，在外电路中(导线)是靠电子的定向移动导电，在溶液中则是靠阴、阳离子的定向移动导电。在外电路中，电子是由负极流向正极，电流的方向与电子移动的方向相反，由正极流向负极。在溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，这里我们只需记住：阳离子一定移向发生还原反应的极，即阳离子一定是为获得电子而奔去。原电池的工作原理(以

5、铜锌原电池为例)如下图所示：【典例4】铅蓄电池是典型的可充电电池，电动车的动力多数以铅蓄电池提供，其工作原理是原电池放电原理。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PbSO2e=PbSO4B.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PbSO42e=PbSO解析铅蓄电池是生活里最常见的可充电电池，正确判断出两极并书写电极反应式是解决本类问题的关键。铅蓄电池是原电池中要求掌握的内容，其总反应为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，根据总反应式中化合价的升降可判断出两极：放电时Pb为负极、PbO2为正极，充电时

6、Pb为阴极产物、PbO2为阳极产物；电极反应：放电时负极反应为PbSO2e=PbSO4，正极反应为PbO24HSO2e=PbSO42H2O；充电时阴极反应为PbSO42e=PbSO，阳极反应为PbSO42H2O2e=PbO24HSO。书写过程中要特别注意电极产物Pb2与SO不共存，要发生反应生成PbSO4。根据充电时的总反应，可判断出充电时硫酸的浓度不断增大。另外，该电池中，SO在放电时移向负极Pb、充电时移向阳极PbSO4；H与之相反。答案B如果正确理解了原电池的工作原理，就能准确回答这个问题：放电时，负极Pb被氧化为PbSO4，充电时应将PbSO4 还原为Pb，故充电时该极应作阴极，与电源负极相连；正极PbO2被还原为PbSO4，充电时应将PbSO4氧化为PbO2，故该极应作阳极，与电源正极相连。故充电时的原则是“接，接”。另外，对于铅蓄电池，根据放电时总反应式，H2SO4的浓度会不断减小，所以应定期补充H2SO4。理解感悟对于蓄电池类的考查，一般双向反应均考查。所以解题时首先应分析放电时(原电池)的反应，先写出负极(大多是金属单质)反应式，再用总反应式减负极反应式得正极反应式。