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原电池的电极方程式怎么写啊
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原电池原理与应用 一、原电池的工作本质： 原电池本质为氧化还原反应,是将化学能转化为电能的装置. 二、原电池的形成条件： 1、两个活动性不同的电极,其中必有一种是金属(失电子),另一种可以是金属,也可以是非金属(如石墨或金属氧化物)随着新型电池的出现,两电极也可以是相同的金属或非金属作导电物质,充入或附着氧化性与还原性的物质. 2、电解质溶液(可以是酸、碱或中性；可以参与反应,也可以仅作导电物质). 3、两电极应与电解质溶液接触,同时两电极应该用导线相连或直接接触(形成闭合回路). 三、原电池工作原理： 1、以铜锌原电池为例,稀硫酸为电解质溶液： ①、在稀硫酸溶液中插入锌片,发生反应：Zn+2H + = Zn 2+ + H 2 ↑ ②、向稀硫酸溶液中插入Cu片,无现象. ③、当用导线将Zn片和Cu片连接起来之后,Cu片周围放出气体,该气体为H 2 .因为：当用导线将Zn片和Cu片连接起来之后,由于电子(e － )沿导线传递的速度远大于传给H + 的速度,所以电子即沿着导线到达Cu片,在Cu板的表面聚集了一层带负电的电子,若导线连有一电流计,会观察到电流计的指针发生偏移.由于铜极表面带负电,必然吸引溶液中的阳离子(H )向Cu极移动.结果,H + 在Cu板的表面得电子变为H 2 逸出,而Zn片则氧化成Zn 2+ .导线中有电子(即电流)通过,从而产生电能. Ⅰ、电极反应：(－)Zn片 Zn－2 e － = Zn 2+ (氧化反应) (+) Cu片 2H + + 2e － = H 2 ↑(还原反应) 总反应： Zn+Cu 2+ ==Zn 2+ +Cu Ⅱ、流动方向 导线：电子由负极流出,经过导线,到达原电池的正极. 溶液中：H + 由溶液向正极移动,Zn 2+ 由负极向溶液扩散；SO 4 2― 由溶液向负极移动. 2、若电解质溶液为中性溶液,如H 2 O或NaCl溶液,则负极仍然是Zn片(失电子),Cu片仍然是正极,但是正极发生的反应有所不同,溶在水中的氧得电子发生还原反应： (－)Zn片 Zn－2 e － = Zn 2+ (氧化反应) (+) Cu片2H 2 O + O 2 + 4 e － = 4OH － (还原反应) 四、原电池的种类： 原电池的种类大致分为：干电池(Zn—C干电池)、银锌电池、氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等等. 1、新型燃料电池的特点： ①将氧化剂(通常是O 2 )、还原剂(可燃气体：H 2 、CO、CH 4 、可燃物钙、铝等)不断转入电池,同时将电极反应的产物不断排出电池. ②能量转化率高,可持续使用. ③其燃烧产物不污染环境. 4 e - 点燃 2、原理：以氢氧燃料电池为例,说明： H 2 在氧气中燃烧：2H 2 + O 2 ==== 2H 2 O,H 2 分子可把电子直接给O 2 .但是当把H 2 和O 2 分别通 入浸在电解质溶液中用导线相连的两个电极中H 2 在负极失电子变为H + ,但是电子并没有直接给O 2 ,而是沿着导线流入正极.O 2 在正极得电子变为OH － ,然后H + 和OH － 再结合生成水.导线上有电流产生,该反应没有燃烧现象,但其产物却与燃烧产物相同.其它燃料电池的反应原理也与之相同,燃料电池的电解质溶液通常为强碱(KOH、NaOH)主要吸收水或CO 2 . 3、几种常见电池的电极反应： ①氢氧燃料电池：负极通H 2 ,正极通O 2 ,电解质溶液为KOH溶液. 电极反应为：(－)2H 2 + 4OH － －4 e － = 4H 2 O (+)O 2 + 2H 2 O + 4 e － = 4OH － 电极反应为：2H 2 + O 2 ====2H 2 O 若以H 2 SO 4 为电解液,则相应方程式为? ②甲烷——氧燃料电池：负极通CH 4 ,正极通O 2 ,电解质溶液为KOH溶液： 电极反应：(－)CH 4 + 10 OH － －8 e － = CO 2 + 7H 2 O (+)2O 2 + 4H 2 O + 8 e － = 8OH － 电极反应为：CH 4 + 2O 2 === CO 2 + 2H 2 O ③铝——空气燃料电池：负极为Al,正极通空气,电解质溶液为碱性或中性溶液： 电极反应：(－)4Al－12 e － = 4Al 3+ (+)3O 2 + 6H 2 O + 12 e － = 12OH － 电极反应为：4Al + 3O 2 + 6H 2 O == 4Al(OH) 3 ④铅蓄电池：负极为Pb,正极为 PbO 2 电解质溶液为硫酸. (－)Pb+SO 4 2― +2 e － ====PbSO 4 (+)PbO 2 + SO 4 2― +4H + +2 e － ===PbSO 4 +2H 2 O 电池反应：Pb+PbO 2 +2H 2 SO 4 2PbSO 4 +2H 2 O ⑤银—锌高能电池：由负极为Zn ,正极为Ag 2 O ,电解质为KOH溶液. (－) Zn－2 e － +2OH － ZnO+H 2 O： (+) Ag 2 O+2 e － +H 2 O 2Ag+2OH － 电池总反应：Zn+Ag 2 O=== 2Ag+ZnO 五、钢铁的腐蚀及防护 1、钢铁的腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 金属与非电解质等直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化的过程 较活泼金属被氧化的过程 反应 同时同区域发生氧化还原反应 如：3Fe + 2O 2 Fe 3 O 4 氧化还原反应分在两个区域同时发生 正极：Fe－2e － =Fe 2+ 负极：2H + +2e － =H 2 ↑ 有氢气析出. 正极：2Fe－4e － =2Fe 2+ 负极：O 2 +2H 2 O+42e － =4OH － 要吸收空气中的氧气. 相互关系 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍危害更严重. 生活中环境呈中性较多,酸性环境较少,所以吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍. 2、钢铁的防护： ①改变金属的内部结构：如使铁转变为钢. ②覆盖保护层：油漆、搪瓷、镀难氧化或易形成保护层的金属 ③电化学保护法：连比铁活泼的金属或连电源的负极. 六、原电池原理的应用： 1、制干电池、蓄电池和高能电池. 2、比较金属腐蚀的快慢. ①、电解质相同的同一金属：连电源正极的腐蚀＞连不活泼金属的腐蚀＞化学腐蚀＞有一般保护的腐蚀＞连活泼金属保护的腐蚀＞连电源负极保护的腐蚀； ②、金属相同时：强电解质＞弱电解质＞非电解质 ③、两极材料的活泼性差别越大,活泼金属被腐蚀的速率越快,不活泼金属被保护的越好. 例：马口铁(镀锡铁)和白皮铁(镀锌铁). 两种金属在镀层没有受到破坏之前,都能很好地保护钢铁不被腐蚀(锌锡形成氧化层保护内部的铁).一旦镀层受到破坏,由于按金属活动顺序：Zn＞Fe＞Sn,所以白皮铁的铁仍然能受到保护,但是马口铁立即取代了锡成为负极而被氧化腐蚀. 3、比较反应速率：如Zn + 2HCl(稀)= ZnCl 2 + H 2 ↑若想加快放H 2 的速率,用粗锌(含杂质,可以与锌形成原电池)比纯锌放H 2 快；若没有粗锌,只有纯锌,可以向HCl溶液中加少量的Cu片(与锌片相连),形成Cu—Zn原电池或加少量CuSO 4 溶液. 4、比较金属的活动性强弱：一般金属越活泼越容易被氧化,而不活泼的金属一定是原电池的正极. 5、原电池电极名称的判断方法 ①根据电极反应的本身确定. 失电子的反应→氧化反应→负极 得电子的反应→还原反应→正极 ②根据电流方向确定 ③根据电极材料的性质确定.[活泼是相对的,与电解质、温度等有关.例Mg、Al(在稀H 2 SO 4 、NaOH)；Fe、Cu(稀HCl、浓HNO 3 )] 通常是活泼金属是负极,不活泼金属、碳棒、化合物是正极. ④ 根据电极本身的质量变化判断 通常电极质量减少的是负极,增加或有气泡的是正极,不变的要具体判断 6、原电池电极反应式书写关键 ①、负极：M– ne — = M n+ 还要问问溶液中的电解质是否应允它存在,不允许则还要加上相应离子变成稳定物质(下同). ②、正极：Ⅰ酸性溶液中 (如H 2 SO 4 溶液) 2H + + 2e － = H 2 ↑ Ⅱ不活泼金属盐或铵盐溶液(如AgNO 3 、NH 4 Cl) M n+ + ne — = M或2NH 4 + + 2e — = 2NH 3 ＋ H 2 ↑ Ⅲ中性、碱性和弱酸性条件下(如K 2 SO 4 )O 2 +4e — +2H 2 O===4OH — 要注意总的反应式是否满足质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒. ③、电极方程式与总方程式互写方法：略 ④、由电极方程式可推断电极周围及电解质溶液的酸碱性的变化； 7、原电池、电解池、电镀池的判断规律 (1)若无外接电源,又符合原电池的三条件.①有活泼性不同的两个电极；②两极用导线互相连接成直接插入连通的电解质溶液里；③较活泼金属与电解质溶液能发生氧化还原反应(也可与水电离产生的H + 作用),只要同时具备这三个条件即为原电池. (2)若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池；当阴极为金属,阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属离子属同种元素时,则为电镀池. (3)若多个单池相互串联,又有外接电源时,则与电源相连接的装置为电解池成电镀池.若无外接电源时,先选较活泼金属电极为原电池的负极(电子输出极),有关装置为原电池,其余为电镀池或电解池. 8、原电池的设计 以氧化还原反应为基础,发生氧化反应的反应物作负极反应,还原反应的反应物作正极反应,若相应反应物为固体,通常即为电极,若不属于固体还应增加某些可导电的固体作电极.并选择适宜的电解质溶液（必须含有氧化还原反应中所涉及的离子.）