化学教案－原电池
化学电源
1. 普通锌锰电池——干电池
干电池是用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充ZnCl 2 、NH 4 Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO 2 黑色粉末，吸收正极放出的H 2 ，防止产生极化现象。
电极反应为：
负极：Zn-2e - =Zn 2+
正极：2NH 4 + +2e - =2NH 3 +H 2
H 2 +2MnO 2 =Mn 2 O 3 +H 2 O
4NH 3 +Zn 2+= [Zn(NH 3 ) 4 ] 2+
淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两极的迁移速率。
电池的总反应式为：
2Zn+4NH 4 Cl+4MnO 2 =[Zn(NH 3 ) 4 ]Cl 2 +ZnCl 2 +2Mn 2 O 3 +2H 2 O
干电池的电动势通常约为1.5V，不能充电再生。
2. 铅蓄电池
铅蓄电池可以放电亦可充电，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的PbO 2 ，负极板是海绵状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中；且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。
放电时起原电池的作用，电极反应为：
<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />
当放电进行到硫酸的浓度降低，溶液的密度达1.18g 时应停止使用，需充电，充电时起电解池的作用，电极反应为：
阳极：PbSO 4 +2H 2 O-2e - =PbO 2 +4H + +SO 4 2-
阴极：PbSO 4 +2e - =Pb+SO 4 2-
当溶液的密度增加至1.28 时，应停止充电。
蓄电池充电和放电的总化学方程式为：
3. 银锌电池——钮扣式电池
它是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，形似纽扣，盒内正极壳一端填充由Ag 2 O和石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液。电极反应为：
负极：Zn+2OH — -2e - =ZnO+H 2 O
正极：Ag 2 O+H 2 O+2e - =2Ag+2OH -
电池的总反应式为：Ag 2 O+Zn=2Ag+ZnO
电池的电动势为1.59V，使用寿命较长。
4. 微型锂电池
常用于心脏起搏器的一种微型电池叫锂电池，它是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂（LiAlCl 4 ）溶解在亚硫酸氯（SOCl 2 ）中组成。电池的总反应式为：8Li+3SOCl 2 =6LiCl+Li 2 SO 4 +2S
这种电池容量大，电压稳定，能在-56.7~71.1℃温度范围内正常工作。
5. 氢氧燃料电池
氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。电解质溶液为40%的KOH溶液。电极反应为：
负极：2H 2 +4OH — -4e=4H 2 O
正极：O 2 +2H 2 O+4e - =4OH -
电池的总反应式为：2H 2 +O 2 =2H 2 O
6. 海水电池
1991年，我国首创以铝—空气—海水为能源的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。电极反应式为：
负极：4Al-12e - =4Al 3+
正极：3O 2 +6H 2 O+12e - =12OH -
电池的总反应式为：
这种海水电池的能量比“干电池”高20~50倍。
7. 新型燃料电池
该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应为：
负极：CH 4 +10OH — -8e - =CO 3 2- +7H 2 O
正极：2O 2 +4H 2 O+8e - =8OH -
电池的总反应式为：CH 4 +2O 2 +2KOH=K 2 CO 3 +3H 2 O
电解时电极产物的判断
1. 阳极产物判断
首先看电极，如果是活动性电极（金属活动顺序表Ag以前），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中的离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序判断。
阴离子放电顺序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
2. 阴极产物判断
直接根据阳离子得电子能力进行判断，阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na2+>Ca2+>K+
3. 电镀条件，由于阳极不断溶解，由镀液中阳离子保持较高的浓度，故在此条件下Zn2+先于H+放电。
原电池、电解池、电镀池之比较
|
|
原电池 |
电解池 |
电镀池 |
|
定义 |
将化学能转变成电能的装置 |
将电能转变成化学能的装置 |
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置 |
|
装置举例 |
|
|
|
|
形成条件 |
① 活动性不同的两电极（连接） ② 电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应） ③ 形成闭合电路 |
①两电极接直流电源 ②两电极插入电解质溶液 ③形成闭合电路 |
①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极 ②电镀液必须含有镀层金属的离子（电镀过程浓度不变） |
|
电极名称 |
负极：氧化反应，金属失电子 正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子（吸氧腐蚀） |
阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子 阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子 |
阳极：金属电极失电子（溶液） 阴极：电镀液中镀层金属阳离子得电子（在电镀控制的条件下，水电离产生的H+及OH-一般不放电） |
|
电子流向 |
负极 正极 |
电源负极 阴极 电源正极 阳极 |
同电解池 |
|
⑴同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。⑵同一电解池的阳极、阴极电极反应中得、失电子数相等。⑶串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应式时得、失电子数要相等；在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。 |
|||
用惰性电极电解电解质溶液时的规律
1. 电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4等）的电解。
阴极：
阳极：
总反应：
2. 分解电解质型：无氧酸（除HF外）、不活泼的无氧酸盐（氟化物除外）（如HCl、CuCl2等）溶液的电解。
阴极：
阳极：
总反应：
3. 放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）（如NaCl、MgBr2）溶液的电解。
阴极：
阳极：
总反应：
4. 放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO3等）溶液的电解。
阴极：
阳极：
总反应：