09月22日, 2014 108次
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常用原电池有锌－锰干电池、锌－汞电池、锌－银扣式电池、锂电池、镍—氢电池、氢氧燃料电池等 锌－锰电池具有原材料来源丰富、工艺简单，价格便宜、使用方便等优点，成为人们使用最多、最广泛的电池品种。锌－锰电池以锌为负极，以二氧化锰为正极。按照基本结构，锌－锰电池可制成圆筒形、扣式和扁形，扁形电池不能单个使用，可组合叠层电池（组）。按照所用电解液的差别将锌－锰电池分为三个类型：(1)铵型锌－锰电池：电解质以氯化铵为主，含少量氯化锌。电池符号:(-) Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2 │C（石墨）(+)总电池反应： Zn+2NH4Cl+2MnO2=[Zn(NH3)2]Cl2+Mn2O3+H2O(2) 锌型锌－锰电池：又称高功率锌－锰电池，电解质为氯化锌，具有防漏性能好，能大功率放电及能量密度较高等优点，是锌－锰电池的第二代产品，20世纪70年代初首先由德国推出。与铵型电池相比锌型电池长时间放电不产生水，因此电池不易漏液。电池符号：(-) Zn│ZnCl2│MnO2 (+)总电池反应（长时间放电）：Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl2·2ZnO·4H2O+2Mn3O4(3) 碱性锌－锰电池：这是锌－锰电池的第三代产品，具有大功率放电性能好、能量密度高和低温性能好等优点。电池符号：(-) Zn│KOH│MnO2 (+)总电池反应： Zn+2H2O+MnO2=Mn(OH)2+Zn(OH)2锌－锰电池额定开路电压为1.5V，实际开路电压1.5－1.8V ，其工作电压与放电负荷有关，负荷越重或放电电阻越小，闭路电压越低。用于手电筒照明时，典型终止电压为0.9V，某些收音机允许电压降至0.75V。 又称锂电池，是以金属锂为负极的电池总称。锂的电极电势最负相对分子质量最小，导电性良好，可制成一系列贮存寿命长，工作温度范围宽的高能电池。根据电解液和正极物质的物理状态，锂电池有三种不同的类型，即：固体正极—有机电解质电池、液体正极—液体电解质电池、固体正极—固体电解质电池。Li—(CF)n的开路电压为3.3V，比能量为480W·h·L-1，工作温度在-55~70℃间，在20℃下可贮存10年之久！它们都是研制的新产品，主要用于军事、空间技术等特殊领域，在心脏起搏器等微、小功率场合也有应用。锂电池与锂离子电池不同。前者是一次电池，后者可反复充电。 电压约3V，电池容量及输出的电池极高，可以存放十年仍有相当电力，但价钱较贵。其他的一次性电池包括有锌电池、锌空电池、锌汞电池、水银电池、氢氧电池和镁锰电池。 原电池与二次充电电池的主要区别在于原电池只能使用一次，不能进行充电后重复使用。常用原电池有锌－锰干电池（碱性电池）、锌－汞电池、锌－银扣式电池及锂原电池等。几种常见锂原电池性能比较 锂铁电池 碱性锌锰电池 锂锰电池 锂亚电池 电压（V） 1.5 1.5 3.0 3.6 比能量（mAh/g） 1000 70-90 200 400 自放电率/年 <2% 12%-20% <2% <1% 保存时间 5-10年 5年 5-10年 10-15年 适用温度（℃） -40～60 -22～55 -20～70 -55～85 放电电流 大 小 中 小 脉冲放电 弱 弱 强 弱 价格 中 低 中 高 应用领域 便携类电子产品 电子产品、玩具、钟表 安防、RFID、电子产品 智能仪表、军用、汽车电子 通过对比发现，锂亚电池性能优异，在所有可以实际使用的化学电源中具有较高的比容量和比能量，目前智能电表是国内锂亚电池的最大应用领域，但实际上其潜在可应用领域十分广泛，市场远未饱和，可重点关注锂亚电池在胎压监测系统、ETC收费系统、航天军事、安防等重点领域需求的持续增长。 燃料电池是一种不经燃烧，将燃料的化学能经过电化学反应直接转变为电能的装置，它和其他电池中的氧化还原反应一样，都是自发的化学反应，不会发出火焰，其化学能可以直接转化为电能的一种电池。所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应的书写同样是有规律可循的。一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。现以氢氧燃料电池为例进行说明：氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）做电极材料，负极通入H2，正极通入O2，电解质溶液通常选用KOH。在负极上氢气失去电子变成 H+进入溶液，H+又与溶液中的OH-继续反应生成H2O，因此在负极发生的反应为H2 – 2e- = 2H+ ，H+ + OH- = H2O，所以：负极的电极反应式为：2H2 – 4e- + 4OH- = 4H2O；正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- = 2O2- ，O2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-，即：O2- + H2O = 2OH- ，因此：正极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 。总反应为：2H2 + O2 = 2H2O。注意：若在酸性条件下，负极反应式为：2H2 -4e- = 4H+正极反应式为：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O(O2 + 4e- = 2O2- ，2O2- + 4H+ = 2H2O)总反应为：2H2 + O2 = 2H2O。
原电池，是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子的流动,产生电流.又称非蓄电池，是电化电池的一种，其电化反应不同逆转，即是只能将化学能转换为电能，简单说就即是不能重新储存电力，与蓄电池相对。 将化学能转变成电能的装置。所以，根据定义，普通的干电池、燃料电池都可以称为原电池。组成原电池的基本条件是：将两种活泼性不同的金属(或石墨)(Pt和石墨为惰性电极，即本身不会得失电子）用导线连接后插入电解质溶液中。电流的产生是由于氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行的结果。一般情况下，原电池中，较活泼的金属做负极，较不活泼的金属做正极。负极本身易失电子发生氧化反应，电子沿导线流向正极，正极上一般为电解质溶液中的阳离子得电子发生还原反应。在原电池中，外电路为电子导电，电解质溶液中为离子导电。 原电池primary battery 一种将活性物质中化学能通过氧化还原反应直接转换成电能输出的装置。又称化学电池。由于各种型号的原电池氧化还原反应的可逆性很差，放完电后，不能重复使用，故又称一次电池。它通常由正电极、负电极、电解质、隔离物和壳体构成，可制成各种形状和不同尺寸，使用方便。广泛用于工农业、国防工业和通信、照明、医疗等部门，并成为日常生活中收音机、录音机、照相机、计算器、电子表、玩具、助听器等常用电器的电源。原电池一般按负极活性物质（如锌、镉、镁、锂等）和正极活性物质（如锰、汞、二氧化硫、氟化碳等）分为锌锰电池、锌空气电池、锌银电池、锌汞电池、镁锰电池、锂氟化碳电池、锂二氧化硫电池等。锌锰电池产量最大，常按电解质分为氯化铵型和氯化锌型，并按其隔离层分为糊式电池和低极电池。以氢氧化钾为电解质的锌锰电池，由于其负极(锌)的构造与其他锌锰电池不同而习惯上另作一类，称为碱性锌锰电池，简称碱锰电池[1]，俗称碱性电池。 原电池是一类使化学能直接转换成电能的换能装置。原电池连续放电或间歇放电后不能以反向电流充电的方法使两电极的活性物质回复到初始状态，即电极活性物质只能利用一次。故亦称一次性电池。 [编辑本段]常见的原电池 常用原电池有锌－锰干电池、锌－汞电池、锌－银扣式电池及锂电池等。 1 锌－锰干电池：锌－锰电池具有原材料来源丰富、工艺简单，价格便宜、使用方便等优点，成为人们使用最多、最广泛的电池品种。锌－锰电池以锌为负极，以二氧化锰为正极。按照基本结构，锌－锰电池可制成圆筒形、扣式和扁形，扁形电池不能单个使用，可组合叠层电池（组）。按照所用电解液的差别将锌－锰电池分为三个类型： (1)铵型锌－锰电池：电解质以氯化铵为主，含少量氯化锌。 电池符号：（－）Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2（+） 总电池反应： Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH) (2) 锌型锌－锰电池：又称高功率锌－锰电池，电解质为氯化锌，具有防漏性能好，能大功率放电及能量密度较高等优点，是锌－锰电池的第二代产品，20世纪70年代初首先由德国推出。与铵型电池相比锌型电池长时间放电不产生水，因此电池不易漏液。 电池符号：（－）Zn│ZnCl2│MnO2（+） 总电池反应（长时间放电）： Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl2·2ZnO·4H2O+2Mn3O4 (3) 碱性锌－锰电池：这是锌－锰电池的第三代产品，具有大功率放电性能好、能量密度高和低温性能好等优点。 电池符号：（－）Zn│KOH│MnO2（+） 总电池反应： Zn+2H2O+2MnO2=2MnO(OH)+Zn(OH)2 锌－锰电池额定开路电压为1.5V，实际开路电压1.5－1.8V ，其工作电压与放电负荷有关，负荷越重或放电电阻越小，闭路电压越低。用于手电筒照明时，典型终止电压为0.9V，某些收音机允许电压降至0.75V。 2．锂原电池：又称锂电池，是以金属锂为负极的电池总称。锂的电极电势最负相对分子质量最小，导电性良好，可制成一系列贮存寿命长，工作温度范围宽的高能电池。根据电解液和正极物质的物理状态，锂电池有三种不同的类型，即：固体正极—有机电解质电池、液体正极—液体电解质电池、固体正极—固体电解质电池。Li—(CF)n的开路电压为3.3V，比能量为480W·h·L-1，工作温度在-55~70℃间，在20℃下可贮存10年之久！它们都是近年来研制的新产品，目前主要用于军事、空间技术等特殊领域，在心脏起搏器等微、小功率场合也有应用。 [编辑本段]吸氧腐蚀 金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀，叫吸氧腐蚀． 例如钢铁在接近中性的潮湿的空气中腐蚀属于吸氧腐蚀，其电极反应如下： 负极（Fe）：Fe - 2e = Fe2+ 正极（C）：2H2O + O2 + 4e = 4OH- 钢铁等金属的电化腐蚀主要是吸氧腐蚀． [编辑本段]析氢腐蚀 在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气，这种腐蚀叫做析氢腐蚀。在钢铁制品中一般都含有碳。在潮湿空气中，钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液，使水里的H+增多。是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。这些原电池里发生的氧化还原反应是：负极（铁）：铁被氧化Fe-2e=Fe2+；正极（碳）：溶液中的H+被还原2H++2e=H2↑ 这样就形成无数的微小原电池。最后氢气在碳的表面放出，铁被腐蚀，所以叫析氢腐蚀。 析氢腐蚀定义金属在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气，这种腐蚀叫做析氢腐蚀。 [编辑本段]原电池的形成条件 原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应，但区别于一般的氧化还原反应的是，电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的，而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应，电子通过外电路输送到正极上，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电流，实现化学能向电能的转化。 从能量转化角度看，原电池是将化学能转化为电能的装置；从化学反应角度看，原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行。 原电池的构成条件有三个： （1）电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物等）组成。 （2）两电极必须浸泡在电解质溶液中。 （3）两电极之间有导线连接，形成闭合回路。 只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流，所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外，还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说，化学电源必须是原电池，但原电池不一定都能做化学电池。 形成前提：总反应为自发的氧化还原反应 电极的构成： a.活泼性不同的金属—锌铜原电池，锌作负极，铜作正极；b.金属和非金属（非金属必须能导电）—锌锰干电池，锌作负极，石墨作正极；c.金属与化合物—铅蓄电池，铅板作负极，二氧化铅作正极；d.惰性电极—氢氧燃料电池，电极均为铂。 电解液的选择：电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。 原电池正负极判断： 负极发生氧化反应，失去电子；正极发生还原反应，得到电子。 电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。 溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极 本回答被网友采纳
锌与空气中的氧气发生反应~~~
原电池的本质是氧化还原反应。 本回答由提问者推荐
将化学能转变成电能的装置。所以，根据定义，普通的干电池、燃料电池都可以称为原电池。组成原电池的基本条件是：将两种活泼性不同的金属(或石墨)用导线连接后插入电解质溶液中。电流的产生是由于氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行的结果。原电池中，较活泼的金属做负极，较不活泼的金属做正极。负极本身易失电子发生氧化反应，电子沿导线流向正极，正极上一般为电解质溶液中的阳离子得电子发生还原反应。在原电池中，外电路为电子导电，电解质溶液中为离子导电。 原电池primary battery 一种将活性物质中化学能通过氧化还原反应直接转换成电能输出的装置。又称化学电池。由于各种型号的原电池氧化还原反应的可逆性很差，放完电后，不能重复使用，故又称一次电池。它通常由正电极、负电极、电解质、隔离物和壳体构成，可制成各种形状和不同尺寸，使用方便。广泛用于工农业、国防工业和通信、照明、医疗等部门，并成为日常生活中收音机、录音机、照相机、计算器、电子表、玩具、助听器等常用电器的电源。原电池一般按负极活性物质（如锌、镉、镁、锂等）和正极活性物质（如锰、汞、二氧化硫、氟化碳等）分为锌锰电池、锌空气电池、锌银电池、锌汞电池、镁锰电池、锂氟化碳电池、锂二氧化硫电池等。锌锰电池产量最大，常按电解质分为氯化铵型和氯化锌型，并按其隔离层分为糊式电池和低极电池。以氢氧化钾为电解质的锌锰电池，由于其负极(锌)的构造与其他锌锰电池不同而习惯上另作一类，称为碱性锌锰电池，简称碱锰电池，俗称碱性电池。 原电池是一类使化学能直接转换成电能的换能装置。原电池连续放电或间歇放电后不能以反向电流充电的方法使两电极的活性物质回复到初始状态，即电极活性物质只能利用一次。故亦称一次性电池。参考：http://zhidao.baidu.com/question/88779657.html 本回答被网友采纳
高中化学必须纵观全局,注意各章节计算内容的合理渗透,循序渐进打好扎实的计算基础。计算的最大特点就是较枯燥，理论性、逻辑性较强，学生在复习过程中很容易感到厌烦，因此，在复习过程中，应分散难点，把有关化学计算的内容分散到各知识板块中复习。根据近几年高考中出现的计算类型，总结如下：1、有关相对原子质量、相对分子质量及确定化学式的计算。2、有关物质的量的计算。3、有关气体摩尔体积的计算。4、有关氧化还原反应的计算5、有关化学方程式的计算。6、有关物质溶解度的计算。7、有关溶液浓度（溶质质量分数和物质的量浓度）的计算。8、有关溶液PH值与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算。9、有关反应速率和化学平衡的计算。10、有关原电池、电解电镀的计算。11、有关热化学方程式的计算。12、有关过量的计算。13、有关混合物的计算。14、各类计算类型的综合计算化学电池1、伏打电池：（负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4） 负极： Zn–2e-==Zn2+ (氧化反应) 正极： 2H++2e-==H2↑ (还原反应)离子方程式 Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+ 2、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3 弱酸性) 负极： Fe–2e-==Fe2+ (氧化反应) 正极：2H++2e-==H2↑ (还原反应)离子方程式 Fe+2H+==H2↑+Fe2+ (析氢腐蚀)3、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液 中性或碱性)负极： 2Fe–4e-==2Fe2+ (氧化反应) 正极：O2+2H2O+4e-==4 (还原反应)化学方程式 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 (吸氧腐蚀) 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程)4.铝镍电池：（负极—Al、正极—Ni 电解液 NaCl溶液、O2)负极： 4Al–12e-==4Al3+ (氧化反应) 正极：3O2+6H2O+12e-==12 (还原反应)化学方程式 4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池)5、普通锌锰干电池：(负极—Zn、正极—C 、电解液NH4Cl、MnO2的糊状物)负极：Zn–2e-==Zn2+ (氧化反应) 正极：2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O (还原反应)化学方程式 Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑6、碱性锌锰干电池：（负极—Zn、正极—C、 电解液KOH 、MnO2的糊状物）负极： Zn + 2OH– 2e-== Zn(OH)2 (氧化反应)正极：2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnOOH +2 OH－ （还原反应)化学方程式 Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2 + MnOOH7、银锌电池：(负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH )负极 ：Zn+2OH––2e-== Zn(OH)2 (氧化反应)正极 ：Ag2O + H2O + 2e-== 2Ag + 2 OH－ (还原反应)化学方程式 Zn + Ag2O + H2O == Zn(OH)2 + 2Ag8、铝–空气–海水（负极--铝、正极--石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液--海水）负极 ：4Al－12e－==4Al3+ (氧化反应)正极 ：3O2+6H2O+12e－==12OH－ （还原反应)总反应式为： 4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 （铂网增大与氧气的接触面）9、镁---铝电池 （负极--Al、正极--Mg 电解液KOH）负极(Al)： 2Al + 8 OH–- 6e- ＝ 2AlO2–+4H2O (氧化反应)正极(Mg）： 6H2O + 6e- ＝ 3H2↑+6OH– （还原反应)化学方程式： 2Al + 2OH– + 2H2O ＝ 2AlO2–+ 3H210、锂电池一型：（负极--金属锂、正极--石墨、电解液LiAlCl4 -SOCl2）负极 ：8Li －8e－＝8 Li + (氧化反应)正极 ：3SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S＋6Cl－ （还原反应)化学方程式 8Li＋ 3SOCl2 === Li2SO3 ＋ 6LiCl ＋ 2S， 二次电池（又叫蓄电池或充电电池）1、铅蓄电池：（负极—Pb 正极—PbO2 电解液— 浓硫酸） 放电时 负极： Pb－2e－＋SO42－=PbSO4(氧化反应)正极： PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－=PbSO4＋2H2O (还原反应) 充电时 阴极： PbSO4 + 2H+ ＋ 2e-== Pb+H2SO4(还原反应)阳极： PbSO4 + 2H2O － 2e-== PbO2 + H2SO4 + 2H+ (氧化反应)总化学方程式 Pb＋PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4+2H2O2、铁--镍电池：（负极-- Fe 、正极—NiO 2、电解质溶液为KOH溶液）放电时 负极： Fe－2e—+ 2 OH– == Fe (OH)2 (氧化反应)正极： NiO2 + 2H2O + 2e—== Ni(OH)2 + 2 OH– (还原反应)充电时 阴极： Fe (OH)2 + 2e—== Fe + 2 OH– (还原反应)阳极： Ni(OH)2 －2e—+ 2 OH– == NiO 2 + 2H2O (氧化反应)总化学方程式 Fe + NiO 2+ 2H2O Fe (OH)2 + Ni(OH)23、LiFePO4电池（正极—LiFePO4，负极—石墨，含Li+导电固体为电解质）放电时 负极： Li － e— ==Li + (氧化反应)正极： FePO4 + Li+ + e—== LiFePO4 (还原反应)充电时： 阴极： Li+ + e—== Li (还原反应)阳极： LiFePO4－e—== FePO4 + Li+ (氧化反应)总化学方程式 FePO4 + Li LiFePO44、镍--镉电池（负极--Cd 、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液）放电时 负极： Cd －2e—+ 2 OH– == Cd(OH)2 (氧化反应)Ni(OH)2+Cd(OH)2正极： 2NiOOH + 2e— + 2H2O == 2Ni(OH)2+ 2OH– (还原反应) 充电时 阴极： Cd(OH)2 + 2e—== Cd + 2 OH– (还原反应)阳极：2 Ni(OH)2 －2e—+ 2 OH– == 2NiOOH + 2H2O (氧化反应)总化学方程式 Cd + 2NiOOH + 2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)25、氢--镍电池：（负极-LaNi5储氢合金、正极—NiOOH、电解质KOH+LiOH）放电时 负极： LaNi5H 6－6e—+ 6OH–== LaNi5 + 6H2O (氧化反应)正极： 6NiOOH +6e—+ 6H2O ==6 Ni(OH)2 + 6OH– (还原反应) 充电时 阴极： LaNi5 +6e—+ 6H2O== LaNi5H 6+ 6OH– (还原反应)阳极： 6 Ni(OH)2 －6e—+ 6OH–== 6NiOOH + 6H2O (氧化反应)总化学方程式 LaNi5H 6 + 6NiOOH LaNi5 + 6Ni(OH)26、高铁电池：（负极—Zn、正极---石墨、电解质为浸湿固态碱性物质）放电时 负极：3Zn －6e- + 6 OH–== 3 Zn(OH)2 (氧化反应) 正极：2FeO42— +6e-+ 8H2O ==2 Fe (OH)3 + 10OH– (还原反应) 充电时 阴极：3Zn(OH)2 +6e-==3Zn + 6 OH– (还原反应) 阳极：2Fe(OH)3 －6e-+ 10OH–==2FeO42—+ 8H2O (氧化反应) 总化学方程式 3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH7、锂电池二型（负极LiC6、正极含锂的二氧化钴LiCoO2、充电时LiCoO2中Li被氧化，Li+还原以Li原子形式嵌入电池负极材料碳C6中，以LiC6表示）放电时 负极: LiC6 – xe- ＝ Li(1-x)C6 + x Li+ (氧化反应)正极： Li（1-x)CoO2 + xe- + x Li+ == LiCoO2 (还原反应)充电时 阴极： Li(1-x)C6 + x Li+ + xe- ＝LiC6 (还原反应) 阳极： LiCoO2 – xe- ＝ Li(1-x)CoO2 + x Li+ (氧化反应)总反应方程式 Li(1-x)CoO2 + LiC6 LiCoO2 + Li(1-x)C6 本回答由网友推荐
一、原电池的知识梳理 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、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）。 4、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。 5、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。 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，正极永远发生还原反应。 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。 （1）在外电路： ①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。 ②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。 （2）在内电路： ①电解质溶液中的阳离子向正极移动，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。 ②电解质溶液中的阴离子向负极移动，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。（硝酸做电解质溶液时，在H+帮助下，NO3-向正极移动得电子放出NO2或NO） 8、原电池的基本类型： （1）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。 （2）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。 （3）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、改变微粒的存在形式）。 10、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。 11、在特定的电解质溶液的条件下：能单独反应的金属做负极，不能单独反应的金属做正极。 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。 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。 12、在非氧化性酸的酸性条件下或中性条件下，金属活动性强的金属做负极。 二、应该对比掌握11种原电池 原电池电极反应式的书写格式：电极名称（电极材料）：氧化还原反应的半反应（氧化还原类型） 1、铜锌非氧化性强酸溶液的原电池（伏打电池）（电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：稀硫酸） （1）氧化还原反应的离子方程式：Zn+2H+ = Zn2+ + H2↑ （2）电极反应式及其意义 正极（Cu）：2H+ +2e-=H2↑（还原反应）；负极（Zn）：Zn -2e-=Zn2+ （氧化反应）。 意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小6.5克。 （3）微粒移动方向： ①在外电路：电流由铜片经用电器流向锌片，电子由锌片经用电器流向铜片。 ②在内电路：SO （运载电荷）向锌片移动，H+ （参与电极反应）向铜片移动的电子放出氢气。 2、铜锌强碱溶液的原电池（电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：氢氧化钠溶液） （1）氧化还原反应的离子方程式：Zn +2OH- =ZnO + H2 ↑ （2）电极反应式及其意义 ①正极（Cu）：2H+ +2e-=H2↑（还原反应）；修正为：2H2O+2e- =H2 ↑+2OH- ②负极（Zn）：Zn -2e-=Zn2+ （氧化反应）；修正为：Zn +4OH--2e-=ZnO +2H2O 意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小6.5克。 （3）微粒移动方向： ①在外电路：电流由铜片经用电器流向锌片，电子由锌片经用电器流向铜片。 ②在内电路：OH-（参与溶液反应）向锌片移动遇到Zn2+发生反应产生ZnO ，Na+（运载电荷）向正极移动。 3、铝铜非氧化性强酸溶液的原电池（电极材料：铜和铝；电解质溶液：稀硫酸。） （1）氧化还原反应的离子方程式：2Al+6H+ = 2Al3+ + 3H2↑ （2）电极反应式及其意义 正极（Cu）：6H+ +6e- =3H2↑（还原反应）；负极（Al）：2Al -6e-=2Al3+ （氧化反应）。 意义：在标准状况下，正极每析出6.72升氢气，负极质量就减小5.4克。 （3）微粒移动方向： ①在外电路：电流由铜片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向铜片。 ②在内电路：SO （运载电荷）向铝片移动，H+ （参与电极反应）向铜片移动得电子放出氢气。 4、铜铝强碱溶液的原电池（电极材料：铜片和铝片，电解质溶液：氢氧化钠溶液） （1）氧化还原反应的离子方程式：2Al +2OH- +2H2O=2AlO + 3H2 ↑ （2）电极反应式及其意义 ①正极（Cu）：6H+ +6e-=3H2↑（还原反应）；修正为：6H2O+6e- =3H2 ↑+6OH- ②负极（Al）：2Al -6e- =2Al3+ （氧化反应）；修正为：2Al +8OH--6e-=2AlO +4H2O 意义：在标准状况下，正极每析出6.72升氢气，负极质量就减小5.4克。 （3）微粒移动方向： ①在外电路：电流由铜片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向铜片。 ②在内电路：OH-（参与溶液反应）向铝片移动遇到Al3+发生反应产生AlO ，Na+（运载电荷）向正极移动。 5、铝铜电池浓硝酸原电池（电极材料：铜片和铝片，电解质溶液：浓硝酸） （1）氧化还原反应的离子方程式：Cu+4H+ +2NO3- =Cu2+ +2NO2↑+2H2O （2）电极反应式及其意义 ①正极（Al）：4H+ +2NO3- +2e- =2NO2↑+2H2O（还原反应）； ②负极（Cu）：Cu-2e- =Cu2+ （氧化反应）； 意义：在标准状况下，正极每析出4.48升NO2，负极质量就减小6.4克。 （3）微粒移动方向： ①在外电路：电流由铝片经用电器流向铜片，电子由铜片经用电器流向铝片。 ②在内电路：H+ （参与电极反应）向铝片移动与NO3-汇合，NO3-（参与电极反应）得电子产生NO2 。 6、镁铝非氧化性强酸溶液的原电池（电极材料：镁和铝；电解质溶液：稀硫酸。） （1）氧化还原反应的离子方程式：Mg+2H+ = Mg2+ + H2↑ （2）电极反应式及其意义 正极（Al）：2H+ +2e-=H2↑（还原反应）；负极（Mg）：Mg -2e-=Mg2+ （氧化反应）。 意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小2.4克。 （3）微粒移动方向： ①在外电路：电流由铝片经用电器流向镁片，电子由镁片经用电器流向铝片。 ②在内电路：SO （运载电荷）向铝片移动，H+ （参与电极反应）向镁片移动得电子放出氢气。 7、镁铝强碱溶液的原电池（电极材料：镁片和铝片，电解质溶液：氢氧化钠溶液） （1）氧化还原反应的离子方程式：2Al +2OH- +2H2O=2AlO + 3H2 ↑ （2）电极反应式及其意义 ①正极（Mg）：6H+ +6e-=3H2↑（还原反应）；修正为：6H2O+6e- =3H2 ↑+6OH- ②负极（Al）：2Al -6e-=2Al3+ （氧化反应）；修正为：2Al +8OH--6e- =2AlO +4H2O 意义：在标准状况下，正极每析出6.72升氢气，负极质量就减小5.4克。 （3）微粒移动方向： ①在外电路：电流由镁片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向镁片。 ②在内电路：OH-（参与溶液反应）向铝片移动遇到Al3+发生反应产生AlO ，Na+（运载电荷）向正极移动。 8、氢气和氧气细菌燃料电池（电解质溶液是磷酸） （1）氧化还原反应的化学方程式：2H2 +O2=2H2O （2）电极反应式及其意义 ①正极（惰性材料）：O2 +4e-=2O2-（还原反应）；修正为：O2 +4H+ +4e-=2H2O ②负极（惰性材料）：2H2 -4e-=4H+ （氧化反应）； 意义：在标准状况下，正极每消耗3.2升氧气，负极同时消耗0.4克氢气，电解质溶液增加3.6克水。 9、氢气和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液） （1）氧化还原反应的化学方程式：2H2 +O2=2H2O （2）电极反应式及其意义 ①正极（惰性材料）：O2 +4e-=2O2-（还原反应）；修正为：O2 +2H2O +4e-=4OH- ②负极（惰性材料）：2H2 -4e-=4H+ （氧化反应）；修正为：2H2 +4OH--4e-=4H2O 意义：在标准状况下，正极每消耗3.2升氧气，负极同时消耗0.4克氢气，电解质溶液增加3.6克水 10、甲烷和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液） （1）氧化还原反应的化学方程式：CH4+2O2=CO2+2H2O 。 在强碱性条件下修正为：CH4+2O2 +2NaOH=Na2CO3+3H2O；CH4+2O2 +2OH- =CO +3H2O （2）电极反应式及其意义 ①正极（惰性材料）：2O2 +8e-=4O2-（还原反应）；在强碱性条件下修正为：2O2 +4H2O +8e-=8OH- ②负极（惰性材料）：CH4 -8e- →CO2 （氧化反应）；修正为：CH4 –8e- +10 OH- =CO32- +7 H2O 意义：在标准状况下，正极每消耗4.48升氧气，负极同时消耗2.24升甲烷。 11、丙烷和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液） （1）氧化还原反应的化学方程式：C3H8+5O2=3CO2+4H2O 。 在强碱性条件下修正离子方程式为：C3H8+5O2 +6OH-=3CO +7H2O （2）电极反应式及其意义 ①正极（惰性材料）：5O2 +20e-=10O2-（还原反应）；在强碱性条件下修正为：5O2 +10H2O +20e-=20OH- ②负极（惰性材料）：C3H8 –20e- →3CO2 （氧化反应）；修正为：C3H8 –20e- +26 OH- =3 CO + 17 H2O 意义：在标准状况下，正极每消耗11.2升氧气，负极同时消耗2.24升丙烷。 强调八点： 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。 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，微粒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、2007年高考原电池部分试题及其详细解答 1、(2007年高考广东理基)钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为： 2Fe＋2H2O＋O2 = 2Fe2＋＋4OH－。以下说法正确的是 （ ） (A)负极发生的反应为：Fe－2e－ = Fe2＋ (B)正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－ = 4OH－ (C)原电池是将电能转变为化学能的装置 (D)钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀 2、(2007年高考广东化学卷)科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为 （ ） (A)H2＋2OH－ ＝2H2O＋2e－ (B) O2＋4H＋＋4e－ ＝2H2O (C)H2＝2H＋＋2e－ (D) O2＋2H2O＋4e－ ＝4OH－ 3、(2007年高考广东化学卷)为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是 （ ） (A)将青铜器放在银质托盘上 (B)将青铜器保存在干燥的环境中 (C)将青铜器保存在潮湿的空气中 (D)在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜 4、(2007年高考全国理综卷II)在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是 （ ） (A)正极附近的SO42 －离子浓度逐渐增大 (B)电子通过导线由铜片流向锌片 (C)正极有O2逸出 (D)铜片上有H2逸出 5、(2007年高考理综天津卷，6分)天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2＋C6 CoO2＋LiC6，下列说法正确的是( ) (A)充电时，电池的负极反应为LiC6－e－ = Li＋＋C6 (B)放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li＋＋e－ = LiCoO2 (C)羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质 (D)锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低 6、(2007年高考海南化学卷) (9分)依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s) = Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。 盐桥 X Y A 电解质溶液 电流计 Ag 请回答下列问题： (1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是___________； (2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为______________________________； X电极上发生的电极反应为____________________________； (3)外电路中的电子是从_______电极流向________电极。 7、(2007年高考理综宁夏卷)(14分)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。 锌片上发生的电极反应：_____________________________________； 银片上发生的电极反应：______________________________________。 (2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算： ①产生氢气的体积(标准状况)； ②通过导线的电量。(已知NA = 6.02×1023 /mol，电子电荷为1.60×10－19 C) 1、［答案］A。 解析：金属的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，析氢腐蚀主要发生在酸性环境中，而大多数环境是中性环境，金属的大多数腐蚀是吸氧腐蚀。钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的是吸氧腐蚀，负极材料是铁，正极材料是碳，其原电池反应为：2Fe＋2H2O＋O2 = 2Fe2＋＋4OH－ ，继续发生的反应为4Fe(OH)2 +O2 +2H2O=4Fe(OH)3 ，2Fe(OH)3=Fe2O3 ·3H2O（铁锈成分）。 (A)负极发生的反应为：Fe－2e－ = Fe2＋，(B)正极发生的反应为：2H2O＋O2＋4e－ = 4OH－；(C)原电池是将化学能转变为电能的装置；(D)钢柱在水下部分比在空气与水交界处不易腐蚀，因为水下氧气少。 2、［答案］C。 解析：这种新型细菌燃料电池，燃料是氢气，电解质溶液是磷酸，氢气失电子氧化后以H+形式存在，氧气的电子还原后，以H2O形式存在；电池负极反应为：2H2-4e－＝4H＋ ；电池正极反应为：O2＋4H＋＋4e－ ＝2 H2O 。 3、［答案］BD。 解析：青铜器分为两种：锡青铜和铅青铜，锡和铅的金属活泼性都比铜强；形成原电池腐蚀时，铜被保护起来，被腐蚀的是锡或铅。为了防止产生铜绿，应该避免青铜器与那些金属活泼性不如铜的金属接触，以防止在形成原电池时因为铜比较活泼而成为电池的负极被腐蚀，将青铜器放在银质托盘上或在潮湿的空气中会产生铜绿。青铜器保存在潮湿的空气中，铜会发生化学腐蚀：2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3 ，为了避免青铜器生成铜绿，将青铜器保存在干燥的环境中或在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜。 4、［答案］D。 解析：在该原电池中，锌比铜活泼，锌与稀硫酸反应：Zn+2H+ =Zn2+ +H2 ↑，锌失去电子变成锌离子，电子由锌片经导线流向铜片，铜片聚集大量的电子，吸引溶液中的阳离子（Zn2+ 、H+）向铜片移动，H+的氧化性比Zn2+强，H+优先得电子变成H原子，H原子再变成H2 。电子流出的一极规定为电池的负极，所以锌片为负极；电子流入的一极为正极，所以铜片为正极。锌失去电子变成锌离子，在负极源源不断的产生阳离子（Zn2+），阳离子吸引阴离子向电源的负极移动，负极附近的SO42 －离子浓度逐渐增大。 5、［答案］B。 解析：分析原电池反应：CoO2＋LiC6 LiCoO2＋C6 ；电池负极反应：C -e- = C6 ，推导电池的正极反应式为：CoO2＋Li＋＋e－ = LiCoO2 ；分析电解池反应：LiCoO2＋C6 CoO2＋LiC6 ，充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示，说明整个反应中钴元素和氧元素的化合价都没有发生变化，电解池的阳极发生氧化反应：LiCoO2 –e- = CoO2＋Li＋ ，电解池的阴极发生还原反应：C6 + e- = C ；醇类不是电解质，不可以做锂电池的电解质；锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)高，否则不可能作为新型电池推广。 6、［答案］（1）铜(或Cu)；AgNO3溶液。 （2）正， Ag＋＋e－ = Ag； Cu－2e－ = Cu2＋。 （3）负(Cu)；正(Ag)。 解析：将氧化还原反应拆成两个半反应：一个是在负极发生的氧化反应，一个是在正极发生的还原反应；在氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s) = Cu2＋(aq)＋2Ag中，氧化反应为：Cu(s) -2e- = Cu2＋(aq) ；还原反应为： 2Ag＋(aq)＋2e- = 2Ag ；铜片失去电子被氧化，而失去电子即流出电子的一极为负极，所以铜片为负极，发生的反应为：Cu(s) -2e- = Cu2＋(aq) ；电极X的材料是铜，电解质溶液是可溶性的银盐，可熔性的银盐只有硝酸银溶液；电子流入的一极为正极，银电极为电池的正极，发生的反应为：Ag＋＋e－ = Ag，外电路中的电子是从X（铜片、负极）电极流向Ag（正极）电极。 7、［答案］(1)Zn－2e－ = Zn2＋； 2H＋＋2e－ = H2↑。 (2)①锌片与银片减轻，是因与酸反应： Zn＋2H＋ = Zn2＋＋H2↑ ～ 转移2e－ = = 得V(H2) = 4.5 L； Q = 3.8×104 C。
活泼金属一般做负极，非金属做正极，像石墨，铂什么的。正级得电子，负极失电子。两极插在电解质溶液中，电解质溶液要求其中必须有可移动的金属阳离子。正级负极得失电子数相同，总的电极反应试符合氧化还原反应。
就是利用活泼金属在发生氧化还原反应时释放电子，这一原理制成