昨天同學微信上問化學姐，原電池太難了，根本不理解，怎么辦。確實電化學是歷年高考的重要知識點之一，幾乎每次考試均涉及電化學知識，并且試題背景較為新穎，對考生分析問題提出了較高要求?；瘜W學習難點其實在于理解，理解知識以后再去記憶就會更快，今天化學姐就給大家再講解一下原電池的原理及構成。

一、構成原電池的條件

構成原電池的條件有：

（1）電極材料。兩種金屬活動性不同的金屬或金屬和其它導電性（非金屬或某些氧化物等）；

（2）兩電極必須浸沒在電解質溶液中；

（3）兩電極之間要用導線連接，形成閉合回路。

說明：

①一般來說，能與電解質溶液中的某種成分發生氧化反應的是原電池的負極。

②很活潑的金屬單質一般不作做原電池的負極，如K、Na、Ca等。（馬上點標題下藍字"高中化學"關注可獲取更多學習方法、干貨！）

二、原電池正負極的判斷：

（1）較活潑的或能和電解質溶液反應的金屬一般作負極。

（2）有氣泡產生一極一般是正極。

（3）電子流出的一極是負極，電子流入的一極是正極。

（4）被腐蝕的一極是負極。

（5）發生氧化反應的一極是負極，發生還原反應的一極是正極。

（6）溶液中陽離子移向的一極是正極，陰離子移向的一極為負極。

三、電極反應式的書寫

（1）準確判斷原電池的正負極是書寫電極反應的關鍵

如果原電池的正負極判斷失誤，電極反應式的書寫一定錯誤。上述判斷正負極的方法是一般方法，但不是絕對的，例如銅片和鋁片同時插入濃硝酸溶液中，由于鋁片表明的鈍化，這時銅失去電子，是負極，其電極反應為：

負極：Cu－2e－＝Cu2＋

正極：NO3－+4H＋+2e－＝2H2O+2NO2↑

再如鎂片和鋁片同時插入氫氧化鈉溶液中，雖然鎂比鋁活潑，但由于鎂不與氫氧化鈉反應，而鋁卻反應，失去電子，是負極，其電極反應為：

負極：2Al+8OH－－2×3e－＝2AlO2－+2H2O

正極：6H2O+6e－＝6OH－+3H2↑

（2）要注意電解質溶液的酸堿性

在正負極上發生的電極反應不是孤立的，它往往與電解質溶液緊密聯系，如氫氧燃料電池有酸式和堿式，在酸溶液中，電極反應式中不能出現OH－，在堿溶液中，電極反應式中不能出現H+，像CH4、CH3OH等燃料電池，在堿溶液中碳（C）元素以CO32－離子形式存在，而不是放出CO2氣體。

（3）要考慮電子的轉移數目

在同一個原電池中，負極失去電子數必然等于正極得到的電子數，所以在書寫電極反應時，一定要考慮電荷守恒。防止由總反應方程式改寫成電極反應式時所帶來的失誤，同時也可避免在有關計算中產生誤差。

（4）要利用總的反應方程式

從理論上講，任何一個自發的氧化還原反應均可設計成原電池，而兩個電極反應相加即得總反應方程式。所以只要知道總反應方程式和其中一個電極反應，便可以寫出另一個電極反應方程式。

四、原電池原理的應用

原電池原理在工農業生產、日常生活、科學研究中具有廣泛的應用。

1.化學電源：人們利用原電池原理，將化學能直接轉化為電能，制作了多種電池。如干電池、蓄電池、充電電池以及高能燃料電池，以滿足不同的需要。在現代生活、生產和科學研究以及科學技術的發展中，電池發揮的作用不可代替，大到宇宙火箭、人造衛星、飛機、輪船，小到電腦、電話、手機以及心臟起搏器等，都離不開各種各樣的電池。

2.加快反應速率：如實驗室用鋅和稀硫酸反應制取氫氣，用純鋅生成氫氣的速率較慢，而用粗鋅可大大加快化學反應速率，這是因為在粗鋅中含有雜質，雜質和鋅形成了無數個微小的原電池，加快了反應速率。

3.比較金屬的活動性強弱：一般來說，負極比正極活潑。

4.防止金屬的腐蝕：金屬的腐蝕指的是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發生化學反應，使金屬失去電子變為陽離子而消耗的過程。在金屬腐蝕中，我們把不純的金屬與電解質溶液接觸時形成的原電池反應而引起的腐蝕稱為電化學腐蝕，電化學腐蝕又分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕：在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附一層薄薄的水膜，里面溶解了少量的氧氣、二氧化碳，含有少量的H＋和OH－形成電解質溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳形成了無數個微小的原電池，鐵作負極，碳作正極，發生吸氧腐蝕：

負極：2Fe－2×2e－＝2Fe2+

正極：O2+4e－+2H2O＝4OH－

電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。因此可以用更活潑的金屬與被保護的金屬相連接，或者讓金屬與電源的負極相連接均可防止金屬的腐蝕。

附原電池電極方程式匯總

1．鋁—鎳電池(負極—Al，正極—Ni，電解液—NaCl溶液、O2)

負極：4Al－12e－=4Al3＋；

正極：3O2＋6H2O＋12e－=12OH－；

總反應式：4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3。

2．鎂—鋁電池(負極—Al，正極—Mg，電解液—KOH溶液)

負極：2Al＋8OH－－6e－=2AlO2-＋4H2O；

正極：6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－；

總反應離子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑。

3．鋰電池一型(負極—Li，正極—石墨，電解液—LiAlCl4—SOCl2)

已知電池總反應式：4Li＋2SOCl2=SO2↑＋4LiCl＋S。

試寫出正、負極反應式：

負極：4Li－4e－=4Li＋；

正極：2SOCl2＋4e－=SO2↑＋S＋4Cl－。

4．鐵—鎳電池(負極—Fe，正極—NiO2，電解液—KOH溶液)

已知Fe＋NiO2＋2H2O放電充電Fe(OH)2＋Ni(OH)2，則：

負極：Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2；

正極：NiO2＋2H2O＋2e－=Ni(OH)2＋2OH－。

陰極：Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－；

陽極：Ni(OH)2－2e－＋2OH－=NiO2＋2H2O。

5．LiFePO4電池(正極—LiFePO4，負極—Li，含Li＋導電固體為電解質)

已知FePO4＋Li放電充電LiFePO4，則

負極：Li－e－=Li＋；

正極：FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4。

陰極：Li＋＋e－=Li；

陽極：LiFePO4－e－=FePO4＋Li＋。

6．高鐵電池(負極—Zn，正極—石墨，電解質為浸濕的固態堿性物質)

已知：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O放電充電3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，則：

負極：3Zn－6e－＋6OH－=3Zn(OH)2；

正極：2FeO42-＋6e－＋8H2O=2Fe(OH)3＋10OH－。

陰極：3Zn(OH)2＋6e－=3Zn＋6OH－；

陽極：2Fe(OH)3－6e－＋10OH－=2FeO42-＋8H2O。

7．氫氧燃料電池

(1)電解質是KOH溶液(堿性電解質)

負極：2H2－4e－＋4OH－=4H2O；

正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；

總反應方程式：2H2＋O2=2H2O。

(2)電解質是H2SO4溶液(酸性電解質)

負極：2H2－4e－=4H＋；

正極：O2＋4H＋＋4e－=2H2O；

總反應方程式：2H2＋O2=2H2O。

(3)電解質是NaCl溶液(中性電解質)

負極：2H2－4e－=4H＋；

正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；

總反應方程式：2H2＋O2=2H2O。

8．甲烷燃料電池(鉑為兩極、正極通入O2和CO2、負極通入甲烷、電解液有三種)

(1)電解質是熔融碳酸鹽(K2CO3或Na2CO3)

正極：2O2＋8e－＋4CO2=4CO32-；

負極：CH4－8e－＋4CO32-=5CO2↑＋2H2O；

總反應方程式：CH4＋2O2=CO2↑＋2H2O。

(2)酸性電解質(電解液為H2SO4溶液)

正極：2O2＋8e－＋8H＋=4H2O；

負極：CH4－8e－＋2H2O=CO2↑＋8H＋；

總反應方程式：CH4＋2O2=CO2↑＋2H2O。

(3)堿性電解質(鉑為兩極、電解液為KOH溶液)

正極：2O2＋8e－＋4H2O=8OH－；

負極：CH4－8e－＋10OH－=CO32-＋7H2O；

總反應方程式：CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O。

9．甲醇燃料電池

(1)堿性電解質(鉑為兩極、電解液為KOH溶液)

正極：3O2＋12e－＋6H2O=12OH－；

負極：2CH3OH－12e－＋16OH－=2CO32-＋12H2O；

總反應方程式：2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O。

(2)酸性電解質(鉑為兩極、電解液為H2SO4溶液)

正極：3O2＋12e－＋12H＋=6H2O；

負極：2CH3OH－12－＋2H2O=12H＋＋2CO2；

總反應方程式：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。

10．CO燃料電池(總反應方程式均為2CO＋O2=2CO2)

(1)熔融鹽(鉑為兩極、Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽作電解質，CO為負極燃氣，空氣與CO2的混合氣為正極助燃氣)

正極：O2＋4e－＋2CO2=2CO32-；

負極：2CO＋2CO32-－4e－=4CO2。

(2)酸性電解質(鉑為兩極、電解液為H2SO4溶液)

正極：O2＋4e－＋4H＋=2H2O；

負極：2CO－4e－＋2H2O=2CO2＋4H＋。

Tips：

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