1、原电池的定义 在高中阶段来说，原电池是将化学能直接转化为电能的一种装置。其原理也是通过化学反应（在正负极发生不同的氧化还原反应）使闭合电路中产生电子流，从而产生电流的。其中在负极发生氧化反应，正极发生还原化反应。原电池是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 1将两种活泼性不同的金属(或导电单质)(Pt和石墨为惰性电极，即本身不会得失电子)(一种是相对较活泼金属一种是相对较不活泼金属)2用导线连接后插入电解质溶液中，形成闭合回路。3要发生自发的氧化还原反应。原电池工作原理 原电 原电池 池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应
2、和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生，从而在外电路中产生电流。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，简易记法：负失氧，正得还。原电池的电极的判断：负极：电子流出的一极；化合价升高的一极；发生氧化反应的一极；活泼性相对较强（有时候也要考虑到电解质溶液对两极的影响）金属的一极。正极：电子流入的一极；化合价降低的一极；发生还原反应的一极；相对不活泼（有时候也要考虑到电解质溶液对两极的影响）的金属或其它导体的一极。在原电池中，外电路为电子导电，电解质溶液中为离子导电。原电池的判定：（1）先分析有无外接电路，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看
3、”：看电极两极为金属或导电单质且存在活泼性差异（燃料电池的电极一般为惰性电极）；看溶液两极插入电解质中；看回路形成闭合回路或两极直接接触；看本质有无氧化还原反应。（2）多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。原电池应用 制造各种电池原电池表示方法 原电 原电池 池的组成用图示表达，未免过于麻烦。为书写简便，原电池的装置常用方便而科学的符号来表示。其写法习惯上遵循如下几点规定：1.一般把负极（如Zn棒与Zn2+离子溶液）写在电池符号表示式的左边，正极（如Cu棒与Cu2+离子溶液）写在电池符号表示式的右边。2.以化学式表示电池中各物质的组成，溶液要标上活度
4、或浓度（mol/L），若为气体物质应注明其分压(Pa)，还应标明当时的温度。如不写出，则温度为298.15K，气体分压为101.325kPa，溶液浓度为1mol/L。3.以符号“”表示不同物相之间的接界，用“”表示盐桥。同一相中的不同物质之间用“，”隔开。4.非金属或气体不导电，因此非金属元素在不同氧化值时构成的氧化还原电对作半电池时，需外加惰性导体（如 原电池 铂或石墨等）做电极导体。其中，惰性导体不参与电极反应，只起导电（输送或接送电子）的作用，故称为“惰性”电极。按上述规定，CuZn原电池可用如下电池符号表示：（-）Zn(s)Zn2+(C)Cu2+(C)Cu(s)（+）理论上，任何氧化还
5、原反应都可以设计成原电池，例如反应:Cl2+2I-2Cl-+I2 此反应可分解为两个半电池反应：负极：2I-I2+2e-（氧化反应）正极：Cl2+2e-2Cl-（还原反应）该原电池的符号为：（-）Pt I2(s)I-(C)Cl-(C)C2(PCL2)Pt（+）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 原电池 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
6、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:(-)ZnNH4ClZnCl2MnO2(+)总电池反应：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+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：(-)ZnZnCl2MnO2(+)总电池反应（长时间放电）：Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl22ZnO4H2O+2Mn
7、3O4 (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：(-)ZnKOHMnO2(+)总电池反应：Zn+2H2O+2MnO2=2Mn(OH)+Zn(OH)2 锌锰电池额定开路电压为1.5V，实际开路电压1.51.8V，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
8、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480WhL-1，工作温度在-5570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。原电池的形成条件（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，自发的氧化还原反应。（3）两电极之间有导线连接，形成闭合回路。电极反应方程式的书写 负极：活泼金属失电子，看阳离子能否在电解液中大量存在。如
9、果金属阳离子不能与电解液中的离子共存，则进行进一步的反应。例：甲烷燃料电池中，电解液为KOH，负极甲烷失8个 电子生成CO2和H2O，但CO2不能与OH-共存，要进一步反应生成碳酸根。正极：当负极材料能与电解液直接反应时，溶液中的阳离子得电子。例：锌铜原电池中，电解液为HCl，正极H+得电子生成H2。当负极材料不能与电解液反应时，溶解在电解液中的O2得电子。如果电解液呈酸性，O2+4e-+4H+=2H2O；如果电解液呈中性或碱性，O2+4e-+2H2O=4OH-。特殊情况:Mg-Al-NaOH，Al作负极。负极：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；正极：2H2O+2e-=H2+2OH
10、-Cu-Al-HNO3，Cu作负极。备注：Fe作负极时，氧化产物是Fe2+而不可能是Fe3+；肼（N2H4）和NH3的电池反应产物是H2O和N2 无论是总反应，还是电极反应，都必须满足电子守恒、电荷守恒、质量守恒。pH变化规律 电极周围：消耗OH-(H+)，则电极周围溶液的pH减小（增大）；反应生成OH-(H+)，则电极周围溶液的pH增大（减小）。切记，电极周围只要消耗OH-，PH就减小，不会受“原电池中OH-（阴离子）向负极移动”的影响。溶液：若总反应的结果是消耗OH-(H+)，则溶液的pH减小（增大）；若总反应的结果是生成OH-(H+)，则溶液的pH增大（减小）；若总反应消耗和生成OH-(
11、H+)的物质的量相等，则溶液的pH由溶液的酸碱性决定，溶液呈碱性则pH增大，溶液呈酸性则pH减小，溶液呈中性则pH不变。常用原电池方程式 1CuH2SO4Zn原电池 正极：2H+2e-H2 负极：Zn-2e-Zn2+总反应式：Zn+2H+=Zn2+H2 2.CuFeCl3C原电池 正极：2Fe3+2e-2Fe2+负极：Cu-2e-Cu2+总反应式：2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+3钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀 正极：O2+2H2O+4e-4OH-负极：2Fe-4e-2Fe2+总反应式：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH)2 4氢氧燃料电池（中性介质）正极：O2+2H2O+4e-4OH-负
12、极：2H2-4e-+4OH-4H2O 总反应式：2H2+O2=2H2O 5氢氧燃料电池（酸性介质）正极：O2+4H+4e-2H2O 负极：2H2-4e-4H+总反应式：2H2+O2=2H2O 6氢氧燃料电池（碱性介质）正极：O2+2H2O+4e-4OH-负极：2H2-4e-+4OH-4H2O 总反应式：2H2+O2=2H2O 7铅蓄电池（放电）正极(PbO2)：PbO2+2e-+SO42-+4H+PbSO4+2H2O 负极(Pb)：Pb-2e-+(SO4)2-PbSO4 总反应式：Pb+PbO2+4H+2(SO4)2-=2PbSO4+2H2O 8AlNaOHMg原电池 正极：6H2O+6e-3
13、H2+6OH-负极：2Al-6e-+8OH-2AlO2-+4H2O 总反应式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 9CH4燃料电池(碱性介质)正极：2O2+4H2O+8e-8OH-负极：CH4-8e-+10OH-(CO3)2-+7H2O 总反应式：CH4+2O2+2OH-=(CO3)2-+3H2O 10熔融碳酸盐燃料电池（Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液，CO作燃料）：正极：O2+2CO2+4e-2(CO3)2-(持续补充CO2气体)负极：2CO+2(CO3)2-4e-4CO2 总反应式：2CO+O2=2CO2 11银锌纽扣电池(碱性介质)正极(Ag2O)：Ag2O+H2
14、O+2e-2Ag+2OH-负极(Zn)：Zn+2OH-2e-ZnO+H2O 总反应式：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag 12.碱性锌锰电池（KOH介质）正极（MnO2）：2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-负极（Zn）：Zn+2OH-2e-Zn（OH）2 总反应式：Zn+2MnO2+2H2O 2MnOOH+Zn（OH）2 13电解饱和食盐水 阳极（失电子）：2cl-2e-=cl2 氧化反应，产物氯气，现象：不断有氯气放出 阴极（得电子）：2H+2e=H2 还原反应，产生氢气，现象：不断有氢气放出,燃料电池 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
15、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
16、 2e-=2H+，H+2OH-=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。盐桥 如Cu-Zn原电池中以KCl溶液做电解质 KCl在这个装置中称为盐桥。盐桥的作用仅
17、仅是导电【相当于导线的作用】，将两个烧杯形成闭合回路，否则就相当于断开，而盐桥的导电是利用了其中的阴阳离子的定向移动。锌铜电池，电解质溶液锌端硫酸锌，铜端硫酸铜，即两端不一样，所以产生电势差，于是，电子从负极Zn失去，沿着导线移向正极Cu，即外面的导线中，电子即负电荷从Zn到Cu，中间有盐桥连接，即盐桥中的负电荷即阴离子应该从CuSO4的一端沿着盐桥移向ZnSO4的一端，或者说，盐桥中的正电荷即阳离子就从ZnSO4的一端沿着盐桥移向CuSO4的一端，总之，要保证两端烧杯中的正负电荷要守恒。【应该是没有进入到盐桥内的】【溶液中是靠硫酸铜和硫酸锌自己的离子导电，他们自已各担其职】还有以含有离子的琼脂块作盐桥的，应用很广泛。
