高二化学反应原理原电池问题

原电池

的工作

原理

当把锌板和铜板平行放入盛有

稀硫酸

的

烧杯

里，用连有

电流计

的导线连接两极时，可以观察到三个重要的现象：锌片溶解，

铜片

上有

气体

逸出，

导线

中有电流通过。

此外,在食盐

溶液

加快生锈的过程中,也发生了原电池反应

透过这些现象，分析两极反应的实质，便可理解原电池是怎样把

化学能

转变为

电能

的原理。锌是活泼

金属

，容易失去

电子

变为

锌离子

。锌

电极

发生的电极反应式是：

锌片

Zn－2e-＝Zn2+

（氧化反应）

锌离子进入溶液，使得溶液里的正电荷过多；同时锌失去

的电子

沿导线经电流计流入铜片，使溶液里原有的

氢离子

在铜电极上被还原成

氢原子

，这样溶液中多余的正电荷就被中和；氢原子又结合成氢

分子

并放出。铜电极发生的电极反应式是：

铜片

2H+＋2e-=H2↑

（还原反应）

由于在锌、铜两个电极上不断发生的

氧化还原反应

，使化学能转变为电能。锌片是给出电子的

一极

，是电池的

负极

，铜片是电子流入的一极，是电池的

正极

。电流的方向同

电子流

的方向相反，从正极铜流向负极锌。

在原电池内

电解质溶液

中，

阴离子

流向负极，阳离子流向正极；

碱性

介质

下的

甲烷燃料电池

负极：CH4+10OH

8e-===CO32-

+7H2O

正极：2O2+8e-+4H2O===8OH-

离子方程式为：CH4+2O2+2OH-===CO32-+3H2O

总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH===K2CO3+3H2O

燃料电池的负极一定是

燃料

，因为电解质溶液是KOH溶液，所以生成的是CO3^2-不是CO2

负极：CH3CH2OH

12e-

16OH-

2CO3^2-

11H2O

正极：O2

2H2O

4e-

4OH-

总方程式：CH3CH2OH

3O2

4OH-

2CO3^2-

5H2O

从反应方程式中铅的

化合态

PbO2和PbSO4可知：在稀H2SO4环境中＋4价和＋2价的铅分别与O2－和SO42－的结合能力强。

（一）放电时：（负极）Pb失2个电子变成＋2价的铅后马上与电极周围的SO42－结合成PbSO4附在电极上，电极式为Pb-2e-+

SO42－==

PbSO4

；（正极）：PbO2

中的＋4价的铅得到2个电子变成＋2价的铅后马上与电极周围的SO42－结合成PbSO4附在电极上，释放出的O2－与溶液中的结合成H2O，电极式为PbO2+

2e-+4

H＋+SO42－==

PbSO4+

2H2O；故放电时总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4==

2PbSO4+

2H2O。

（二）充电时：（阴极）电极上的PbSO4中＋2价的铅得到

电源

送来的2个电子变为Pb后释放出SO42－，电极式为PbSO4+

e-==Pb

+SO42－；（阳极）电极上的PbSO4中＋2价的铅被电源夺去2个电子变为＋4价的铅，＋4价的铅强行去夺H2O中的O2－，使自己变为PbO2，同时又使H2O中的H＋释放出来，电极式为PbSO4+

2e-+2H2O＝＝PbO2+4H＋；故充电时总反应式为2PbSO4+2H2O＝＝PbO2+Pb+2H2SO4。