化学能与电能(高三复习)

化学能与电能复习

[考试目标]

1．了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。

3．理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。 [要点精析]

一、原电池的工作原理

1．定义：将化学能转化为电能的装置称为原电池 2．形成条件

（1）具有活动性不同的电极 （2）具有电解质溶液

（3）具有（导线相连组成）闭合回路。 3．电极判断

负极：失电子的电极（较活泼的金属）

正极：得电子的电极（较不活泼的金属或非金属） 4．电极反应

负极：失电子——氧化反应 正极：得电子——还原反应

5．能量转化：化学能转化为电能 （提供电流）

外电路 电子移动方向：负极→正极； 电流方向：正极→负极

二、化学电池 1．锌锰干电池

－－

负极Zn +2OH-2e== Zn（OH）2

－－

正极2MnO2（S）+ H2O（l）+ 2e == Mn2O3 + 2OH 电池反应为： Zn +2MnO2 +H2O == Zn（OH）2 + Mn2O3

2．铅蓄电池

放电 －2负极Pb +SO4 PbSO4 +2e

充电

放电 +－ 2正极 PbO2 + 4H + SO4 + 2e PbSO4 + 2H2O

充电

放电 电池反应PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O

充电

3．氢氧燃料电池（以KOH为电解质溶液）

－－

负极2H2 + 4OH == 4H2O + 4e

－－

正极 O2 + 2H2O + 4e == 4OH 电池反应 2H2 + O2 == 2H2O

三、金属的腐蚀与防腐

化学腐蚀：腐蚀过程中无电流产生 1．金属腐蚀分类 电化学腐蚀：腐蚀过程中有电流产生

2．钢铁腐蚀的电化学原理

（1）析氢腐蚀（酸性较强环境中）

－2+

负极：Fe - 2e== Fe

+－

正极：2H + 2e == H2↑

+2+

电池反应为 Fe + 2H == Fe + H2↑ （2）吸氧腐蚀（中性或酸性很弱环境中）

2+－

负极： Fe == Fe + 2e

—－

正极：2H2O + O2 + 4e == 4OH

电池反应为 2Fe+ O2 + 2H2O == Fe（OH）2 3．金属的保护

（1）在金属表面覆盖保护层（如油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶、电镀、钝化等） （2）电化学保护法

（3）改变金属的内部组织结构

四、方法突破

（一）原电池的判定

1．先分析有无外接电源，有外接电源的是电解池，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：

（1）看电极——两极为导体且存在活泼性差异（燃料电池的电极一般为惰性电极） （2）看溶液——两极插在溶液中

（3）看回路——形成闭合回路或两极直接接触 （4）看本质——有无氧化还原发生

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，其他各池可看作电解池

（二）原电池正、负极的确定

1．由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强的金属为负极，一般地，负极材料与电解质溶液要能发生反应。

2．由电极变化情况确定：某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，则此电极为负极；若某一电极上有气体产生、电极的质量不断增加或不变，该电极发生还原反应，则此电极为正极，燃料电池除外。 （三）电极反应式的书写

1．如果题目给定的是图示装置，先分析正、负电极，再根据正、负极反应规律去写电极反应式；

2．如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应，再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可以直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得出结果。

3．注意：看清楚“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。

（四）金属腐蚀的快慢。一般说来可用来下列原则判断：

电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀