原電池與電解池辨析

1、【原電池和電解池比較】裝置原電池電解池特點本身屬于電源與電源的正、負極相連接原理使氧化還原反應中的電子 作定向移動，從而形成電 流。這種把化學能轉(zhuǎn)化為 電能的裝置叫原電池使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、K日兩極引起氧 化還原反應的過程叫電解，這種把電能轉(zhuǎn)變?yōu)?化學能的裝置叫電解池。形成條件自發(fā)的氧化還原反應；兩個活潑性不同的電 極；閉合回路；電解質(zhì)溶液。電源；兩個導電電極；電解質(zhì)溶液（水溶液或熔化狀態(tài)）；閉合回路。電流 方向正極流向負極電源正極流向陽極； 陰極流向電源負極應用金屬腐蝕的防護電池電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；電鍍；金屬的冶煉；粗銅的精煉。典型例題題型一：原電池的裝置和工作原理【例1】如圖為

2、一原電池的結(jié)構(gòu)示意圖，下列說法不正確的是（）A .原電池工作時的總反應為Zn+Cu2+=Zn2+CuB .原電池工作時，Zn電極流出電子，發(fā)生氧化反應C .若將Cu電極改為Fe電極，CuSO4溶液改為FeSO4溶液，Zn電極仍作負極D .鹽橋中裝有瓊脂-飽和氯化鉀溶液，則鹽橋中的K+移向ZnSO4溶液【解析】鋅比銅活潑，鋅為負極，發(fā)生氧化反應，電極方程式為Zn-2e-=Zn2+ ,銅為正極，發(fā)生還原反應, 電極方程式為Cu2+2e-=Cu ,原電池工作時，電子由負極經(jīng)外電路流向正極，陽離子向正極移動，陰離子 向負極移動，以此解答.該原電池中，負極上鋅失電子生成鋅離子，正極上銅離子得到生成銅，電

3、池反應式為： Zn+Cu2+=Zn2+Cu ,故 A 正確；該原電池中，易失電子的鋅作負極，負極上鋅失電子生成鋅離子，發(fā)生氧化反應，故日正確；C .如果將Cu電極改為Fe電極，鋅的活潑性大于鐵，所以Zn電極依然作負極，故C正確；D .原電池工作時，陽離子向正極移動，即鹽橋中的K+移向CuSO4溶液，故D錯誤.故選D.題型二：原電池的構(gòu)成條件【例2】下列關(guān)于原電池的敘述正確的是（）構(gòu)成原電池的正極和負極必須是兩種不同的金屬原電池的電極不一定參與電極反應在原電池中，電子流出的一極是負極，該電極被還原原電池放電時，電流的方向是從負極到正極【解析】A、電極材料可由金屬構(gòu)成，也可由能導電的非金屬和金屬材

4、料構(gòu)成，故A錯誤；B、原電池電極可以參加反應，也可以不參加反應，如燃料電池，故B正確；C、原電池在在工作時其負極不斷產(chǎn)生電子并經(jīng)外電路流向正極，電子流出的一極為負極，失電子發(fā)生氧化 反應，故C錯誤；D、原電池放電，電流從正極流向負極，故D錯誤； 故選B.鹽橋的作用：使整個裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸；平衡電荷，使裝置能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流.【電解原理的應用實驗】電解工業(yè)：(1 )氯堿工業(yè)；電鍍；金屬防護；(4 )冶煉金屬.【例題】下列實驗裝置，其中按要求設(shè)計正確的是()電解飽和食鹽水銅鋅原電池電鍍銀電解精煉銅【解析】A.該電解池中，陽極上鐵失電子而不是氯離子失電子，所以陽極上得不到氯氣，則

5、淀粉碘化鉀溶 液不會變藍，所以實驗設(shè)計不合適，故A錯誤；含有鹽橋的銅鋅原電池中，銅電極對應的電解質(zhì)是銅鹽，鋅電極對應的電解質(zhì)是鋅鹽，符合原電池設(shè)計 要求，故日正確；該電鍍池中電解質(zhì)應該是硝酸銀而不是硝酸鈉，故C錯誤；電解精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，故D錯誤；故選B.【鋅錳干電池(一次電池)】1 .普通干電池的反應原理：Zn+2MnO2+2NH4Cl=Mn2O3+ZnCl2+2NH3 f +H2O負極(Zn ): Zn-2e-=Zn2+正極（MnO2 和 C）: 2MnO2 +2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3 1 +H2O表示方法：（-）Zn|NH4Cl+ZnCl2|MnO2 , C

6、 （ + ）.堿性鋅錳電池的反應原理：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn （ OH ） 2負極（Zn）: Zn+2OH-2e-=Zn （ OH ） 2正極（MnO2）: 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-表示方法：（-）Zn|KOH|MnO2（ + ）.鋅銀電池（紐扣電池）的反應原理Zn+Ag2O+H2O=Zn （ OH ） 2+2Ag負極（Zn）: Zn+2OH-2e-=Zn （ OH ） 2正極（Ag2O）: Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-表示方法：（-）Zn|KOH|Ag2O（ + ）優(yōu)缺點：堿性鋅錳電池、鋅銀電池的比能量和儲存時間等比普通鋅錳電

7、池性能有所提高.但只能一次使用，不能充電; 價格較貴.鋰電池是目前常用的一種升級換代產(chǎn)品，它的比能量高、電壓高、工作溫度寬，可儲存時間長.【鉛蓄電池（二次電池）】二次電池在放電時是原電池，遵循原電池工作原理；在充電時是電解池，遵循電解原理；給二次電池充電充 電時，外加電源的負極連接電池的負極.電池總反應：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電反應：負極（Pb）: Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極（PbO2 ）: PbO2 +2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O充電反應：陰極（接電源負極發(fā)生還原反應）：PbSO4+2e-=Pb+SO42-陽極（接電源正極發(fā)生氧

8、化反應）：2PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42-表示方法：（-）Pb|H2SO4|PbO2（ + ）優(yōu)缺點：鉛蓄電池可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉.但比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境 等.其它二次電池：鐐鎘電池、鐐氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池等一系列新型蓄電池已逐漸占 領(lǐng)二次電池的市場.【燃料電池】燃料電池是以還原劑（氫氣、烴類、甲醇等）為負極反應物，以氧化劑（氧氣、空氣）為正極反應物，將燃 料和氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學電池.1 .氫氧燃料電池電池的反應原理：2H2 +O2=2H2O以酸性溶液為電解液構(gòu)成的氫氧燃料電池：負極（Pt）:

9、 2H2-4e-=4H+正極（Pt）: O2+4H+4e-=2H2O電池的表示方法：（-）Pt|H2|H+|O2|Pt（ + ）以堿性溶液為電解液構(gòu)成的氫氧燃料電池：負極（Pt）: 2H2-4e-+4OH-=4H2O正極（Pt）: O2+2H2O+4e-=4OH-.電池的表示方法：(-)Pt|H2|OH-|O2|Pt ( + ).以堿性(KOH )溶液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成的甲烷燃料電池電池的反應原理：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O負極(Pt)： CH4 +10OH-8e-=CO32-+7H2O正極(Pt)： 2O2+4H2O+4e-=8OH-電池的表示方法：(-)Pt|CH4|KO

10、H|O2|Pt( +)燃料電池：燃料做負極，助燃劑(如氧氣)為正極.電極材料一般不參加化學反應，只起傳導電子的作用.它特點是：氧化劑與還原劑在工作時不斷補充；反應產(chǎn)物不斷排出；優(yōu)點是：能量轉(zhuǎn)化率高、清潔、對 環(huán)境好，有利于節(jié)約能源.缺點：體積較大、附屬設(shè)備較多.書寫電極反應式應注意以下幾點：1 .電極反應是一種離子反應，遵循書寫離子反應的所有規(guī)則(如拆、平)；2.將兩極反應的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應，總反應減去一極反應即得到另一極反應；.負極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)(如+4價的。在酸性溶液中 以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32-形式存在)；.

11、溶液中不存在O2-:在酸性溶液中它與H+結(jié)合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成OH-.題型一：鋅錳干電池的工作原理【例1】最近，科學家研制出一種紙質(zhì)電池，這種軟電池采用薄層紙片作為載體和傳導體，在一邊附著鋅， 在另一邊附著二氧化錳.電池總反應為：Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO ( OH )關(guān)于此電池，下列說法正確 的是( )A .該電池Zn為負極，ZnO為正極,MnO2催化劑B .該電池的正極反應為：MnO2+e-+H2O=MnO ( OH ) +OH-C .放電時外電路電子由Zn流向MnO2，內(nèi)電路電子由MnO2流向ZnD .電池工作時OH-能通過薄層紙片向附著二氧化錳的電

12、極移動【解析】根據(jù)電池總反應為：Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO ( OH )可知，反應中Zn被氧化，應為原電池的 負極，電極反應式為Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O , MnO2被還原，應為原電池的正極，電極反應式為 MnO2+e-+H2O=MnO ( OH ) +OH-,原電池工作時，電子由負極經(jīng)外電路流向正極，以此解答該題.A .反應中Zn被氧化，應為原電池的負極，MnO2被還原，應為原電池的正極，故A錯誤；B . MnO2被還原，應為原電池的正極，電極反應式為MnO2+e-+H2O=MnO ( OH ) +OH-,故B正確；C .放電時外電路電子由Zn流向MnO2，內(nèi)電

13、路由離子的定向移動形成閉合電路，故C錯誤；D .電池工作時OH-向負極移動，故D錯誤.故選B.題型二：鉛蓄電池的工作原理【例2】關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是()A .在放電時，正極發(fā)生的反應是Pb(s) +SO42- ( aq ) -2e-=PbSO4 (s )在放電時，該電池的負極材料是鉛板在充電時，電池中硫酸的濃度不斷變小D .在充電時，陽極發(fā)生的反應是PbSO4 (s ) +2e-=Pb (s ) +SO42- ( aq )【解析】由鉛蓄電池的總反應PbO2+2H2SO4+Pb=2PbSO4+2H2O可知，放電時Pb被氧化，應為電池負極 反應，電極反應式為Pb-2e-+SO42-=PbSO

14、4，逆反應過程應該是充電時的陰極反應，正極上PbO2得電子被 還原，電極反應式為PbO2+SO42-+2e-+4H+=PbSO4+2H2O ,逆反應應該是充電時的陽極反應.A .鉛蓄電池放電時，正極上PbO2得電子被還原，電極反應式為PbO2+SO42-+2e-+4H+=PbSO4+2H2O , 故A錯誤；B、由鉛蓄電池的總反應PbO2+2H2SO4+Pb 2PbSO4+2H2O可知，放電時，Pb被氧化，應為電池負極，故 B正確；C、由鉛蓄電池的總反應PbO2+2H2SO4+Pb 2PbSO4+2H2O可知，充電時，會生成硫酸，電池中硫酸的濃 度會增大，故C錯誤；D、 由鉛蓄電池的總反應PbO

15、2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O可知，充電時，陽極發(fā)生的反應是 PbSO4+2H2O=PbO2+SO42-+2e-+4H+，故 D 錯誤.故選B.題型三：燃料電池的工作原理【例3】氫氧燃料電池已用于航天飛機.以30%KOH溶液為電解質(zhì)溶液的這種電池在使用時的電極反應如下: 2H2+4OH-4e-=4H2O , O2+2H2O+4e-=4OH-據(jù)此作出判斷，下列說法中錯誤的是()A H2在負極發(fā)生氧化反應B .供電時的總反應為：2H2+O2=2H2OC.產(chǎn)物為無污染的水，屬于環(huán)境友好電池D .燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達100%【解析】氫氧燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，工作時，通入

16、氫氣的一極為電池的負極，發(fā)生氧化反 應，通入氧氣的一極為電池的正極，發(fā)生還原反應，電池總反應與氫氣在氧氣中燃燒的化學方程式一致，產(chǎn) 物為水，對環(huán)境物污染.A、由電極反應式可知，通入氫氣的一極為電池的負極，發(fā)生氧化反應，故A正確；B、電池總反應與氫氣在氧氣中燃燒的化學方程式一致，供電時的總反應為2H2+O2-2H2O ,故B正確；C、氫氧燃料電池產(chǎn)物是水，對環(huán)境物污染，且能量轉(zhuǎn)化率高，故C正確；D、氫氧燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，還會伴有熱能等能量的釋放，能量轉(zhuǎn)化率不會達100%，故 D錯誤.故選D.【電解原理】【概念】使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程叫做電解.借

17、助于電流引起氧化還原反應的 裝置，也就是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的裝置，叫做電解池或電解槽.【構(gòu)成電解池(電解槽)的條件】(1 )有外加直流電源.(2 )有電解質(zhì)溶液或熔融的離子化合物.(3 )有兩個電極(材料為金屬或石墨，兩極材料可相同或不同)：陰極：與直流電源的負極直接相連的一極.陽極：與直流電源的正極直接相連的一極.(4 )兩個電極要與電解質(zhì)溶液接觸并形成回路.注意：電解池的陰、陽極完全由外加直流電源的負、正極確定，與電極材料本身的性質(zhì)無關(guān).而原電池的正、 負極則由構(gòu)成電極材料本身的性質(zhì)決定.（5）惰性電極和活性電極在電解時，根據(jù)電極本身是否參與氧化還原反應，可把電極分為惰性電極和活性電極兩類：惰性電極（C、Pt等）：只起導電作用，不參與反應；活性電極（除Pt、Au外的其余金屬）：當作陽極時，除起導電作用外，還失去電子變成金屬陽離子進入溶 液中.【兩極放電順序】在陰極上.在陰極上發(fā)生的是得電子反應，因此，電極本身只起導電作用而不能發(fā)生氧化還原反應，發(fā)生 反應的是溶液中的陽離子，它們得