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电化学基础知识

一、原电池的基本概念、反应本质和工作原理

1、原电池的定义：原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应

2、组成原电池的条件

(1)两个活泼性不同的电极：

①其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属、非金属与非金属

②燃料电池中两极可同选石墨或铂

(2)电解质溶液 (溶液或者熔融)

(3)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 (两个半电池要用盐桥连接)

(4)有自发进行的氧化还原反应

3、原电池的工作原理：如图是两种锌铜原电池示意图

(1)反应原理：负极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋?? (氧化反应)

正极(Cu)：Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应)

总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

2)原电池中的三个方向

①电子流动方向：负极——经导线——正极

②电流流动方向：正极——经导线——负极

③离子迁移方向：阴离子移向负极，阳离子移向正极

(4)盐桥的成分及作用

①成分：盐桥通常是装有饱和KCl或者NH4NO3琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动

②作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流

6、原电池原理的应用

加快氧化还原反应的速率：一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。如：在Zn与稀H2SO4反应时，

锌银电池 总反应：Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2

正极Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 负极Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2

锂离子电池 总反应：Li1－xCoO2＋LixC6 LiCoO2＋C6(x＜1)

正极Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2 负极 LixC6－xe－===xLi＋＋C6

(2)二次电池：如：铅蓄电池反应方程式如下式：

Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq)
2PbSO4(s) +2H2O(l)

负极： Pb-2e-+SO42-=PbSO4

正极： PbO2+4H++2e-+SO42-=PbSO4+2H2O

常见规律：若为酸性介质，先补H+，另一边补H2O；若为碱性介质，先补OH—，另一边补H2O

2、常见燃料电池的电极反应书写

(1)氢氧燃料电池

①酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极： ；正极：

总反应：

②碱性介质(如KOH)，电极反应： 负极： ；正极：

总反应：

(2)甲烷燃料电池

①酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极： ；正极：

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(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中

(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快

(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快

6、金属的防护

(3)电化学防护 ①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理

c．应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备，负极：锌块被腐蚀；正极：钢铁设备被保护

②外加电流的阴极保护法—电解原理

c．应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源通电后电子大量在钢铁设备上积累，抑制了钢铁失去电子的反应

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