第22讲化学能与电能的转化一、原电池的工作原理1．装置特点：把化学能转化成电能。2．构成条件：(1)能自发地发生氧化还原反应。(2)有电解质溶液(构成电路或参与反应)。(3)由还原剂和导体构成负极系统，由氧化剂和导体构成正极系统。(4)构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)，或具备将化学能转化成电能的条件。3．电极名称及电极反应负极：较活泼金属，电子流出的极，发生氧化反应正极：不活泼金属(或非金属，导体)，电子流入的极，发生还原反应4．工作原理：二、化学电源1．一次电池反应原理(不能充电，不能反复使用)(1)银锌钮扣电池正极一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液。银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O。负极反应为Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O。正极反应为Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-。总反应方程式为Zn+Ag2O===ZnO+2Ag。(2)锌锰电池锌锰电池分为酸性和碱性两种。其中的普通锌锰电池是酸性电池，锌为负极，碳棒为正极，NH4Cl为电解质；碱性锌锰电池中锌为负极，MnO2为正极，KOH为电解质。两种干电池中发生的反应为2.二次电池(可充电，可多次重复使用)铅蓄电池是最常见的二次电池，它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，电解质是H2SO4溶液。铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程可以把上述反应写成一个可逆反应方程式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)PbSO4(s)+2H2O(l)三、电解原理1．电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。2．电解池：将电能转化为化学能的装置称为电解池。电解池形成条件：①与电源相连的两个电极。②电解质溶液或熔融的电解质。③形成闭合回路。3．电极名称阳极：和电源正极相连的电极，发生氧化反应。阴极：和电源负极相连的电极，发生还原反应4．电极材料：惰性电极：Pt、At、石墨。活性电极：除Pt、At、石墨外的金属材料。5．电子流向：电源负极→导线→电解池阴极→电解池阳极→导线→电源正极。6．离子移动方向：电解质溶液中阳离子移向阴极；电解质溶液中阴离子移向阳极。特别提醒：电解池的阴阳极取决于外接电源的正负极，与电极材料的金属活动性无关。电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程，是化学变化。四、电解原理的应用1．氯碱工业电解饱和食盐水是氯碱工业的基础，电解饱和食盐水时，发生如下反应2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑。其中阳极反应为2Cl-－2e-===Cl2↑，阴极反应为2H++2e-===H2↑。2．电镀(1)定义：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。(2)电镀原理电镀时，用镀层金属作阳极、待镀金属(镀件)作阴极，用含镀层金属阳离子的可溶性盐溶液作电解质溶液。3．电解精炼铜(1)电解精炼的目的：粗铜往往和含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，通过电解精炼可以获得纯度达到99.95%～99.98%的铜，这种铜称为电解铜，这种方法称为金属的电解精炼。(2)电解精炼铜的原理利用粗铜作阳极，纯铜作阴极，以硫酸铜溶液(加入一定量的硫酸)为电解质溶液、阳极(粗铜)：Cu-2e-===Cu2+，Zn-2e-===Zn2+，Ni-2e-===Ni2+。阴极(精铜)：Cu2++2e-===Cu位于金属活动性顺序铜之后的银、金等杂质，因为给电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的铜失去电子变成离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥，阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料。4．电冶金属利用电解使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来，Mn++ne-===M。电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要方法。适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属。(1)电解熔融NaCl得金属钠。阴极：2Na++2e-===2Na，阳极：2Cl-+2e-===Cl2↑，总反应方程式：2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑(2)电解熔融MgCl2制单质Mg。阴极：Mg2++2e-===Mg，阳极：2Cl-+2e-===Cl2↑。总反应方程式：MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑(3)电解熔融Al2O3制单质Al。阴极：4Al3++12e-===4Al。阳极：6O2-+12e-===3O2↑。总反应方程式：2Al2O3===4Al+3O2↑考点一原电池原理在新型电池中的应用【解析】正极O