一、原电池的形成条件

 

（1）活泼性不同的电极材料（金属与金属或金属与非金属导体）；

 

   (2) 电解质溶液，至少要能与一个电极发生有电子转移的氧化还原反应，一般是置换反应；

 

  （3）构成闭合电路（用导线连接或直接接触）

 

二、原电池的正、负极的判断方法：
 

 1、由组成原电池的两极的电极材料判断。一般来说,通常两种不同金属在电解溶液中构成原电池时,较活泼的金属作负极,但也不是绝对的,应以发生的电极反应来定。例如，Mg-Al合金放入稀盐酸中,Mg比Al易失去电子,Mg作负极；将Mg-Al合金放入烧碱溶液中，由于发生电极反应的是 Al,故Al作负极。另如Cu-Al放在浓硫酸中，Cu是负极。

 

2、根据电流方向或电子流动方向判断。电流流入的一极或电子流出的一极为负极；电子流动方向是由负极流向正极。
  

 3、根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子流向的极为负极。

 

4、根据原电池两极发生的变化来判断。某一电极不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，此电极为原电池的负极；若某一电极有气体产生，电极质量不断增加或不变，该电极发生还原反应，此电极为原电池的正极。如：Zn—C—CuSO₄溶液构成的原电池，C极上有紫红色的固体物质，为原电池的正极。

 

5、在燃料电池中，两电极只是气体吸附载体，并不参与反应。可以通过总反应式和定义来判断，发生氧化反应的气体或物质所对应的电极为负极。如：氢氧燃料电池（以氢氧化钾为电解质）发生的总反应为：2H₂+O₂=2H₂O，则氢气的一极为原电池的负极。

 

三、电极反应式的书写：

 

1、电荷守恒

 

2、负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存，若不共存，则电解质溶液中的阴离子民要写入负极反应式中

 

3、当正极上的物质为O₂时，注意电解质的性质，溶液为碱性时，不能出再H⁺，溶液为酸性时，不能出现OH-

 

4、对可逆反应，要看清充电和放电的方向，放电→原电池，充电→电解池

 

四、举一反三

 

      例1．某原电池的总反应是Zn ＋Cu²⁺ ＝Zn²⁺ ＋ Cu，该原电池的正确组成是 (　　　 ) 。

 

     A.正极 Zn   负极 Cu   电解质溶液 CuCl₂

 

B.正极Cu   负极 Zn   电解质溶液 CuCl₂

 

C.正极Zn  负 极Cu   电解质溶液ZnCl₂

 

D.正极Cu  负 极Zn    电解质溶液ZnCl₂       

 

解析：从总反应可知，Zn失去电子，且Zn比Cu活泼，Zn应为负极。这是正规原电池，负极要能与电解质溶液发生置换反应，只能用CuCl2，故应选B。     

 

    例2．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO₂(s)+ H₂O(l) == Zn(OH)₂(s)+Mn₂O₃(s),下列说法错误的是(   )。

 

A．电池工作时，锌失去电子

 

    B．电池正极的电极反应式为：2MnO₂(s)+H₂O(1)+2e^— == Mn₂O₃(s)+2OH^—(aq)

 

C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极   

 

D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g

 

解析：该电池的负极反应为Zn(s)+2OH^-(aq)-2e^— == Zn(OH)₂(s)，正极反应为

2MnO₂(s)+H₂O(1)+2e^— ==Mn₂O₃(s)+2OH^—(aq)。Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。1 mol Zn失去2 mol电子，外电路中每通过O.2 mol电子，Zn的质量理论上减小6.5 g。

 

答案为C。

 

例3．一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在熔融状态下能传导O^2－。下列对该燃料说法正确的是(  )。

 

A．在熔融电解质中，O^2－由负极移向正极  

 

 B．电池的总反应是：2C₄H₁₀+13O₂ ==8CO₂ +10H₂O

 

C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O₂+4e^－ == 2O^2－

 

D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C₄H₁₀+26e^－+13O^2－==4CO₂ + 5H₂O

 

解析：丁烷燃料电池的总反应为2C₄H₁₀+13O₂ ==8CO₂ +10H₂O，负极反应为2C₄H₁₀+26O^2－-52e^－==8CO₂+10H₂O，正极反应为13O₂+52e^－== 26O^2－。熔融电解质中，负离子O^2－由正极移向负极，正离子由负极移向正极，完成电子运动的循环。答案为B、C。

 

 例2．把铁钉和碳棒用铜线联接后，浸入0.01 mol／L的食盐溶液中，可能发生的现象是 (   ) 。 

 

 A. 碳棒上放出氯气              B. 碳棒近旁产生OH^-

 

 C. 碳棒上放出氧气               D. 铁钉上放出氢气

 

  解析：由于Fe不与食盐溶液反应，，溶液为中性，故发生吸氧腐蚀的反应。铁钉是负极，铁被氧化，Fe-2e^- ＝Fe²⁺；碳棒上：O₂＋2H₂O＋4e- ＝ 4OH^-。应选B     

 

  例3．有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起博器的能源。它依靠人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作。请写出两极反应的方程式。

 

 正极 ______________________________ 负极 __________________________________。    

 

 解析：Pt、Zn和人体体液应构成第二类原电池，Zn为负极，其电极反应为：Zn-2e- = Zn²⁺，Pt为正极，发生吸氧腐蚀的反应，O₂+2H₂O+4e- ＝ 4OH^-，但由于体液中有H⁺，产生的OH^-将与H+反应生成水，正极反应即为上述两反应之和：

O₂+2H₂O＋4e- ＝ 4OH^-  ， 4OH^-+4H⁺ ＝ 4H₂O  ，O₂ +4H⁺ +4e- ＝2H₂O      

 

 综上所述， 可得出如下结论：用导线连接或直接接触的任何两种活泼性不同的金属(其中一种可为碳棒)，只要其中一种是比Pt、Au活泼的金属，与任何电解质溶液接触均可构成原电池。原电池中，较活泼的金属作为负极；有的电解质溶液未参加反应，只是增加了溶液的导电性。