第一节 原电池原理及应用
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第一节 原电池原理及应用
【基础考点梳理】
一．原电池原理：
1．概念：将 的装置。
从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应（即符合强氧化剂与强还原剂反应生成弱的氧化剂与
弱的还原剂的反应），都可设计为原电池。
2．构成原电池的条件：
⑴ 具有不同的两极：
较活泼的金属作负极，发生氧化反应，较不活泼的金属或非金属（如石墨）作正极，发生还
原反应。
⑵ 具有电解质溶液
⑶ 具有导线相联组成闭合回路（或在溶液中接触）
3．原电池正、负极概念：以Zn|H2SO4|Cu原电池为例，如右图所示
负极（Zn） （氧化反应）
正极（Cu） （还原反应）
总反应： （氧化还原反应）
负极：较活泼的一极或电子流出的极，发生氧化反应的极。
正极：较不活泼的一极或电子流入的极，发生还原反应的极。
电子流向：负极（Zn） 正极（Cu） [ 阳离子移向正极 ]
电流方向：正极（Cu） 负极（Zn） [ 阴离子移向负极 ]
练习：将下列反应设计成原电池：
⑴ Zn与CuSO4反应： 负极（材料 ） （ 反应）
正极（材料 ） （ 反应）
总反应：
⑵ Fe与FeCl3反应： 负极（材料 ） （ 反应）
正极（材料 ） （ 反应）
总反应：
二．金属的电化腐蚀
1．概念：
⑴ 金属腐蚀：是指金属或合金与周围接触到的气体或液体直接发生化学反应而腐蚀损耗的过程。
金属腐蚀一般分为 和 两大类。
⑵ 不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化腐蚀，
这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
2．化学腐蚀与电化腐蚀的区别与比较：
化学腐蚀 电化腐蚀
含义 金属或合金直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还原反应而消耗的过程 不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程
电子得失 金属直接将电子转移给有氧化性的物质 活泼金属将电子间接转移给氧化性较强的物质
电流 无电流产生 有微弱电流产生
腐蚀对象 金属单质 较活泼金属
实例 金属与Cl2、O2等物质直接反应 钢铁在潮湿的空气中被腐蚀
关系 化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更普遍，危害更严重。
3．吸氧腐蚀和析氢腐蚀
其中吸氧腐蚀是普遍存在的形式
吸氧腐蚀 析氢腐蚀
发生条件 钢铁表面吸附的水膜中溶有O2并呈极弱酸性、中性。反应中O2得电子被还原 钢铁表面吸附的水膜中溶有CO2等呈现较强酸性。反应时有H2析出。
电极反应 负极： Fe – 2e－ = Fe2+
正极： O2 + 2H2O + 4e－=4 OH－ 2H+ + 2e－ = H2 ↑
总反应 Fe2++2OH－=Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3
4．金属的防护
⑴ 改变金属的内部结构（如制成合金）。例如把Ni、Cr等加入普通钢里制成不锈钢。
⑵ 覆盖保护层：
① 涂油脂、油漆、搪瓷、塑料等。
② 电镀耐腐蚀的金属(Zn、Sn、Cr、Ni等)。
⑶ 电化学保护法：大多采用牺牲阳极保护法。
如在船只的螺旋桨附近的船体上，镶嵌活泼金属锌块。另外，可采用与电源负极相连接的保护
方式。如大型水坝的船闸的保护就是让铁闸门和电源负极相连。
5．原电池的应用：
⑴ 比较金属的活动性大小。一般来说，原电池的负极金属比正极金属活动性强。
⑵ 判断金属腐蚀的快慢：
① 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀
例：下图中a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C、D烧杯中为1mol·L－1的稀硫酸。
比较A、B、C、D中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是
② 原电池中的负极金属比正极金属腐蚀的快
③ 同种金属，在强电解质溶液中比在弱电解质溶液中腐蚀的快
⑶ 原电池反应速率大于化学反应速率。
例：用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（ ）
A．加热 B．不用稀硫酸，改用98％浓硫酸
C．滴加少量CuSO4溶液 D．不用铁片，改用铁粉
⑷ 设计电池。从理论上说，任何氧化还原反应均可设计成原电池。
三．常见的几种新电源
1．锌—锰干电池：用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作为电解质溶液。
负极：Zn —2e－ ＝ Zn2+
正极：2MnO2 ＋2NH4+ ＋2e－ ＝Mn2O3＋2NH3↑＋H2O
总反应：Zn+2MnO2＋2NH4+ ＝Zn2+ ＋Mn2O3 ＋2NH3 ↑＋H2O
2．铅蓄电池(Pb—PbO2—H2SO4)：可充电电池（放电时作原电池）
负极：Pb ＋ SO42－—2e－ ＝ PbSO4
正极：PbO2＋ 4H+ ＋ SO42－ ＋2e－ ＝ PbSO4 ＋2H2O
总反应：Pb＋PbO2 ＋4H+ ＋2SO42－＝2PbSO4 ＋2H2O
3．银锌电池（钮扣式电池）：它是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，形似纽扣，盒内正极壳一端填充有氧化银与少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电解质为氢氧化钾溶液。
（Zn） 负极：Zn＋2OH－－2e－ ＝ ZnO＋H2O
（Ag2O）正极：Ag2O＋H2O＋2e－ ＝ 2Ag＋2OH－
总反应为：Ag2O＋Zn ＝2Ag＋ZnO
4．燃料电池：氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一
般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液可为酸或碱溶液。
⑴电解质为盐酸或硫酸时：
负极：2H2－4e－ ＝ 4H＋ PH值变小
正极：O2＋4H＋＋4e－ ＝ 2H2O PH值变大
总反应式：2H2 ＋O2 ＝2H2O 溶液被稀释，PH值变大。
⑵电解质为KOH时：
负极：2H2＋4OH－－4e－ ＝ 4H2O PH值变小
正极：O2＋2H2O＋4e－ ＝ 4OH－ PH值变大
总反应式：2H2 ＋O2 ＝ 2H2O 溶液被稀释，PH值变小。
【拓展】如把H2改为CH4，用KOH作电解质溶液，则：
负极：CH4＋10OH－－8e－ ＝ CO32－＋7H2O PH值变小
正极：2O2＋4H2O＋8e－ ＝ 8OH－ PH值变大
总反应式：CH4＋2O2＋2KOH ＝ K2CO3＋3H2O 消耗了OH－，溶液PH值变小。
5．海水电池：以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。
负极：4Al—12e－ = 4Al3+
正极：3O2 + 6H2O + 12e－ = 12OH－ 总反应式：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3
基础考点梳理答案：
一．原电池原理：
1．化学能转化为电能
3．Zn—2e—=Zn2+ Cu—2e—=Cu2+
练习：⑴ Zn与CuSO4反应： 负极（材料Zn）Zn—2e—=Zn2+（氧化反应）
正极（材料Cu）Cu2++ 2e—= Cu（还原反应）
总反应：Zn+ Cu2+= Zn2++ Cu
⑵ Fe与FeCl3反应： 负极（材料Fe）Fe—2e—= Fe 2+（氧化反应）
正极（材料C）2Fe 3++2e—= 2Fe 2+（还原反应）
总反应：Fe+2Fe 3+=3 Fe 2+
二．
1．⑴ 化学腐蚀 电化学腐蚀
5．
⑵例：D＞C＞A＞B
⑶ 例：B
⑷ 设计电池。从理论上说，任何氧化还原反应均可设计成原电池。
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1．原电池正负极的判断方法
原电池有正负两个电极，其判断方法是：
⑴由组成原电池的两极材料判断。一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
⑵根据电流方向或电子流动方向判断。电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。
⑶根据原电池两极发生的变化判断。负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应。
⑷根据现象判断。溶解的一极为负极，增重或有气体放出的一极为正极。
⑸根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。
【例1】（09年天津理综·10）（14分）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ，在导线中电子流动方向为 （用a、b表示）。
（2）负极反应式为 。
（3）电极表面镀铂粉的原因为 。
（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
Ⅰ．2Li+H22LIH
Ⅱ．LiH+H2O==LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ，反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为0.82g/cm3。用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。
③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80％，则导线中通过电子的物质的量为 mol。
答案：（1）由化学能转化为电能 由a到b
（2）2H2＋4OH－－4e－=4H2O或H2＋2OH－－2e－=2H2O
（3）增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率
（4）①Li H2O ②或8.71×10-4 ③32
解析： w.21世纪教育网.c.o.m
（1）原电池的实质为化学能转化成电能。总反应为2H2 + O2 =2H2O，其中H2从零价升至+1价，失去电子，即电子从a流向b。
（2）负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H＋，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上
OH－。
（3）铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。
（4）I．Li从零价升至+1价，作还原剂。
II．H2O的H从+1降至H2中的零价，作氧化剂。由反应I，当吸收10molH2时，则生成20molLiH，V(LiH)=m/ρ=20×7.9/0.82 ×10-3L=192.68×10-3L。V(LiH)/v(H2)= 192.68×10-3L/224L=8.71×10-4。
20mol LiH可生成20mol H2，实际参加反应的H2为20×80%=16mol，1molH2转化成1molH2O，转移2mol电子，所以16molH2可转移32mol的电子。
2．判断金属腐蚀快慢的规律
不纯金属或合金，其活泼金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：
⑴与构成原电池的材料有关，两极材料活动性差别越大，氧化还原反应的速率越大，活泼金属腐蚀得越快。
⑵与金属接触的电解质溶液的相关离子浓度大小有关，有关离子浓度越大，金属腐蚀得越快。
一般而言：
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
电解池阳极＞原电池负极＞一般腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极
【例2】（08海南，29，11）如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：
序号 内容 实验现象
1 常温下将铁丝放在干燥空气中一个月 干燥的铁丝表面依然光亮
2 常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时 铁丝表面依然光亮
3 常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月 铁丝表面已变得灰暗
4 将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时 铁丝表面略显灰暗
5 将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时 铁丝表面已变得灰暗
6 将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时 铁丝表面灰暗程度比实验5严重
回答以下问题：
（1）上述实验中发生了电化学腐蚀的是（填实验序号） ；在电化学腐蚀中，负极反应是 ；正极反应是 。
（2）由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是 。
（3）为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是 （答两种方法）。
答案：（1）3、4、5、6 Fe－2e－=Fe2＋（或2Fe－4e－=2Fe2＋） O2＋4e－＋2H2O=4OH－（2）湿度、温度、O2的浓度、电解质存在 （3）电镀、发蓝等表面覆盖层，牺牲阳极的阴极保护法等（其他合理答案也给分）
解析：由实验现象（铁丝表面变灰暗）得出发生了电化学腐蚀的实验为：3、4、5、6，负极Fe失电子变成Fe2+被腐蚀，正极均为O2放电。从能否构成原电池的条件等方面来回答问题（2）。从改变物质的内部结构、覆盖保护层、原电池原理等方面进行思考回答问题（3）。
3．电极反应的书写规律
⑴利用氧化还原反应的原理判断原电池的正、负极以及正、负极上发生反应的物质。
⑵根据总反应中生成物，结合电解质溶液的成分，找到电极反应中还需要的其他离子或物质。此时要注意溶液的酸碱性，从而准确判断是H+、OH-还是H2O参加了反应。
⑶根据电子得失守恒或电荷守恒写出电极反应式，还要注意电极反应式的配平。同时还需特别注意物质的正确书写形式，在电解质溶液中进行的电极反应实质上是离子反应，所以应按照离子方程式的书写原则进行书写。
⑷检查电极反应式的书写是否正确，可通过两电极反应式加合起来是否能得到题目所给的总反应进行验证。
【例3】（09广东化学14）可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e-＝Al(OH)3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
答案：A
解析：电解质溶液显碱性或中性， 该燃料电极的正极发生反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，A对；
铝作负极，负极反应是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al＋4OH－－3e＝AlO2——+ 2H2O，B错；该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al＋3O2＋4OH－= 4AlO2——+ 2H2O溶液pH降低，C错；电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，D错。
G
Zn
Cu
外电路
外电路
a
A
Zn字
Fe字
B
Fe
Cu
C
Fe
Cu
D
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第一节 原电池原理及应用
【基础考点梳理】
一．原电池原理：
1．概念：将 的装置。
从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应（即符合强氧化剂与强还原剂反应生成弱的氧化剂与
弱的还原剂的反应），都可设计为原电池。
2．构成原电池的条件：
⑴ 具有不同的两极：
较活泼的金属作负极，发生氧化反应，较不活泼的金属或非金属（如石墨）作正极，发生还
原反应。
⑵ 具有电解质溶液
⑶ 具有导线相联组成闭合回路（或在溶液中接触）
3．原电池正、负极概念：以Zn|H2SO4|Cu原电池为例，如右图所示
负极（Zn） （氧化反应）
正极（Cu） （还原反应）
总反应： （氧化还原反应）
负极：较活泼的一极或电子流出的极，发生氧化反应的极。
正极：较不活泼的一极或电子流入的极，发生还原反应的极。
电子流向：负极（Zn） 正极（Cu） [ 阳离子移向正极 ]
电流方向：正极（Cu） 负极（Zn） [ 阴离子移向负极 ]
练习：将下列反应设计成原电池：
⑴ Zn与CuSO4反应： 负极（材料 ） （ 反应）
正极（材料 ） （ 反应）
总反应：
⑵ Fe与FeCl3反应： 负极（材料 ） （ 反应）
正极（材料 ） （ 反应）
总反应：
二．金属的电化腐蚀
1．概念：
⑴ 金属腐蚀：是指金属或合金与周围接触到的气体或液体直接发生化学反应而腐蚀损耗的过程。
金属腐蚀一般分为 和 两大类。
⑵ 不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化腐蚀，
这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
2．化学腐蚀与电化腐蚀的区别与比较：
化学腐蚀 电化腐蚀
含义 金属或合金直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还原反应而消耗的过程 不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程
电子得失 金属直接将电子转移给有氧化性的物质 活泼金属将电子间接转移给氧化性较强的物质
电流 无电流产生 有微弱电流产生
腐蚀对象 金属单质 较活泼金属
实例 金属与Cl2、O2等物质直接反应 钢铁在潮湿的空气中被腐蚀
关系 化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更普遍，危害更严重。
3．吸氧腐蚀和析氢腐蚀
其中吸氧腐蚀是普遍存在的形式
吸氧腐蚀 析氢腐蚀
发生条件 钢铁表面吸附的水膜中溶有O2并呈极弱酸性、中性。反应中O2得电子被还原 钢铁表面吸附的水膜中溶有CO2等呈现较强酸性。反应时有H2析出。
电极反应 负极： Fe – 2e－ = Fe2+
正极： O2 + 2H2O + 4e－=4 OH－ 2H+ + 2e－ = H2 ↑
总反应 Fe2++2OH－=Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3
4．金属的防护
⑴ 改变金属的内部结构（如制成合金）。例如把Ni、Cr等加入普通钢里制成不锈钢。
⑵ 覆盖保护层：
① 涂油脂、油漆、搪瓷、塑料等。
② 电镀耐腐蚀的金属(Zn、Sn、Cr、Ni等)。
⑶ 电化学保护法：大多采用牺牲阳极保护法。
如在船只的螺旋桨附近的船体上，镶嵌活泼金属锌块。另外，可采用与电源负极相连接的保护
方式。如大型水坝的船闸的保护就是让铁闸门和电源负极相连。
5．原电池的应用：
⑴ 比较金属的活动性大小。一般来说，原电池的负极金属比正极金属活动性强。
⑵ 判断金属腐蚀的快慢：
① 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀
例：下图中a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C、D烧杯中为1mol·L－1的稀硫酸。
比较A、B、C、D中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是
② 原电池中的负极金属比正极金属腐蚀的快
③ 同种金属，在强电解质溶液中比在弱电解质溶液中腐蚀的快
⑶ 原电池反应速率大于化学反应速率。
例：用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（ ）
A．加热 B．不用稀硫酸，改用98％浓硫酸
C．滴加少量CuSO4溶液 D．不用铁片，改用铁粉
⑷ 设计电池。从理论上说，任何氧化还原反应均可设计成原电池。
三．常见的几种新电源
1．锌—锰干电池：用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作为电解质溶液。
负极：Zn —2e－ ＝ Zn2+
正极：2MnO2 ＋2NH4+ ＋2e－ ＝Mn2O3＋2NH3↑＋H2O
总反应：Zn+2MnO2＋2NH4+ ＝Zn2+ ＋Mn2O3 ＋2NH3 ↑＋H2O
2．铅蓄电池(Pb—PbO2—H2SO4)：可充电电池（放电时作原电池）
负极：Pb ＋ SO42－—2e－ ＝ PbSO4
正极：PbO2＋ 4H+ ＋ SO42－ ＋2e－ ＝ PbSO4 ＋2H2O
总反应：Pb＋PbO2 ＋4H+ ＋2SO42－＝2PbSO4 ＋2H2O
3．银锌电池（钮扣式电池）：它是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，形似纽扣，盒内正极壳一端填充有氧化银与少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电解质为氢氧化钾溶液。
（Zn） 负极：Zn＋2OH－－2e－ ＝ ZnO＋H2O
（Ag2O）正极：Ag2O＋H2O＋2e－ ＝ 2Ag＋2OH－
总反应为：Ag2O＋Zn ＝2Ag＋ZnO
4．燃料电池：氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一
般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液可为酸或碱溶液。
⑴电解质为盐酸或硫酸时：
负极：2H2－4e－ ＝ 4H＋ PH值变小
正极：O2＋4H＋＋4e－ ＝ 2H2O PH值变大
总反应式：2H2 ＋O2 ＝2H2O 溶液被稀释，PH值变大。
⑵电解质为KOH时：
负极：2H2＋4OH－－4e－ ＝ 4H2O PH值变小
正极：O2＋2H2O＋4e－ ＝ 4OH－ PH值变大
总反应式：2H2 ＋O2 ＝ 2H2O 溶液被稀释，PH值变小。
【拓展】如把H2改为CH4，用KOH作电解质溶液，则：
负极：CH4＋10OH－－8e－ ＝ CO32－＋7H2O PH值变小
正极：2O2＋4H2O＋8e－ ＝ 8OH－ PH值变大
总反应式：CH4＋2O2＋2KOH ＝ K2CO3＋3H2O 消耗了OH－，溶液PH值变小。
5．海水电池：以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。
负极：4Al—12e－ = 4Al3+
正极：3O2 + 6H2O + 12e－ = 12OH－ 总反应式：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3
基础考点梳理答案：
一．原电池原理：
1．化学能转化为电能
3．Zn—2e—=Zn2+ Cu—2e—=Cu2+
练习：⑴ Zn与CuSO4反应： 负极（材料Zn）Zn—2e—=Zn2+（氧化反应）
正极（材料Cu）Cu2++ 2e—= Cu（还原反应）
总反应：Zn+ Cu2+= Zn2++ Cu
⑵ Fe与FeCl3反应： 负极（材料Fe）Fe—2e—= Fe 2+（氧化反应）
正极（材料C）2Fe 3++2e—= 2Fe 2+（还原反应）
总反应：Fe+2Fe 3+=3 Fe 2+
二．
1．⑴ 化学腐蚀 电化学腐蚀
5．
⑵例：D＞C＞A＞B
⑶ 例：B
⑷ 设计电池。从理论上说，任何氧化还原反应均可设计成原电池。
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1．原电池正负极的判断方法
原电池有正负两个电极，其判断方法是：
⑴由组成原电池的两极材料判断。一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
⑵根据电流方向或电子流动方向判断。电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。
⑶根据原电池两极发生的变化判断。负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应。
⑷根据现象判断。溶解的一极为负极，增重或有气体放出的一极为正极。
⑸根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。
【例1】（09年天津理综·10）（14分）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ，在导线中电子流动方向为 （用a、b表示）。
（2）负极反应式为 。
（3）电极表面镀铂粉的原因为 。
（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
Ⅰ．2Li+H22LIH
Ⅱ．LiH+H2O==LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ，反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为0.82g/cm3。用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。
③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80％，则导线中通过电子的物质的量为 mol。
答案：（1）由化学能转化为电能 由a到b
（2）2H2＋4OH－－4e－=4H2O或H2＋2OH－－2e－=2H2O
（3）增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率
（4）①Li H2O ②或8.71×10-4 ③32
解析： w.21世纪教育网.c.o.m
（1）原电池的实质为化学能转化成电能。总反应为2H2 + O2 =2H2O，其中H2从零价升至+1价，失去电子，即电子从a流向b。
（2）负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H＋，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上
OH－。
（3）铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。
（4）I．Li从零价升至+1价，作还原剂。
II．H2O的H从+1降至H2中的零价，作氧化剂。由反应I，当吸收10molH2时，则生成20molLiH，V(LiH)=m/ρ=20×7.9/0.82 ×10-3L=192.68×10-3L。V(LiH)/v(H2)= 192.68×10-3L/224L=8.71×10-4。
20mol LiH可生成20mol H2，实际参加反应的H2为20×80%=16mol，1molH2转化成1molH2O，转移2mol电子，所以16molH2可转移32mol的电子。
2．判断金属腐蚀快慢的规律
不纯金属或合金，其活泼金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：
⑴与构成原电池的材料有关，两极材料活动性差别越大，氧化还原反应的速率越大，活泼金属腐蚀得越快。
⑵与金属接触的电解质溶液的相关离子浓度大小有关，有关离子浓度越大，金属腐蚀得越快。
一般而言：
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
电解池阳极＞原电池负极＞一般腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极
【例2】（08海南，29，11）如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：
序号 内容 实验现象
1 常温下将铁丝放在干燥空气中一个月 干燥的铁丝表面依然光亮
2 常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时 铁丝表面依然光亮
3 常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月 铁丝表面已变得灰暗
4 将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时 铁丝表面略显灰暗
5 将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时 铁丝表面已变得灰暗
6 将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时 铁丝表面灰暗程度比实验5严重
回答以下问题：
（1）上述实验中发生了电化学腐蚀的是（填实验序号） ；在电化学腐蚀中，负极反应是 ；正极反应是 。
（2）由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是 。
（3）为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是 （答两种方法）。
答案：（1）3、4、5、6 Fe－2e－=Fe2＋（或2Fe－4e－=2Fe2＋） O2＋4e－＋2H2O=4OH－（2）湿度、温度、O2的浓度、电解质存在 （3）电镀、发蓝等表面覆盖层，牺牲阳极的阴极保护法等（其他合理答案也给分）
解析：由实验现象（铁丝表面变灰暗）得出发生了电化学腐蚀的实验为：3、4、5、6，负极Fe失电子变成Fe2+被腐蚀，正极均为O2放电。从能否构成原电池的条件等方面来回答问题（2）。从改变物质的内部结构、覆盖保护层、原电池原理等方面进行思考回答问题（3）。
3．电极反应的书写规律
⑴利用氧化还原反应的原理判断原电池的正、负极以及正、负极上发生反应的物质。
⑵根据总反应中生成物，结合电解质溶液的成分，找到电极反应中还需要的其他离子或物质。此时要注意溶液的酸碱性，从而准确判断是H+、OH-还是H2O参加了反应。
⑶根据电子得失守恒或电荷守恒写出电极反应式，还要注意电极反应式的配平。同时还需特别注意物质的正确书写形式，在电解质溶液中进行的电极反应实质上是离子反应，所以应按照离子方程式的书写原则进行书写。
⑷检查电极反应式的书写是否正确，可通过两电极反应式加合起来是否能得到题目所给的总反应进行验证。
【例3】（09广东化学14）可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e-＝Al(OH)3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
答案：A
解析：电解质溶液显碱性或中性， 该燃料电极的正极发生反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，A对；
铝作负极，负极反应是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al＋4OH－－3e＝AlO2——+ 2H2O，B错；该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al＋3O2＋4OH－= 4AlO2——+ 2H2O溶液pH降低，C错；电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，D错。
G
Zn
Cu
外电路
外电路
a
A
Zn字
Fe字
B
Fe
Cu
C
Fe
Cu
D
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