课堂笔记系列：鲁科版化学选修四《化学反应原理》：化学反应与能量转化

鲁科版高中化学 课堂笔记系列：《化学反应原理》化学反应与能量转化

4.镀层金属：通常是一些在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Ag、Cu等。

5.电镀原理：电镀时，通常把待镀金属制品作为阴极；用镀层金属作为阳极；用含有镀层金属离子的电解质配成溶液。通低压直流电，阳极金属失电子在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极得到电子被还原成金属，在镀件表面覆盖上一层均匀光滑致密的镀层。

6.电镀特点：

用镀层金属做阳极时，阴极上有镀层金属沉积，阳极上有镀层金属溶解，电解质溶液浓度不变；用碳棒做阳极时，阴极上有镀层金属沉积，阳极不发生变化，电解质溶液浓度减小。

III化学能转化为电能——电池

第一部分：原电池的相关知识

1.原电池的定义：将化学能转化为电能的装置。 2.电极

负极 活泼性强的金属做负极，失去电子，发生氧化反应

正极 活泼性较弱的金属或非金属做正极，得到电子，发生还原反应

3.总反应式：将两个电极反应相加，所得的式子就是总反应式。原电池的总反应式是一个自发进行的氧化还原反应。

4.原电池的构成条件

①自—— 前提：自发进行的氧化还原反应

②极—— 活泼型不同的两种金属或金属和非金属（如碳棒）做电极，其中活泼性强的金属做负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属做正极

③液—— 电解质溶液或熔融电解质

④路—— 两个电极相互连接插入电解质溶液中形成闭合回路 【注意】

a.在原电池中，电极材料可能与电解质溶液反应，也可能与电解质溶液不反应。

b.形成闭合回路的方式有很多，可以用导线连接，也可以直接接触。因此材料不纯的金属放进电解质溶液中会因形成原电池而加快反应速率。

- 9 -

鲁科版高中化学 课堂笔记系列：《化学反应原理》化学反应与能量转化

5.原电池的工作原理

外电路：电子的定

向移动形成电流

－ 电子 → ← 电流 ＋

负极材料失去电子，发生

氧化反应，生成阳离子，失去的电子从负极流出沿着导线流入正极，因为电子只能沿导线传递，所以在正极上与溶液中的阳离子结合生成金属单质或H2，发生还原反应。溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极。正是外电路中电子沿导线传递和内电路中离子的定向移动，使整个电路产生电流。

氧化反应 极 正 还原反应 极 负极应 极失去电子 得到电子

电解质溶液 ←阴离子 阳离子→ 内电路：离子的定 向移动形成电流

6.电极的确定 ①通过两极材料

负极—— 活泼性强的金属；正极—— 活泼性较弱的金属或能导电的非金属 ②通过发生的反应

负极—— 发生氧化反应；正极—— 发生还原反应 ③通过电子流向、电流流向及反应中电子得失

负极—— 电流流入，电子流出，失去电子；正极—— 电流流出，电子流入，得到电子 ④离通过子移动方向

负极—— 阴离子移向；正极—— 阳离子移向 ⑤通过反应现象

负极—— 电极溶解；正极—— 有气体放出或质量增加

【注意】a.活性金属不一定做负极，负极材料是相对活泼的金属，所以正极也可能是活性金属，只不过负极材料是更活泼的金属。

b.原电池的正负极不但与材料的活泼性有关，还与电解质溶液有关，如镁铝在酸性溶液中形成原电池，较活泼的镁作为负极，但镁铝在强碱性溶液中形成原电池，因为镁与碱不反应，所以铝作为负极；再如铜和铝做电极，浓硝酸做电解质溶液，由于铝在浓硝酸中钝化，而铜却能与浓硝酸迅速反应，所以铜做负极，但是一点时间后硝酸浓度变小，成为稀硝酸，此时做负极的是铝。

9.盐桥

(1)盐桥的构成：将热的饱和KCl或NH4NO3琼脂溶液导入U形管中（注意不要产生裂隙），即可得到盐桥。将冷却后的U形管浸泡在KCl饱和溶液或NH4NO3饱和溶液中备用。

- 10 -

鲁科版高中化学 课堂笔记系列：《化学反应原理》化学反应与能量转化

(2)盐桥的作用：离子在盐桥中能够定向移动。通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流传导。盐桥将

两个电极完全隔开，使副反应减至最小程度，可以获得单纯的电极反应，便于分析电极过程，有利于最大限度地将能量转化为电能。

10.电极反应的书写 (1)电极反应的书写原则

①守恒原则：电池总反应式是氧化还原反应，必须遵循质量守恒、电子守恒、电荷守恒。在书写电极反应式时要保

＋－

证电荷守恒、元素守恒、质量守恒，可在电极反应式一端根据需要添加H或OH或H2O， ②加和性原则：两个电极反应相加，消去电子后得电池总反应式。

③共存性原则：电极材料得失电子后生成相应的离子，此时需要看这些离子是否与电解质溶液中的某些离子共存，若不共存应将相应的反应写入电极反应式中。

2?碱性环境中：不会生成CO2，或者说CO2在碱性环境下结合OH生成CO3；不会有H+参加反应或生成，或者说

－

H+结合OH生成水。酸性环境中：不会有OH参加或生成，或者说OH结合H+生成水。 (2)书写注意

①检查书写是否正确：写出两个电极反应式，可将其相加，看是否与总反应式一致。 ②气体加“↑”，弱电解质、气体或难溶物均以分子式表示，其余以离子符号表示。

④两个电极反应式和电池总反应式中，知道其中两个就可以由方程式的加减得到第三个。 (3)电极反应的书写技巧（主要考虑了共存原则）

①由金属（pt除外）做电极的原电池，活泼金属为负极，有两种写法

－

一般电极反应（酸性或中性电解质） 负极：M－ne====Mn+

－－

碱性电解质溶液的电极反应 负极：M+nOH－ne====M(OH)n

【注意】铁失电子只能生成Fe2+；Al在强碱溶液中做负极的电极反应：

－－－

Al+4OH－3e====[Al(OH)4]。

②有H2参加的原电池（石墨或Pt为电极），通入H2的一极一般为负极，有三种写法

－

一般电极反应（酸性或中性电解质） 负极：H2－2e====2H+

－－

碱性电解质的电极反应 负极：H2+2OH－2e====2H2O

－－

熔融的氧化物做电解质的电极反应 负极：H2+O2－2e====H2O ③有O2参加反应的原电池，O2一定是正极反应物，有四种写法

－－

一般电极反应（碱性或中性电解质） 正极：O2+4e+2H2O====4OH

－

酸性电解质溶液的电极反应 正极：O2+4e+4H+====2H2O

－－

熔融的氧化物做电解质的电极反应 正极：O2+4e====2O2

－

－

－

2?熔融的碳酸盐做电解质的电极反应 正极：2CO2+O2+4e====2CO3。

－

【注意】电解质类型有六种情况：酸溶液、碱溶液、盐溶液、传导H+的陶瓷、传导O2的陶瓷、熔融碳酸盐。

－

(4)电极反应的书写 ①电池正负极的判断

这一类电池一般告诉化学方程式，或给出反应和生成物，可以根据化合价的变化确定正负极：

②电极反应书写 直接法:

分析化合价变化，确定正负极→分析物质电子得失，确定在正负极上发生的反应以及电极反应的产物→分析电极反应的产物是否与电解质溶液中的离子发生反应，若发生反应，应将电解质溶液中参加反应的离子写入电极反应式→依据电子守恒、电荷守恒写出电极反应式。

【调节电荷守恒、找平原子数需要分析电解质类型】：

- 11 -

鲁科版高中化学 课堂笔记系列：《化学反应原理》化学反应与能量转化

酸性电解质：用H+调节电荷，再用用H2O找平O原子 －

碱性电解质：用OH调节电荷，再用用H2O找平O原子 盐溶液：用H2O找平O原子 相减法:

若有总反应式，可以先写出比较容易书写的电极反应式（一般是正极的），用总反应式减去这个容易书写的电极反应式就可以得到另一极的电极反应式。

12.可充电电池的反应规律

①可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池，充电时是电解池。

②放电时的负极反应和充电时的阴极反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上可逆。即将正（负）极反应改变方向即得阳（阴）极反应式。

③放电总反应和充电总反应在形式上互逆，但不是可逆反应。

13.原电池原理的应用

①加快氧化还原反应速率；②比较金属活动性强弱；③用于金属的防护；④设计原电池。

14.原电池的设计

从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。 (1)基本依据（构成原电池的基本条件，也是进行原电池设计的基本依据。）

①根据电池反应写出电极反应；②找出两极材料(电极材料)；③找出电解质溶液；④形成闭合回路。 (2)电解质溶液及电极材料的选择 ①电解质溶液的选择

电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子的盐溶液。如在铜、锌、硫酸盐构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有＋＋

Zn2的电解质溶液中，而正极金属铜浸泡在含有Cu2的电解质溶液中。 ②电极材料的选择

在原电池中，选择还原性较强的金属做负极，易导电且比负极活动性弱的物质做正极，并且原电池的电极必须能导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料。正极和负极之间产生的电势差是电子(阴、阳离子)移动的动力。 (3)设计思路

- 12 -