原电池和电解池的对比复习

鲍敏

高中化学阶段，电化学知识是比较重要的一章内容，它包括原电池、电解池，是无机化学中很重要的知识。它既涉及到理论知识，又与元素化合物知识密切相关，是考查学生主干知识和各种能力方面很好的结合点，倍受高考关注。在高考题目中连续几年都出现了电化学题目。而在学习过程中，学生经常分不清原电池和电解池的区别和联系。为此，我们可把原电池，电解池放在一起对比讲解，加深学生的理解。

对有关原电池，电解池的题目，一般采取以下步骤：

1.判断是原电池还是电解池。若有外接电源，则是电解池。若只有一个，且无外接电源，则是原电池。若有几个，无外接电源，则一般是其中一个是原电池，其他是电解池。

2.判断两极。若是电解池，则与电源负极相连的就是阴极，与电源正极相连的就是阳极。若是原电池，则较活泼的一级为负极，较不活泼的一级为正极。（当然也有例外，如镁铝用导线插入氢氧化钠溶液中，镁做正极，铝做负极）。对简单的原电池，一般质量增加或者产生氢气的一极为正极，质量减少的一级为负极。若为复杂的电池，则发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。如氢气和氧气在氢氧化钠溶液中，电极材料都是铂做电极。这时氢气发生氧化反应为负极，氧气发生还原反应为正极。

3．电极材料。对简单原电池，结合电极材料以及电解质溶液，才能写出电极反应。对电解池，若是阴极，可认为电极材料与电极反应无关。对阳极，则先要判断电极材料为惰性电极（金，铂，石墨）还是非惰性电极（除金，铂，石墨以外的其它材料）。若是非惰性电极，则电极材料被氧化。

4.电解质溶液。对原电池，只有结合电极材料，电解质溶液才能正确的写出电极方程式。对于电极材料不能直接与电解质溶液反应时，有时还需考虑吸氧腐蚀。例如将Fe 和Zn用导线连接，放入氯化钠溶液中，此时正极发生的吸氧腐蚀，而溶液中的Na+，Cl-未参与反应。若是电解池，则要考虑溶液中阴阳离子的放电顺序，根据放电顺序写出电极反应。

具体知识点：

一， 原电池1.概念：化学能转化为电能的装置。原理：自发的氧化还原反应。

2.构成原电池条件：

⑴活泼性不同的金属构成两极。

（2）有电解质溶液，能自发的发生氧化还原反应。

（3）形成闭合回路。

3.电极：

负极：较活泼的一级；电子流出的一级；发生氧化反应。

正极：较不活泼的一级；电子流入的一级；发生还原反应。

4.电子，阴阳离子移动方向。

电子（外电路）：负极→正极

原电池内部：阴离子→负极，  阳离子→正极

举例：Zn，Cu ，原电池，饱和氯化钾溶液做盐桥

盐桥的作用：使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使锌盐和铜盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。这样可以大大提高电池效率。

二.电解池1.能量转化：电能→化学能

2.电解：使电流通过电解质溶液而在阴阳两级引起氧化还原反应的过程叫做电解。

3.电解池电极：

阴极：与电源负极相连；阳离子发生还原反应。

阳极：与电源正极相连；活性电极或阴离子发生氧化反应。

4.电子离子移动方向：

电子（外电路）：负极→阴极  阳极→正极

原电池内部：阴离子→阳极极，  阳离子→阴极

5.放电顺序：

阴极：与电解材料无关,放电由难到易

K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、(H+)Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+、(H+)、Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+、

阳极：若是惰性电极作阳极，溶液中的阴离子放电，放电顺序由易到难：

 S2-、I-、Br-、Cl-、OH-、含氧酸根离子(NO3-、SO42-、CO32-)、F-

若是非惰性电极材料，则电极材料本身失去电子。

三．可充电电池充放电关系（非可逆反应，因为条件不一样）。

放电：为原电池。 充电：为电解池

充电   原电池的负极与电源负极相连作阴极；电极反应,原电池的负极与电解池的阴极相反。      

  原电池的正极与电源正极相连作阳极；电极反应,原电池的正极极与电解池的阳极相反。

举例：铅蓄电池，总反应为Pb+PbO2+2H2SO4  2PbSO4+2H2O

放电：负极：Pb-2e-+SO42-= PbSO4

      正极：PbO2+4H++2e-+ SO42-= PbSO4+2H2O

充电：阴极：PbSO4+2e-= Pb+SO42-

      阳极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

四．两极pH值以及溶液总pH的判断。对此必须是电解质的水溶液。例如锂电池，为非水做溶剂，则不能讨论pH的变化。

电极pH判断：1.原电池

正极： H+，O2放电，pH均增大:2H++2e- = H2，或O2+4e-+2H2O=4OH-

  负极：H2放电pH减小：H2-2e-=2H+

2．电解池

阴极： 成氢气，pH增大: 2H++2e-=H2↑

  阳极：生产氧气，pH减小：4OH--4e-=O2↑+2H2O

总溶液pH变化看总反应，以及浓度变化。例如：

铅蓄电池放电：总反应Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4+2H2O。c（H2SO4）减小，pH增大。

电解池：电解硝酸银溶液：4AgNO3+2H2O  4Ag+4HNO3+O2↑。生成强酸，pH减小。

分别电解NaOH溶液，H2SO4溶液，Na2SO4溶液，本质电解水，各物质浓度均增大。NaOH溶液pH增大，H2SO4溶液pH减小，Na2SO4溶液pH不变。

典型例题练习及讲解

判断两极．1.如图所示，下列叙述正确的是(　　)

 

A．Y为阴极，发生还原反应     B．X为正极，发生氧化反应

C．Y与滤纸接触处有氧气生成   D．X与滤纸接触处变红

解析：图中左边装置是以Zn、Cu为电极的原电池装置，该电池中，Zn极为负极，Cu极为正极，而右边为电解池，根据连接情况可以推知，X为阳极，发生氧化反应，Y为阴极，发生还原反应，两极的电极反应式分别为X：Cu－－2e－===Cu2+，Y：2H＋＋2e－===H2↑，从而可得出答案应为A.

判断离子移动方向及负氧阳氧。2．LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠．已知该电池放电时的电极反应式为：正极FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，负极Li－e－===Li＋.下列说法中正确的是(　　)                                                 

A．充电时的总反应为FePO4＋Li===LiFePO4

B．充电时动力电池上标注“＋”的电极应与外接电源的正极相连

C．放电时电池内部Li＋向负极移动

D．放电时，在正极上是Li＋得电子被还原

解析：放电时，＋3价铁在正极得电子被还原为＋2价铁，Li在负极失电子生成Li＋，Li＋向正极移动，C、D不正确．充电时的总反应为LiFePO4===FePO4＋Li，A不正确．电池的正极在充电时作阳极，与外接电源的正极相连，B正确．答案：B

判断电子移动方向及放电顺序3．用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的装置如下图所示(a、b为石墨电极)．下列说法中，正确的是        (　　)

A．电池工作时，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．电解时，a电极周围首先放电的是Br－而不是Cl－，说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者

C．电解时，电子流动路径是：负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极

D．忽略能量损耗，当电池中消耗0.02 g H2时，b极周围会产生0.04 g H2

解析：A项中正极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；电解时，a电极与原电池正极相连，为电解池的阳极，由于Br－的还原性强于Cl－，因此Br－先放电，B正确；C项中，在电解池内部，溶液是通过阴阳离子的定向移动导电；在整个闭合电路中，转移的电子的物质的量相等，D选项错误． 答案为B

转移电子与产物关系4．一种由甲醇、氧气和强碱溶液(作电解质)组成的新型手机电池，可持续使用一个月，其电池反应

为：2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO3(2－)＋6H2O，则有关说法正确的是  (　　)                                                  

A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极

B．放电时负极的电极反应为CH3OH＋8OH－   -6e－―→CO3(2－)＋6H2O

C．标准状况下，通入5.6 L O2并完全反应后，有0.5 mol电子转移

D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低

解析：A项中放电时为原电池反应，CH3OH失电子被氧化，该电极为负极；C项中5.6 L O2完全反应，应转移电子22.4 L/mol(5.6 L)×4＝1 mol；D项中氧气得电子与水反应生成OH－，pH升高．答案：B

判断电解池和原电池电极pH值变化5.把锌片和铁片放在盛稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中（如图所示平图），经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是（       ）

A、Ⅰ和III附近   B、Ⅰ和Ⅳ附近

C、Ⅱ和III附近   D、Ⅱ和Ⅳ附近

解析：此题通过习题的形式将电解知识与原电池知识揉和一起。学生要解决此问题，必须要从概念、模型、电极名称、电极反应式等方面去区分。左图Zn，Fe与电源相连，为电解池。与负极相连的阴极发生2H++2e-=H2↑，pH变大。右图无外接电源，为原电池，铁较不活泼，发生吸氧腐蚀：O2+4e-+2H2O=4OH-，pH增大。答案为B。

这样，原电池和电解池对比学习，相互联系，相互对照。有关电化学问题的分析思路就一目了然，学生认识也更加深刻。相信同学们能驾轻就熟解决关于电化学问题的考题，尤其是主要考基本概念，离子移动的选择题。

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