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原电池、电解池与电化学

（一）原电池：

氧化还原反应是电子转移的 反应。 同一溶液内的氧化还原反应 过程，电子转移时无定向运动，

不产生电流，只放热 ( 右图 ):



若选择适当的电极 ， 组装为“ 原电池 ”，使 转移的电子定向运动

→产生电流。



原电池：

是 化学能→电能 的 装置。



右图： Daniell 电池 ( 锌 - 铜原电池 )

 

^

 

^{ }

 CuSO aq ZnSO aq Cu

Zn _{4 4}

锌 - 铜电池（ Daniell Cell 电池 )

_（盐桥： KCl

（或 Na₂SO₄ ）等 + 琼胶，维持电路畅通）

电极反应：

Zn 极（负极 ^, Anode ） :

Cu 极（正极 ,

Cathode ） :

 

^{s Zn 2e}

Zn  ^2 

 

^{aq 2e Cu}

 

^s

Cu^2   原电池放电总反应：

Zn (s) + Cu²⁺(aq) = Zn²⁺(aq) + Cu (s)

盐桥 ( 饱和 KCl (aq) （或 Na

₂

SO

₄

） + 琼脂 ) 的 作用

作为正、负离子通道，使两个“半电池”的溶液都保 持电中性，维持电路畅通。

Cl^- , SO₄^2-  ZnSO₄ (aq) K⁺ , Zn²⁺  CuSO₄ (aq)

KCl 也可以用 Na₂SO₄ 等其它电解质代替。

总结 “原电池”放电反应：

负极 : 电势低，电子流出，发生氧化反应 (Anode);

正极 : 电势高，电子流入，发生还原反应 (Cathode) 。

原电池符号（图示法）

^{锌 - 铜电池（} Daniell Cell 电池）

(-) Zn_(s) | ZnSO₄ (1 mol/dm³) | | CuSO₄ (1 mol/dm³) | Cu_(s) (+) 相界 浓度或活度 盐桥

可简化为（不严格） :

(-) Zn(s) | ZnSO₄ | | CuSO₄ | Cu(s) (+)

放电总反应： Zn (s) + Cu²⁺(aq) = Zn²⁺(aq) + Cu (s)



给出总反应方程式，要能够设计为原电池，写出

电池符号和半反应 ( 电极反应 ) 方程式。

例 2. 原电池  氢铁电池

 ( － ) (Pt), H₂(1 atm)H⁺ (1 mol·dm^-3) 

Fe³⁺(1 mol·dm^-3) , Fe²⁺ (1 mol·dm^-3)  Pt (+)

 负极：氧化半反应 H₂ = 2H⁺ + 2e

 正极：还原半反应 Fe³⁺ + e = Fe²⁺

 放电总反应：

H₂ + 2 Fe³⁺ = 2 H⁺ + 2 Fe²⁺

给出电池符号，要能够写出半反应 ( 电极反

应 ) 和放电总反应方程式。

例 3. 原电池  锌锰干电池结构

 NH₄Cl, ZnCl₂ 和 MnO₂ 浆状物

 正极：石墨 （带铜帽）

 负极：锌（外壳）

原电池  锌锰干电池放电反应



负极（氧化反应）：

Zn

_(s)

→ Zn

_2+(aq)

+ 2e



正极（还原反应）：

MnO

_2(s)

+

H

_+(aq)

+

e → MnO(OH)

_(s)

2 MnO(OH)

_(s)

→ Mn

₂

O

_3(s)

+

H

₂

O

_(l)

合并，得总的放电反应：

Zn

_(s)

+ 2 MnO

_2(s)

+

2 H

_+(aq)

→

Zn

_2+(aq)

+ Mn

₂

O

_3(s)

+

H

₂

O

_(l)

例 4. 锌汞纽扣电池

放电反应 （作原电池）：

负极： ( 氧化反应 ) Zn_(s) + 2 OH^- _(aq) →

ZnO(s) + H2O(l) + 2 e 正极： ( 还原反应 )

HgO_(s) + H₂O_(l) + 2 e → Hg(l) + 2OH^- (aq)

放电总反应：

Zn_(s) + HgO_(s) → ZnO_(s) + Hg_(l)

（二）电解池

是使用直流电促使非自发的氧化还原反应 发生的装置，即电能→化学能的装置。

例1 NaCl水溶液电解池 阳极：Cl_-(aq) → Cl_2(g) + 2 e ( 氧化反应）

阴极：2 H_+(aq) + 2 e → H_2(g) ( 还原反应）

例 1 融熔 NaCl 电解池（左）和实验装置（右）

阳极： 2 Cl^-_(l) → Cl_2(g) + 2 e (氧化反应）

阴极： 2 Na⁺_(l) + 2 e → 2 Na_(l) (还原反应）

例 2. 铅蓄电池

 放电反应 （作原电池）：

负极： Pb_(s) + HSO₄^- _(aq) → PbSO_4(s) + H⁺_(aq) + 2e 正极：

PbO_2(s) + HSO₄^- _(aq) + 3 H⁺_(aq) + 2e → PbSO_4(s) + 2 H₂O_(l)

放电总反应：

Pb_(s) + PbO_2(s) + 2 HSO_{4- (aq)} + 2 H_+(aq) → 2 PbSO_4(s) + 2 H₂O_(l)

充电总反应（作电解池） ： 2 PbSO_4(s) + 2 H₂O_(l) →

Pb_(s) + PbO_2(s) + 2 HSO₄^- _(aq) + 2 H⁺_(aq)

例 3. 镍镉碱性充电电池

放电反应 （作原电池）：

负极： ( 氧化反应 ) Cd(s) + 2 OH^- (aq) → Cd(OH)2(s) +2 e 正极： ( 还原反应 )

NiO(OH)(s) +H2O(l) + e → Ni(OH)2(s) + OH^- (aq)

放电总反应：

Cd(s) + 2 NiO(OH)(s) +2H2O(l)

→ Cd(OH)2(s) + 2 Ni(OH)2(s)

充电总反应（作电解池） ： Cd(OH)2(s) + 2 Ni(OH)2(s) → Cd_(s) + 2 NiO(OH)_(s) + 2H₂O_(l)

例 4 ：电解精炼铜 . 电解池 :

阳极 (Anode) ━ 与原电池正极连接，总是发生氧化反应 :

Cu_(s) = Cu²⁺_(aq) + 2e ( 阳极为粗铜 )

阴极 (Cathode) ━ 与原电池负极连接，总是发生还原反应

:

Cu²⁺_(aq) + 2e = Cu_(s) ( 阴极为精铜 )

电解的应用 : 电镀

 电镀银

 阳极 Ag(s) ( 接原电池 + 极 )

Ag → Ag⁺ + e ( 氧化反应 )

 阴极 ( 镀件 ) ( 接原电池 - 极 )

Ag⁺ + e → Ag ( 还原反应 )

（三）电化学 (Electrochemistry)

研究化学电池中氧化还原反应过程 以及化学能与电能互相转变规律的化学 分支，称为“电化学”。

化学电池 : (1) 原电池 ( 化学能→电

能 )

(2) 电解池 ( 电能→化学能 )

原电池和电解池的电极反应

 原电池放电反应：

负极 (Anode): 电势低，电子流 出，发生氧化反应 ;

正极 (Cathode): 电势高，电子 流入，发生还原反应。

 电解池电解反应：

阳极 (Anode): 连接原电池正极

，发生氧化反应 ;

阴极 (Cathode): 连接原电池负极

，发生还原反应 ;