濃差電池的化學(xué)原理及應(yīng)用基礎(chǔ)知識濃差電池，顧名思義，是利用物質(zhì)的濃度差產(chǎn)生電勢的一種裝置。兩側(cè)半電池中的特定物質(zhì)有濃度差，由于濃度差導(dǎo)致半電池上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)程度不同，從而產(chǎn)生不同的電勢。1.電極濃差電池由兩個材料相同但濃度不同的金屬電極或氣壓不同的氣體電極構(gòu)成，電解質(zhì)溶液中相應(yīng)離子的濃度相同。(1)氣體電極構(gòu)成的濃差電池兩個負(fù)載有不同壓力的氫氣的Pt片插入一定濃度的酸性介質(zhì)中構(gòu)成的濃差電池：

Pt，H2(p1)∣H＋(aq)∣H2(p2)，Pt(P1>P2)

負(fù)極(P1)：H2-2e－=2H+正極(P2)：2H++2e－=H2↑電池總反應(yīng)：H2(p1)→H2(p2)。表觀上，高濃度氫氣(P1)轉(zhuǎn)化為低濃度氫氣(P2)而產(chǎn)生電動勢?；A(chǔ)知識1.電極濃差電池(2)金屬汞齊電極構(gòu)成的濃差電池兩個濃度不同的金屬鈉汞齊材料插入一定熔融Na＋中也構(gòu)成的濃差電池：

Na(a%)―Hg∣Na＋(熔融)∣Na(b%)―Hg（a>b）

負(fù)極(a)：Na-e－=Na+正極(b)：Na++e－=Na電池反應(yīng)：Na(a)→Na(b)。表觀上，高濃度鈉汞齊(a)轉(zhuǎn)化為低濃度鈉汞齊(b)而產(chǎn)生電動勢?；A(chǔ)知識2.電解質(zhì)濃差電池電解質(zhì)濃差電池由兩個材料相同的金屬或金屬微溶鹽，插入濃度不同的相同電解質(zhì)溶液中構(gòu)成。（1）金屬電極構(gòu)成的電解質(zhì)濃差電池Ag∣AgNO3(a1)‖AgNO3(a2)∣AgNO3－由高濃度(右)向低濃度（左）擴(kuò)散負(fù)極（A）：Ag-e－=Ag+正極（B）：Ag++e－=Ag反應(yīng)的結(jié)果是濃溶液變稀，稀溶液濃度升高，最終趨于平衡?；A(chǔ)知識2.電解質(zhì)濃差電池（2）金屬微溶電極構(gòu)成的電解質(zhì)濃差電池Ag，AgCl(s)∣HCl(a1)‖HCl(a2)∣AgCl(s)，AgH+由高濃度(右)向低濃度（左）擴(kuò)散負(fù)極（B）：Ag-e－+Cl－=AgCl正極（A）：AgCl+e－=Ag+Cl－反應(yīng)的結(jié)果是濃溶液變稀，稀溶液濃度升高，最終趨于平衡。基礎(chǔ)知識題型一.濃差電池例1：（日照市2022屆第一次模擬）相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池，放電時兩個電極區(qū)的濃度差會逐漸減小，當(dāng)兩個電極區(qū)硫酸銅溶液的濃度完全相等時放電停止。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列說法不正確的是A．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)為2H2O+2e－=H2↑+2OH－B．電池從開始工作到停止放電，電解池理論上可制得80gNaOHC．電池放電過程中，Cu（l）電極上的電極反應(yīng)為Cu2++2e－=CuD．c、d離子交換膜依次為陽離子交換膜和陰離子交換膜原電池電解池SO42－負(fù)極正極陽極陰極當(dāng)原電池兩側(cè)濃度相等時，通過陰離子膜的硫酸根離子為2mol。根據(jù)電荷守恒：2molSO42-~4mole-~4NaOHm(NaOH)=160g制NaOH制H2SO4SO42－Na+×?解析真題突破題型一.濃差電池例2：（2022廣東模擬）物質(zhì)有從濃度大的區(qū)域向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散的趨勢，利用該趨勢可設(shè)計濃差電池。如圖所示裝置可測定氧氣的含量，參比側(cè)通入純氧，測量側(cè)氣壓調(diào)節(jié)到與參比測相同，接通電路，通過電勢差大小可測出測量側(cè)氣體的含氧量。下列說法不正確的是A．參比側(cè)為正極B．負(fù)極的電極反應(yīng)式為2O2－-4e－=O2↑C．測量側(cè)處于封閉環(huán)境時，初期的讀數(shù)比較準(zhǔn)確D．相同壓強(qiáng)下，電勢差越大，測量側(cè)氣體中含氧量越高參比側(cè)O2濃度高為正極，測量側(cè)為負(fù)極正極：O2

+

4e－

=

2O2－負(fù)極：2O2－

-

4e－

=

O2↑初期的讀數(shù)與測量側(cè)氣體中含氧量有關(guān)，后期因為氧氣的生成導(dǎo)致讀數(shù)與測量側(cè)氣體中含氧量相差很大，所以初期的讀數(shù)比較準(zhǔn)確。兩側(cè)濃度差越大，電勢差越大。因此測量側(cè)氣體中氧氣含量越低，濃差電池的電勢差越大?！?解析真題突破題型一.濃差電池左側(cè)通入氫氣為負(fù)極，右側(cè)生成氫氣為正極負(fù)極：H2

-

2e－

+2OH－=

2H2O正極：2H+

+2e－

=H2↑總反應(yīng)為高濃度H2生成低濃度H2×例3：（2019浙江）最近，科學(xué)家研發(fā)了“全氫電池”，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是A．右邊吸附層中發(fā)生了還原反應(yīng)B．負(fù)極的電極反應(yīng)是H2－2e－＋2OH－=2H2OC．電池的總反應(yīng)是2H2＋O2=2H2OD．電解質(zhì)溶液中Na＋向右移動，ClO4－向左移動?解析真題突破題型二.氧濃差腐蝕

如圖所示，兩塊鐵片浸在同一濃度的稀鹽水中，其中一塊鐵片與通入的空氣接觸，另一塊鐵片與通入的氮?dú)饨佑|。

在這兩塊鐵片上負(fù)電荷密度本來應(yīng)該是相同的，但是由于溶液中含氧量不同，在發(fā)生下列反應(yīng)時所進(jìn)行的程度也不同：O2+4e－+2H2O=4OH－。在通入空氣的鐵電極上，氧氣的還原反應(yīng)較迅速，因而表面電子被中和，負(fù)電荷密度降低較多。在通入氮?dú)獾蔫F電極上，因氧氣較少，還原反應(yīng)難以進(jìn)行，因此負(fù)電荷密度幾乎沒有什么變化。這樣，由于溶液中氧氣濃度的不同造成了電位差，產(chǎn)生了腐蝕電流。在上述電池中可觀察到，與氮?dú)饨佑|的鐵片發(fā)生了溶解，而與空氣接觸的鐵片沒有腐蝕。真題突破題型二.氧濃差腐蝕例1：(2011浙江)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)（a）已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)（b），如圖所示。導(dǎo)致現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說法正確的是A．液滴中的Cl–由a區(qū)向b區(qū)遷移B．液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e－=4OH－C．液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕，生成的Fe2+由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH－形成Fe(OH)2，進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹D．若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu-2e－=Cu2+O2O2O2O2O2負(fù)極腐蝕區(qū)正極生銹區(qū)正極生銹區(qū)負(fù)極：Fe-2e－=Fe2+正極：O2+2H2O+4e－=4OH－邊緣區(qū)域氧氣濃度高，正極中心區(qū)域氧氣濃度低，負(fù)極Fe2++2OH－=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3鐵板abb√?解析真題突破題型二.氧濃差腐蝕2011浙江考題圖片該題涉及的是一個早期進(jìn)行的、經(jīng)典的腐蝕實驗,稱為鹽水滴實驗,這也是一種局部腐蝕現(xiàn)象。鹽水滴實驗是在一塊拋光、干凈的鋼片上滴上一滴含有少量酚酞和鐵氰化鉀并為空氣所飽和的食鹽水。在液滴覆蓋的區(qū)域內(nèi)很快就出現(xiàn)粉紅色和藍(lán)色的小斑點(diǎn)。再過幾分鐘,則液滴中心部分主要呈現(xiàn)藍(lán)色,液滴邊緣為一紅色圓環(huán),而在兩者之間有一棕褐色環(huán)。鹽水滴實驗現(xiàn)象真題突破題型二.氧濃差腐蝕鹽水滴實驗現(xiàn)象鹽水滴：食鹽水、酚酞、鐵氰化鉀腐蝕區(qū)（負(fù)極，貧氧）：Fe-2e－=Fe2+3Fe2++2[Fe(CN)6]3－=Fe3[Fe(CN)6]2↓（藍(lán)色沉淀）（老人教）Fe2++K++[Fe(CN)6]3－=KFe[Fe(CN)6]↓（藍(lán)色沉淀）（新人教）生銹區(qū)（正極，富氧）：O2+2H2O+4e－=4OH－（酚酞變紅）Fe2++2OH－=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O（鐵銹）初始：不均勻微電池陽離子移向正極真題突破例2：（2014福建）鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切，下圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。題型二.氧濃差腐蝕①該電化腐蝕稱為_____。②圖中A、B、C、D四個區(qū)域，生成鐵銹最多的是_________(填字母)。鋼鐵在海水(中性環(huán)境)中發(fā)生的應(yīng)該是吸氧腐蝕。A:O2濃度高，但缺少電解質(zhì)B:O2濃度高，有電解質(zhì)，正極，為生銹區(qū)（需要氧氣）C:O2濃度低，負(fù)極，腐蝕區(qū)D:深水區(qū)，O2濃度低，理論上作為負(fù)極，但遠(yuǎn)離正極，水電阻大，腐蝕并不嚴(yán)重?解析真題突破氧濃差電池腐蝕是金屬常見的腐蝕現(xiàn)象。氧氣濃度大為正極，氧氣濃度低為負(fù)極。負(fù)極反應(yīng)：M-ne－→Mn+

（M代表金屬單質(zhì)）正極反應(yīng)：O2+2H2O+4e－→4OH－遠(yuǎn)離水線以下的區(qū)域雖然氧氣濃度低，但是由于水溶液的電阻大，腐蝕電流小，因而腐蝕并不嚴(yán)重，通常嚴(yán)重腐蝕區(qū)部位離水線并不