原电池(教师)
16页1、第一节原电池一、原电池1原电池定义:将化学能转变为电能的装置。2实质:将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能。3简单原电池的构成条件:活泼性不同的两个电极,电解质溶液,形成闭合回路,能自发进行的氧化还原反应。二、原电池的工作原理工作原理:利用氧化还原反应在不同区域内进行,以适当方式连接起来,获得电流。以铜锌原电池为例:1在ZnSO4溶液中,锌片逐渐溶解,即Zn被氧化,锌原子失电子,形成Zn2进入溶液,从锌片上释放的电子,经过导线流向铜片;CuSO4溶液中,Cu2从铜片上得电子,还原成为金属铜并沉积在铜片上。锌为负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn2e=Zn2;铜为正极,发生还原反应,电极反应式为Cu22e=Cu。总反应式为ZnCu2=Zn2Cu,反应是自发进行的。2闭合回路的构成:外电路:电子从负极到正极,电流从正极到负极,内电路:溶液中的阴离子移向ZnSO4溶液,阳离子移向CuSO4溶液。三、原电池正负极判断的方法特别提醒应用此要点,须注意:原电池的电极类型不仅跟电极材料有关,还与电解质溶液的性质有关。如镁铝电极在稀硫酸中构成原电池,镁为负极,铝为正极,但若
2、以氢氧化钠为电解质溶液,则铝为负极,镁为正极。四 电极反应式的书写方法五 原电池原理的应用1 依据原电池原理比较金属活动性强弱 2根据原电池原理,把各种氧化还原反应设计成电池(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。如,在铜锌硫酸构成的原电池中,负极金属锌浸泡在含有Zn2的电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有Cu2的溶液中。(2)电极材料的选择在原电池中,选择还原性较强的物质作为负极;氧化性较强的物质作为正极。并且,原电池的电极必须导电。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(也可以是还原性较强的非金属材料如H2、CH4等)。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。 六 盐桥(1) 双液的作用:避免非电化学反应发生。(2) 盐桥的作用:中和过剩的电荷,使溶液保持电中性,反应可以继续进行。(3)盐桥中通常装有含琼胶
3、的KCl饱和溶液。当其存在时,随着反应的进行,Zn棒中的Zn原子失去电子成为Zn2进入溶液中,使ZnSO4溶液中Zn2过多,带正电荷。Cu2获得电子沉积为Cu,溶液中Cu2过少,SO过多,溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性时,将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在就避免了这种情况的发生,其中Cl向ZnSO4溶液迁移,K向CuSO4溶液迁移,分别中和过剩的电荷,使溶液保持电中性,反应可以继续进行。七 例题 1下列各装置能形成原电池的是()答案D解析判断一个装置能否构成原电池,要看是否符合原电池的构成条件:电极材料(活动性不同的金属、金属与非金属、金属与金属氧化物);电解质溶液;构成闭合回路;能自发进行的氧化还原反应。A装置:由于两个电极是同种金属,不能形成原电池;B装置:酒精不是电解质溶液,不能构成原电池;C装置:没有形成闭合回路,不能形成原电池;D装置:符合原电池构成的条件,能形成原电池。2将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是()A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的pH均增大D产生气泡的速率甲比乙慢答案C解析因
4、乙杯中锌片和铜片没有接触,故不能构成原电池,A、B皆错;因甲烧杯中Zn、Cu用导线连接后构成原电池,加快了Zn的溶解,故D错;又因两杯中的Zn都能与稀H2SO4反应产生H2而消耗H,故C正确。3把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中,用导线两两相连可以组成各种原电池。A、B相连时,A为负极;C、D相连时,D上有气泡逸出;A、C相连时,A极减轻;B、D相连时,B为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小排列为()AABCD BACBD CACDB DBDCA答案C解析金属组成原电池,相对活泼的金属失去电子作负极,相对不活泼的金属作正极。负极被氧化,质量减轻,正极发生还原反应,有物质析出,由题意得活动性AB、AC、CD、DB,故正确答案为C。 4一种新型燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极通入乙烷和氧气,则有关此电池推断正确的是()A通入乙烷的电极为正极B参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比为72C放电一段时间后,KOH的物质的量浓度减少D负极反应式为C2H66H2O14e=2CO18H答案C解析乙烷燃烧的化学方程式为2C2H67O24CO26H2O,在该反应中氧气得
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