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时间:2020-09-25
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1、2.2化学能与电能一、原电池原理(1)概念:把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。(2)工作原理:通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。(3)构成原电池的条件:(1)电极为导体且活泼性不同;(2)两个电极接触(导线连接或直接接触);(3)两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。(4)有能自发进行的氧化还原反应。(4)电极名称及发生的电极反应:负极:较活泼的金属作负极,负极发生氧化反应,电极反应式:较活泼金属-ne-=金属阳离子负极现象:负极溶解,负极质量减少。正极:较不活泼的金属或石墨作正极,正极发生还原反应,电极反应式:溶液中阳离子+ne-=单
2、质正极的现象:一般有气体放出或正极质量增加。(5)原电池正负极的判断方法:①依据原电池两极的材料:较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼,不能作电极);较不活泼金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极。②根据电流或电子流向:(外电路)的电流由正极流向负极;电子则由负极经外电路流向原电池的正极。③根据内电路离子的迁移方向:阳离子流向原电池正极,阴离子流向原电池负极。④根据原电池中的反应类型:负极:失电子,发生氧化反应,现象通常是电极本身消耗,质量减小。正极:得电子,发生还原反应,现象是常伴随金属的析出或H2的放出。(6)原电池电极反应注意事项:①原电池反
3、应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,负极反应是氧化反应,正极反应是还原反应;②质量守恒;③正负极得失电子数一定要想等。二、原电池原理的应用1.加快氧化还原反应的速率例如:在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。2.比较金属活动性强弱例如:有两种金属a和b,用导线连接后插入到稀H2SO4中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生。根据现象判断出a是负极,b是正极,由原电池原理可知,金属活动性a>b。3.用于金属的防护将要保护的金属设计成原电池的正极,得到保护。例如:在钢(铁)闸门上连接上锌块,由于锌比铁活泼,可使钢闸门受到保护。4.判断金属腐蚀
4、的快慢(1)原电池腐蚀>化学腐蚀>有防护的腐蚀(2)对同意金属来说,金属腐蚀的快慢:离子浓度大的电解质溶液>离子浓度小的电解质溶液>非电解质溶液(3)活动性不同的两金属,活动性差别越大,腐蚀越快5.原电池的设计设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是:(1)首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应;(2)根据原电池的电极反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。①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或其中溶解的物质反应。②电解质溶液的选择电解质溶
5、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应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜—锌—硫酸铜构成的原电池中,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+的电解质溶液中。(3)按要求画出原电池装置图。三、化学电源基本类型:①干电池:活泼金属作负极,被腐蚀或消耗。如:Cu-Zn原电池、锌锰电池。②充电电池:两极都参加反应的原电池,可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。③燃料电池:两电极材料均为惰性电极,电极
6、本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如H2、O2燃料电池。
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