文档介绍：原电池原理
编写张志强
一、原电池基本概念
1、原电池概念:化学能转化为电能的装置叫做原电池。
例如:铜锌原电池(H2SO4)。
2、实质:将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。
必为自发的氧化还原反应。
3、原电池的构成条件
(1)活泼性不同的两电极。例如:
(2)电解质溶液
(3)形成闭合回路(导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液
(4)自发的氧化还原反应(本质条件)
4、盐桥及其作用(有关概念)
(1)盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻,胶冻的作用是防止管中溶液流出。
(2)可使由它连接的两溶液保持电中性,否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电,铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。
(3)盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移,使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。导线的作用是传递电子,沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。
二、原电池的工作原理:
1、电极反应:
正极:得到电子(还原反应)
负极:失去电子(氧化反应)
总反应:正极反应+负极反应
2、确定原电池电极名称的方法
方法一:根据电极材料的性质确定。通常是
—金属电极,活泼金属是负极,不活泼金属是正极;
—非金属电极,金属是负极,非金属是正极,如干电池等;
—化合物电极,金属是负极,化合物是正极。
方法二:根据电极反应的本身确定。
失电子的反应→氧化反应→负极;得电子的反应→还原反应→正极。
方法三:和电解质反应的为负
方法四:质量增加的为负
方法五、燃料电池氧气为负
3、电极反应式和总反应式的书写:
例、根据氧化还原反应原理来设计原电池,画出原电池并写出电极反应。
A、Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
B、Fe+2Fe3+=3Fe2+
C、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
三、化学电池的种类
:其中MnO2吸收正极放出的H2,淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。
电极反应为:负极
正极
干电池的总反应式:Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+Mn2O3+H2O
:铅蓄电池可放电亦可充电,具有双重功能,且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电的电极反应为:
负极:
正极:
放电
充电
蓄电池放电和充电的总反应式:PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4↓+2H2O
:电解液为KOH溶液。
负极:
正极:
放电
充电
总反应式:Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag
:燃料电池是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池。
典型燃料电池就是氢氧燃料电池:分为酸式和碱式两种。
电极反应式为:负极
正极
电池总反应式为:2H2+O2=2H2O
练习:书写CH4燃料电池的电极反应。
: 8Li+3SO2Cl2=6LiCl+Li2SO3+2S
:我国首创以铝─空气─海水电池为能源的新型电池,
电极反应式为:负极反应:
正极反应:
电池总反应式为:4Al+3O26H2O=4Al(OH)3
—锌蓄电池:
电极反应式为:负极反应:
正极反应:
电池总反应式为:Zn+Br2=ZnBr2
四、金属的腐蚀
:金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。
。
:金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。
:不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化腐蚀过程有电流产生。
⑴析氢腐蚀在酸性条件下,正极发生2H++2e-=H2↑反应。
⑵吸氧腐蚀在极弱酸或中性条件下,正极发生2H2O+O2+4e-=4OH-反应。
若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应,则形成吸氧腐蚀的原电池反应。如生铁浸入食盐水中,会形成许多微小的原电池。
,金属腐蚀的快慢可用下列原则判断:电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
五、信息原电池:以原电池原理解决特殊的原电池问题
例、一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂,在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气。回答下列问题:
(1)这种电极放电时发生的化学反应方程式是
(2)电极反应式正极: ;负极。
(3)电解液中的H+离子向极移动;向外电路释放电子的电极是。
(4)