高二化学原电池原理保护金属(高中化学原电池原理)
原电池的工作原理 当把锌板和铜板平行放入盛有稀硫酸的烧杯里,用连有电流计的导线连接两极时,可以观察到三个重要的现象:锌片溶解,铜片上有气体逸出,导线中有电流通...
希望我能够为您提供一些关于3.原电池的工作原理的信息和知识。如果您有任何疑问或需要进一步的解释,请随时告诉我。
高二化学原电池原理保护金属
原电池的工作原理 当把锌板和铜板平行放入盛有稀硫酸的烧杯里,用连有电流计的导线连接两极时,可以观察到三个重要的现象:锌片溶解,铜片上有气体逸出,导线中有电流通过。
此外,在食盐溶液加快生锈的过程中,也发生了原电池反应
透过这些现象,分析两极反应的实质,便可理解原电池是怎样把化学能转变为电能的原理。锌是活泼金属,容易失去电子变为锌离子。锌电极发生的电极反应式是:
锌片
zn-2e-=zn2+
(氧化反应)
锌离子进入溶液,使得溶液里的正电荷过多;同时锌失去的电子沿导线经电流计流入铜片,使溶液里原有的氢离子在铜电极上被还原成氢原子,这样溶液中多余的正电荷就被中和;氢原子又结合成氢分子并放出。铜电极发生的电极反应式是:
铜片
2h++2e-=h2↑
(还原反应)
由于在锌、铜两个电极上不断发生的氧化还原反应,使化学能转变为电能。锌片是给出电子的一极,是电池的负极,铜片是电子流入的一极,是电池的正极。电流的方向同电子流的方向相反,从正极铜流向负极锌。
在原电池内电解质溶液中,阴离子流向负极,阳离子流向正极;
碱性介质下的甲烷燃料电池
负极:ch4+10oh
-
-
8e-===co32-
+7h2o
正极:2o2+8e-+4h2o===8oh-
离子方程式为:ch4+2o2+2oh-===co32-+3h2o
总反应方程式为:ch4+2o2+2koh===k2co3+3h2o
燃料电池的负极一定是燃料,因为电解质溶液是koh溶液,所以生成的是co3^2-不是co2
负极:ch3ch2oh
-
12e-
+
16oh-
==
2co3^2-
+
11h2o
正极:o2
+
2h2o
+
4e-
==
4oh-
总方程式:ch3ch2oh
+
3o2
+
4oh-
==
2co3^2-
+
5h2o
从反应方程式中铅的化合态pbo2和pbso4可知:在稀h2so4环境中+4价和+2价的铅分别与o2-和so42-的结合能力强。
(一)放电时:(负极)pb失2个电子变成+2价的铅后马上与电极周围的so42-结合成pbso4附在电极上,电极式为pb-2e-+
so42-==
pbso4
;(正极):pbo2
中的+4价的铅得到2个电子变成+2价的铅后马上与电极周围的so42-结合成pbso4附在电极上,释放出的o2-与溶液中的结合成h2o,电极式为pbo2+
2e-+4
h++so42-==
pbso4+
2h2o;故放电时总反应式为pb+pbo2+2h2so4==
2pbso4+
2h2o。
(二)充电时:(阴极)电极上的pbso4中+2价的铅得到电源送来的2个电子变为pb后释放出so42-,电极式为pbso4+
2
e-==pb
+so42-;(阳极)电极上的pbso4中+2价的铅被电源夺去2个电子变为+4价的铅,+4价的铅强行去夺h2o中的o2-,使自己变为pbo2,同时又使h2o中的h+释放出来,电极式为pbso4+
2e-+2h2o==pbo2+4h+;故充电时总反应式为2pbso4+2h2o==pbo2+pb+2h2so4。
有关原电池的原理
原电池
是将化学能转变成电能的装置。所以,根据定义,普通的干电池、燃料电池都可以称为原电池。
组成原电池的基本条件:
1、将两种活泼性不同的金属(或导电单质)(pt和石墨为惰性电极,即本身不会得失电子)(一种是相对较活泼金属一种是相对较不活泼金属)2、用导线连接后插入电解质溶液中,形成闭合回路。3、要发生自发的氧化还原反应。
原电池工作原理
原电
原电池
池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生,从而在外电路中产生电流。
原电池的电极的判断:
负极:电子流出的一极;化合价升高的一极;发生氧化反应的一极;活泼性相对较强金属的一极。
正极:电子流入的一极;化合价降低的一极;发生还原反应的一极;相对不活泼的金属或其它导体的一极。
在原电池中,外电路为电子导电,电解质溶液中为离子导电。
原电池的判定:
(1)先分析有无外接电路,有外接电源的为电解池,无外接电源的可能为原电池;然后依据原电池的形成条件分析判断,主要是“四看”:看电极——两极为金属或导电单质且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极);看溶液——两极插入电解质中;看回路——形成闭合回路或两极直接接触;看本质——有无氧化还原反应。
(2)多池相连,但无外接电源时,两极活泼性差异最大的一池为原电池,其他各池可看做电解池。
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原电池:将化学能转变为电能的装置,其本质是把一个自发的氧化还原反应在两极上分别同时发生。
原电池组成:导线、正极,活泼的负极,电解质溶液。(一般是这些,有的可以加盐桥等)
负极先发生氧化反应,电子从负极到达正极,正极接受电子发生还原反应。原电池中的正极一般只充当导体作用,不与溶液发生反应。
负极附近的溶液中由于发生氧化反应,阳离子变多,为了保持溶液的电中性,那么溶液中的阴离子就会被吸引来。正极阴离子变多,溶液中阳离子向正极移动。用这个想法,可以判断所有题的溶液中离子运动方向。
盐桥联通了两个溶液形成闭合回路,使两个溶液保持电中性。盐桥中的物质一般不参与反应。
而有了盐桥又怎么样?还是看上面的那个方法,盐桥中的阳离子跑向负极,阴离子跑向正极。
做题思路:
①找反应,判断正负极:看哪一个物质会与电解液反应,那它就是负极。一般来说负极活泼性>正极活泼性。偶尔有空气中的O2等参与反应而电解液不参与反应的情况。
②写总反应方程式:把你认为的负极和电解液的反应的总化学方程式写出来。
③写负极反应方程式:根据总反应方程式,把负极材料和前面的系数抄下来,根据这个物质在反应前后的变价,计算出需要的电子数,写上-Xe-,注意都写离子。如果电解液是碱性的,OH-较多,一般OH-会参与负极反应
④写正极反应方程式:根据总反应方程式和负极反应方程式,可以直接得到正极反应方程式。还可以也参考③的步骤,把电解液参与反应的物质写到正极反应方程式中,写上+Xe-。如果电解液是酸性的,H+较多,一般H+也要加进去。
例题1:请写出Cu、Fe,浓HNO3原电池的各极反应方程式
解析:因为Fe活泼性强,有人误以为Fe是负极。但是Fe与浓硝酸在常温下会钝化。所以Fe不与溶液反应,那么参与反应的就是Cu了。写下总反应方程式Cu+4H++2NO3-==Cu2++2NO2↑+2H2O
所以负极就是Cu失去电子变成了Cu2+,转移的电子是2mol。溶液是酸性的,H+,所以H+应该写到+,也就是正极去,正极一般也有溶液参与反应,得到的电子是从负极来的,所以
负极反应方程式:Cu-2e-==Cu2+
正极反应方程式:2NO3-+2e-+4H+==2NO2↑+2H2O
注意:
①如果化学计量数可以约分,请约分到最简的形式②如果各极反应产生的物质与溶液的溶质不可共存,需要一同写进去③酸性溶液中,负极可以产生H+,正极可以使用H+;碱性溶液中,负极可以使用OH-,正极可以产生OH-;中性溶液中,负极可以产生H+,正极可以产生OH-。这是一般结论④善用总方程式减去一个极反应方程式,得到另一个极反应方程式⑤H++OH-==H2O,非常有用,如果无法配平,请寻求这个关系式⑥请注意把原电池和电解池区分开来⑦以上是个人见解,有可能有缺漏
高中化学原电池原理
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)原电池的工作原理: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)电极名称及发生的反应:
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-=单质
正极的现象: -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根据电流方向或电子流向: (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。
原电池的工作原理
原电池的工作原理:原电池反应属于放热的反应,一般是氧化还原反应,但区别于一般的氧化还原反应的是,电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的,而是还原剂在负
极上失电子发生氧化反应,电子通过外电路输送到正极上,氧化剂在正极上得电子发生还原反应,从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路,使两个电极反应不断进行,发生有序的电子转移过程,产生电流,实现化学能向电能的转化。
但是,需要注意,非氧化还原反应一样可以设计成原电池。
从能量转化角度看,原电池是将化学能转化为电能的装置;从化学反应角度看,原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经外接导线传递给氧化剂,使氧化还原反应分别在两个电极上进行。 1.电极材料由两种金属活泼性不同的金属或由金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成。
2.电解质存在。
3.两电极之间有导线连接,形成闭合回路。
4.发生的反应是自发的氧化还原反应。
只要具备前三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流,所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外,还要求有自发进行的化学反应。也就是说,化学电源必须是原电池,但原电池不一定都能做化学电池。
形成前提:总反应为自发的化学反应。 a.活泼性不同的金属—锌铜原电池,锌作负极,铜作正极;
b.金属和非金属(非金属必须能导电)—锌锰干电池,锌作负极,石墨作正极;
c.金属与化合物—铅蓄电池,铅板作负极,二氧化铅作正极;
d.惰性电极—氢氧燃料电池,电极均为铂。
电解液的选择:负极材料一般要能与电解液自行发生氧化还原反应。 通常情况下,在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少,该电极发生氧化反应,此为原电池的负极;若原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变,该电极发生还原反应,此为原电池的正极。
负极发生氧化反应,失去电子;正极发生还原反应,得到电子。
电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。 溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。 负极:电子流出的一极;化合价升高的一极;发生氧化反应的一极;活泼性相对较强(有时候也要考虑到电解质溶液对两极的影响)金属的一极。
正极:电子流入的一极;化合价降低的一极;发生还原反应的一极;相对不活泼(有时候也要考虑到电解质溶液对两极的影响)的金属或其它导体的一极。
在原电池中,外电路为电子导电,电解质溶液中为离子导电。 先分析有无外接电路,有外接电源的为电解池,无外接电源的可能为原电池;然后依据原电池的形成条件分析判断,主要是“四看”: 看回路——形成闭合回路或两极直接接触;
看本质——能否转化为氧化还原反应。
2.多池相连,但无外接电源时,两极活泼性差异最大的一池为原电池,其他各池可看做电解池。 离子不上岸,电子不下水。
原电池的原理
原电池是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子的流动,产生电流.又称非蓄电池,是电化电池的一种,其电化反应不能逆转,即是只能将化学能转换为电能,简单说就即是不能重新储存电力,与蓄电池相对。
组成原电池的基本条件: 1、将两种活泼性不同的金属(或导电单质)(Pt和石墨为惰性电极,即本身不会得失电子)(一种是相对较活泼金属一种是相对较不活泼金属)2、用导线连接后插入电解质溶液中,形成闭合回路。3、要发生自发的氧化还原反应。 原电池工作原理
原电池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生,从而在外电路中产生电流。
原电池工作原理
原电池是利用两个电极的电势不同,产生电势差,从而使电子流动产生电流,是一种将化学能转化成电能的装置。
由于各种型号的原电池氧化还原反应的可逆性很差,放完电后,不能重复使用,故又称为一次电池。
现以铜锌电池为例,说明原电池产生电能的机理。这种电池如图12-1所示,是由一个插入CuSO4溶液中的铜电极组成的“半电池”和另一个插入ZnSO4溶液中的锌电极组成的半电池所组成。
两个半电池以一个倒置的U形管连接起来,管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的凝胶,称为“盐桥”。
这时,如果用导线将两极连接,并且中间串联一个电流计,那本,电流计指针将发生偏转,说明线路上有电流通过。同时可以观察到锌片开始溶解而铜片上有铜沉积上去。
我们从观察到的实验现象进一步探讨这种装置产生电流的原因。根据金属置换次序可知,锌比铜活泼,锌容易失去两个电子氧化变成Zn2+进入溶液 Zn ?Zn2++2e,把电子留在锌极上,使锌极带负电荷,称为“负极”。
若用导线把锌极和铜极连接起来,此时,电子从锌极经过导线流向铜极,在铜极周围的Cu2+从铜极上获得电子还原成金属铜,Cu2++2e ?Cu,沉积在铜极上,铜极称为“正极”。
为了保持两杯溶液的电中性,这时盐桥开始起导通电池内部电路的作用,Cl-离子从盐桥中扩散到左边溶液中去,与锌极溶解下来的Zn2+的正电荷相平衡,K+从盐桥中扩散到右边溶液中去,与由于Cu2+沉积为金属铜而留下的SO42-离子的负电荷相平衡。
这样就能使锌的溶解和铜的析出继续进行,电流得以继续流通。所以,流经整个体系的电流是由金属导体中的自由电子和溶液中离子的迁移以及电极和溶液界面上伴随发生的氧化、还原反应而进行的。
非常高兴能与大家分享这些有关“3.原电池的工作原理”的信息。在今天的讨论中,我希望能帮助大家更全面地了解这个主题。感谢大家的参与和聆听,希望这些信息能对大家有所帮助。