原電池原理的應(yīng)用:
1.比較不同金屬的活動性強弱根據(jù)原電池原理可知,在原電池反應(yīng)過程中,一般活動性強的金屬作負極,而活動性弱的金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)作正極。若有兩種金屬A和B,用導(dǎo)線將A和B連接后,插入到稀硫酸中,一段時間后,若觀察到A極溶解,而B 極上有氣體放出,說明在原電池工作過程中,A被氧化成陽離子而失去電子作負極,B作正極,則金屬A的金屬活動性比B強。 2.加快氧化還原反應(yīng)的速率因為形成原電池后,產(chǎn)生電位差,使電子的運動速率加快,從而使反應(yīng)速率增大,如Zn與稀H2SO4反應(yīng)制氧氣時,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu—Zn原電池,加快反應(yīng)速率 3.用于金屬的防護要保護一個鐵制閘門,可用導(dǎo)線將其與一鋅塊相連,使鋅作原電池的負極,鐵制閘門作正極。 4.設(shè)計制作化學(xué)電源設(shè)計原電池時要緊扣構(gòu)成原電池的條件。 (1)首先要將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個半反應(yīng): (2)然后根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點,結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正、負極材料(一般負極就是失電子的物質(zhì),正極用比負極活潑性差的金屬或?qū)щ姷姆墙饘?及電解質(zhì)溶液: ①電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應(yīng),或者能與電極產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)。但如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容器中進行(中間連接鹽橋),左右兩個容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇與電極材料相同的陽離子。如在銅一鋅一硫酸銅構(gòu)成的原電池中,負極金屬鋅浸泡在含有 Zn2+“的電解質(zhì)溶液中,而正極銅浸泡在含有Cu2+的溶液中. ②電極材料的選擇在原電池中,選擇較活潑的金屬或還原性較強的物質(zhì)作為負極,較不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬或氧化性較強的物質(zhì)作為正極。一般,原電池的負極能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng),容易失去電子,因此負極一般是活潑的金屬材料(也可以是還原性較強的非金屬材料如H2、CH4等)。 (3)舉例根據(jù)以下反應(yīng)設(shè)計原電池:
原電池的構(gòu)成條件:(1)活潑性不同的兩個電極。 (2)電解質(zhì)溶液,一般能與較活潑金屬自發(fā)地進行氧化還原反應(yīng)。 (3)形成閉合回路。
原電池中鹽橋的作用:鹽橋中的鹽溶液是電解質(zhì)溶液(通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液),能使兩燒杯中的溶液連成一個通路。通過鹽橋中陰、陽離子的定向移動(陽離子移向正極,陰離子移向負極)維持兩個半電池的電中性,以使原電池連續(xù)工作。鹽橋?qū)⒀趸原反應(yīng)的兩個半反應(yīng)隔開進行,能提高原電池的工作效率,減緩電流衰減。
原電池中的電荷流動:
在外電路(電解質(zhì)溶液以外),電子(負電荷)由負極經(jīng)導(dǎo)線(包括電流表和其他用電器)流向正極,使負極呈正電性趨勢、正極呈負電性趨勢。在內(nèi)電路(電解質(zhì)溶液中),陽離子(帶正電荷)向正極移動,陰離子 (帶負電荷)向負極移動。這樣形成了電荷持續(xù)定向流動,電性趨向平衡的閉合電路。
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