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第四章化学反应与电能
第一节原电池
一、原电池的工作原理
1、原电池的构成条件
(1)定义:能把化学能转化为电能的装置。
(2)实质:利用能自发进行的氧化还原反应将化学能转化为电能。
(3)构成条件:①两个活泼性不同的电极;②电解质溶液;③形成闭合回路;④自发进行的氧化
还原反应。
2、实验4-1:锌铜原电池的工作原理
装置示意图
注:盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶
现象锌片逐渐溶解,铜片上有红色物质生成,电流表指针发生偏转
能量转换化学能转化为电能
在硫酸锌溶液中,负极一端的Zn失去电子形成Zn2+进入溶液
微观探析
在硫酸铜溶液中,正极一端的Cu2+获得电子变成Cu沉积在铜片上
电子或离子电子:负极流向正极
移动方向盐桥:Cl—移向ZnSO4溶液,K+移向CuSO4溶液
负极:Zn-2e-===Zn2+(氧化反应)
工作原理,
正极:Cu2++2e-===Cu(还原反应)
电极反应式
总反应:Zn+Cu2+===Zn2++Cu
(1)Zn-ZnSO4半电池:在ZnSO4溶液中,锌片逐渐溶解,即Zn被氧化,锌原子失去电子,形成Zn2+进
入溶液,即Zn-2e-===Zn2+;从锌片上释放出的电子,经过导线流向铜片。
(2)Cu-CuSO4半电池:CuSO4溶液中的Cu2+从铜片上得到电子,还原为铜单质并沉积在铜片上,
即Cu2++2e-===Cu。
(3)盐桥的作用:电池工作时,盐桥中的Cl-会移向ZnSO4溶液,K+移向CuSO4溶液,使两溶液均保
持电中性。当取出盐桥后,形成断路,反应停止。
3、原电池工作原理
(1)原理图解
(2)电极名称与反应类型:正极→还原反应;负极→氧化反应。
(3)电子流向:负极→正极。
(4)电流方向:正极→负极。
(5)离子流向:阳离子→正极;阴离子→负极。
4、原电池的应用
(1)加快氧化还原反应的速率:构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。
例如:在锌与稀HSO反应时加入少量CuSO溶液,CuSO与锌发生置换反应生成Cu,从而形成Cu-
2444
Zn微小原电池,加快产生H2的速率。
(2)比较金属活动性强弱
例如:有两种金属a和b,用导线连接后插入稀硫酸中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生。由此可判断
出a是负极、b是正极,且金属活动性:ab。
(3)设计原电池
例如:2FeCl+Cu===2FeCl+CuCl
322
①化合价升高的物质负极:Cu
②活泼性较弱的物质正极:C
③化合价降低的物质电解质溶液:FeCl3
示意图
一、化学电源概述一次电池
1、化学电源的
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