高中化学原电池

时间:2024-11-25 14:22:50编辑:流行君

原电池的工作原理是什么(图文)

通过氧化还原反应而产生电流的装置称为原电池,也可以说是把化学能转变成电能的装置。 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使电子发生氧化反应,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。 原电池的形成条件需要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组成的电极材料;电解质;两电极之间有导线连接,形成闭合回路;以及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。

化学题 请问原电池原理在生活中有哪些重要的应用

1. 化学电源:人们利用原电池原理,将化学能直接转化为电能,制作了多种电池。如干电池、蓄电池、充电电池以及高能燃料电池,以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学研究以及科学技术的发展中,电池发挥的作用不可代替,大到宇宙火箭、人造卫星、飞机、轮船,小到电脑、电话、手机以及心脏起搏器等,都离不开各种各样的电池。2. 加快反应速率:如实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气,用纯锌生成氢气的速率较慢,而用粗锌可大大加快化学反应速率,这是因为在粗锌中含有杂质,杂质和锌形成了无数个微小的原电池,加快了反应速率。3. 比较金属的活动性强弱:一般来说,负极比正极活泼。4. 防止金属的腐蚀:金属的腐蚀指的是金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应,使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程。在金属腐蚀中,我们把不纯的金属与电解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀。电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀:在潮湿的空气中,钢铁表面吸附一层薄薄的水膜,里面溶解了少量的氧气、二氧化碳,含有少量的H+和OH-形成电解质溶液,它跟钢铁里的铁和少量的碳形成了无数个微小的原电池,铁作负极,碳作正极,发生吸氧腐蚀。

高中化学,图片中这个原电池正极电极反应方程式怎么写(请详细讲解)?

一、原电池中电极反应式的书写1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。
2、注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。
若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水。

3、正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。
若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的电极反应式,然后在电 子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的电极反应式,即得到较难写出的电极反应式。
例1、有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠跟人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作,试写出该电池的两极反应式。
解析:金属铂是相对惰性的,金属锌是相对活泼的,所以锌是负极,Zn失电子成为Zn2+,而不是ZnO或Zn(OH)2,因为题目已告诉H+参与作用。正极上O2得电子成为负二价氧,在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式,而只能是产物水,体液内的H+得电子生成H2似乎不可能。故发生以下电极反应:
负极:2Zn-4e-= 2Zn2+
正极:O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。

二、电解池中电极反应式的书写
1、首先看阳极材料,如果阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前),则应是阳极失电子,阳极不断溶解,溶液中的阴离子不能失电子。

2、如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式
阳极(惰性电极)发生氧化反应,阴离子失去电子被氧化的顺序为:S2->SO32->I->Br ->Cl->OH->水电离的OH->含氧酸根离子>F-。

阴极发生还原反应,阳离子得到电子被还原的顺序为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸电离出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水电离出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
(注:在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原,这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。

例2、写出用石墨作电极,电解饱和食盐水的电极反应式。
解析:由于电极材料为石墨,是惰性电极,不参与电极反应,则电极反应式的书写只考虑溶液中的离子放电顺序即可。移向阳极的阴离子有Cl-和水电离出的OH-,但在阳极上放电的是Cl-;移向阴极的阳离子有Na+和水电离出的H+,但在阴极上放电的是H+。所以上述电解池的电极反应为:
阳极:2Cl--2e-= Cl2↑
阴极:2H++2e-= H2↑或2H2O+2e-= H2↑+2OH-。
若将上述石墨电极改成铜作电极,试写出电解饱和食盐水的电极反应式。
解析:由于电极材料为Cu,是活泼电极,铜参与阳极反应,溶液中的阴离子不能失电子,但阴极反应仍按溶液中的阳离子放电顺序书写。该电解池的电极反应为:
阳极:Cu-2e-= Cu2+
阴极:2H++2e-= H2↑或2H2O+2e-= H2↑+2OH-。
(注:阳极产生的Cu2+可与阴极产生的OH-结合成Cu(OH)2沉淀,不会有Cu2+得电子情况发生。)
三、可充电电池电极反应式的书写
可充电电池是联系原电池与电解池的桥梁,它也是电化学知识的重要知识点。放电为原电池反应,充电为电解池反应。原 电池的负极反应与电解池的阴极反应,原电池的正极反应与电解池的阳极反应互为逆反应。只要学生按前面方法能熟练书写放电(即原电池)的电极反应式,就能很快写出充电(即电解池)的电极反应式。
例4、铅蓄电池反应为:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。试写出放电和充电时的电极反应式。
解析:因为放电为原电池反应:Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4+2H2O。Pb失电子发生负极反应,产生的Pb2+在H2SO4溶液中结合SO42-生成难溶于水的PbSO4,故其负极反应式为:Pb+SO42--2e-=PbSO4。由电子守恒可知,其正极反应式为总式减去负极反应式:PbO2+ SO42-+4H++2e-= PbSO4+2H2O。
充电为电解池反应,其电极反应式书写是这样的,阴极反应式为原电池负极反应式的逆反应,即PbSO4+2e-=Pb+SO42-;阳极反应式为原电池正极反应式的逆反应,即PbSO4+2H2O-2e-= PbO2+ SO42-+4H+。


四、特殊情况电极反应式的书写
在书写电极反应式时,一定要注意一些特殊情况。
1、注意溶液中的离子浓度的改变会引起离子放电顺序的改变溶液中的离子浓度改变,有时可导致离子放电顺序的改变。
例5、在给某镀件镀锌时,电镀液是饱和ZnCl2溶液,试写出该电镀池的电极反应式。
解析:在饱和ZnCl2溶液中,Zn2+的浓度远大于水电离出来的H+的浓度,所以阴极应是Zn2+放电,而不是H+放电。其电极反应式为:阳极:Zn-2e-= Zn2+;阴极:Zn2++2e-= Zn。

2、注意电解质溶液的改变会引起电极正负的改变
在原电池中,一般较活泼金属作负极,但当电解质溶液发生改变时,较活泼金属就不一定作负极了。
例6、将铜片和铝片用导线相连,分别同时插入稀H2SO4和浓HNO3中,写出两池的电极反应式。
解析:在稀H2SO4作电解质溶液的原电池中,较活泼的铝被氧化作负极,铜作正极。其电极反应为:
负极(Al):2Al-6e-=2Al3+;
正极(Cu):6H++6e-= 3H2↑。
在浓HNO3作电解质溶液的原电池中,因为Al在浓HNO3中钝化,较不活泼的铜作负极,其电极反应为:负极(Cu):Cu-2e-= Cu2+;正极(Al):2NO3-+4H++2e-=2 NO2↑+2H2O。但随着反应的进行,浓HNO3逐渐变稀,正极电极反应又有:NO3-+4H++3e-= NO↑+2H2O。

3 、注意电解质溶液的酸碱性改变会引起电极反应的改变
有些电池若改变其电解质溶液的酸碱性,虽不会改变电池的正负极,但却改变了电极反应。

例7、若将例2中的电解质KOH溶液改为稀硫酸,其它条件不变,试写出该电池两极的电极反应式。
解析:该题虽只改变了电解质溶液的酸碱性,但总反应式与例2不相同了,其总反应式为CH4+2O2→CO2+2H2O。这样,在正极上O2得电子生成的O2-会与稀硫酸中的H+结合生成水,而不再生成OH-(OH-能与H+继续反应生成水)。正极反应式为:2O2+8H++8e- = 4H2O,负极上的反应式则可用总反应式减去正极反应式(电子守恒)得:CH4+2H2O-8e-= CO2+8H+。


高中化学关于原电池反应的方程式介绍

  在高中阶段学生会学习到很多的方程式,下面是我给大家带来的有关于关于原电池的化学方程式的介绍,希望能够帮助到大家。   高中化学关于原电池反应的方程式   原电池反应 X—Y(电解质溶液) 或 X//电解质溶液//Y   (1)不可逆电池   苏打电池:Zn—Cu(H2SO4)   Zn极(-) Zn–2e-==Zn2+ (氧化反应)   Cu极(+) 2H++2e-==H2↑ (还原反应)   离子方程式 Zn+2H+==H2↑+Zn2+   化学方程式 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑   铁碳电池:Fe—C(H2CO3)   Fe极(-) Fe–2e-==Fe2+ (氧化反应)   C极 (+) 2H++2e-==H2↑ (还原反应)   离子方程式 Fe+2H+==H2↑+Fe2+ (析氢腐蚀)   铁碳电池:Fe—C(H2O、O2)   Fe极(-) 2Fe–4e-==2Fe2+ (氧化反应)   C极 (+) O2+2H2O+4e-==4 (还原反应)   化学方程式 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 (吸氧腐蚀)   4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3   2Fe(OH)3==Fe2O3•nH2O+(3-n)H2O (铁锈的生成过程)   铝镍电池:Al—Ni(NaCl溶液、O2)   Al极(-) 4Al–12e-==4Al3+ (氧化反应)   Ni极(+)3O2+6H2O+12e-==12 (还原反应)   化学方程式 4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池)   干电池:Zn—MnO2(NH4Cl糊状物) NH4Cl+H2O==NH3•H2O+HCl   Zn极(-) Zn–2e-==Zn2+ (氧化反应)   Cu极(+) 2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O (还原反应)   化学方程式 Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑   (2)可逆电池   铅蓄电池:Pb—PbO2(浓硫酸)放电   Pb极 (-) Pb+H2SO4–2e-==PbSO4+2H+ (氧化反应)   PbO2极 (+)PbO2+H2SO4+2H++2e-==PbSO4+2H2O (还原反应)   化学方程式 Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O   Pb—PbO2(浓硫酸)充电   Pb极 (-) PbSO4+2H+–2e-== Pb+H2SO4 (还原反应)   PbO2极 (+)PbSO4+2H2O+2e-==PbO2+H2SO4+2H+ (氧化反应)   化学方程式 2PbSO4+2H2O==Pb+PbO2+2H2SO4   锂电池:Li—LiMnO2(固体介质)   (-) Li–e-==Li+ (氧化反应)   (+) MnO2+Li++e-==LiMnO2+H2O (还原反应)   化学方程式 Li+MnO¬2==LiMnO2   银锌电池:Zn—Ag2O(NaOH)   Zn极(-) Zn+2OH––2e-==ZnO+H2O (氧化反应)   Cu极(+) Ag2O+H2O+2e-==2Ag+2 (还原反应)   化学方程式 Zn+Ag2O ==ZnO+2Ag   (3)高能燃料电池:   H2—O2(NaOH)   Pt极(-) 2H2+4 –4e-==4H2O (氧化反应)   Pt极(+) O2+2H2O+4e-==4 (还原反应)   化学方程式 2H2+O2==2H2O   CH4—O2(NaOH)   Pt极(-) CH4+10 –8e-== +7H2O (氧化反应)   Pt极(+) 2O2+4H2O+8e-==8 (还原反应)   化学方程式 CH4+2O2+2NaOH==Na2CO3+3H2O   高中化学关于电解和电极的方程式   1、电解质溶液在惰性电极条件下,或阴极是较活泼金属电极,阳极是惰性电极条件下的电解   2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑   (-)2H2O+2e-==H2↑+2OH- 或 2H++2e-==H2↑   (+)2Cl --2e-==Cl2↑   2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑   CuCl2 Cu+Cl2↑   (-)Cu2++2e-==Cu↓   (+)2Cl- -2e-==Cl2↑   Cu2++2Cl- Cu↓+Cl2↑   2CuSO4+2H2O 2Cu↓+O2↑+2H2SO4   (-)2Cu2+ + 4e-==2Cu↓   (+)2H2O - 4e-==O2↑+4H+ 或:4OH- -4e-==O2↑+2H2O 4H2O 4H++4OH-   2Cu2++2H2O 2Cu↓+O2↑+4H+   2H2O 2H2↑+O2↑   (-) 4H++4e-==2H2↑   (+)4OH- -4e-==O2↑+2H2O   中性电解 4H2O 4H++4OH-   2H2O H2↑+O2↑   酸性水解:   (-) 4H++4e-==2H2↑   (+)2H2O-4e-==O2↑+4H+ 4OH- -4e-==O2↑+2H2O   2H2O H2↑+O2↑   碱性水解:   (-) 4H2O+4e-==2H2↑+4OH- 或:4H++4e-==2H2↑   (+)4OH--4e-==O2↑+2H2O   2H2O H2↑+O2↑   2、电镀:镀件作阴极,被镀金属作阳极,被镀金属的含氧酸盐作电解质溶液   镀铜:CuSO4电镀液   镀件(-) Cu2++2e-==Cu↓   纯铜(+) Cu–2e-==Cu2+   镀锌:ZnSO4电镀液   镀件(-) Zn2++2e-==Zn↓   纯锌(+) Zn–2e-==Zn2+   镀银:AgNO3电镀液   镀件(-) Ag++e-==Ag↓   纯银(+) Ag–e-==Ag+   镀镍:NiSO4电镀液   镀件(-) Ni2++2e-==Ni↓   纯镍(+) Ni–2e-==Ni2+   3、熔融状态下的电解:   2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑   (-)2Na++2e-==2Na   (+)2Cl--4e-==Cl2↑   2Na++2Cl-(熔融) 2Na+Cl2↑   2Al2O3(熔融) 4Al+2O2↑   (-)4Al3++12e–==4Al   (+)6O2- -12e-==3O2↑   4Al3+ +6O2- 4Al+3O2↑   NaHF2(熔融) H2↑+F2↑   (-)2H++2e–==H2↑   (+)2F- -2e-==F2↑

原电池的工作原理

原电池的工作原理如下: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。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。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。

原电池的原理

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。通过氧化还原反应而产生电流的装置称为原电池,也可以说是将化学能转变成电能的装置。有的原电池可以构成可逆电池,有的原电池则不属于可逆电池。原电池放电时,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。例如铜锌原电池又称丹尼尔电池,其正极是铜极,浸在硫酸铜溶液中;负极是锌板,浸在硫酸锌溶液中。两种电解质溶液用盐桥连接,两极用导线相连就组成原电池。平时使用的干电池,是根据原电池原理制成的。

上一篇:草坪栅栏

下一篇:没有了