原電池知識(shí)點(diǎn)

1、定義將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置。2、構(gòu)成原電池的條件：①電解質(zhì)溶液②兩個(gè)導(dǎo)體做電極③形成閉合回路(或在溶液中接觸〕④有能自發(fā)進(jìn)展的氧化復(fù)原反響3、原理本質(zhì)：氧化復(fù)原反響4、原電池電極的推斷(1〕由組成原電池的兩極材料推斷：一般來(lái)說(shuō)，較活潑的或能和電解但具體狀況還要看電解質(zhì)溶液,如鎂、鋁電極在稀硫酸在中構(gòu)成原電池,鎂為負(fù)極,鋁為正極；但鎂、鋁電極在氫氧化鈉溶液中形成原電池時(shí)，由于是鋁和氫氧化鈉溶液發(fā)生反響，失去電子,因此鋁為負(fù)極，鎂為正極?！?〕依據(jù)外電路電流的方向或電子的流向推斷：在原電池的外電路，電流由正極流向負(fù)極，電子由負(fù)極流向正極。依據(jù)內(nèi)電路離子的移動(dòng)方向推斷:在原電池電解質(zhì)溶液中,陽(yáng)離子移向正極,陰離子移向負(fù)極。氧化反響,正極總是發(fā)生復(fù)原反響.因此可以依據(jù)總化學(xué)方程式中化合價(jià)的升降來(lái)推斷。(5〕依據(jù)電極質(zhì)量的變化推斷:原電池工作后，假設(shè)某一極質(zhì)量增加，說(shuō)明溶液中的陽(yáng)離子在該電極得電子，該電極為正極，活潑性較弱；(6)依據(jù)電極上產(chǎn)生的氣體推斷:原電池工作后，假設(shè)一電極上產(chǎn)生氣體，通常是由于該電極發(fā)生了析出氫的反響，說(shuō)明該電極為正極，活動(dòng)性較弱?！?〕pH析氫或吸氧的電極反響發(fā)生后，均能使該電極四周電解質(zhì)溶液的pH增大，因而原電池工作后，該電極四周的pH增大了,說(shuō)明該電極為正極，金屬活動(dòng)性較弱.5、鹽橋鹽橋的作用僅僅是導(dǎo)電【相當(dāng)于導(dǎo)線的作用】，將兩個(gè)燒杯形成閉合回路，否則就相當(dāng)于斷開(kāi)，而鹽橋的導(dǎo)電是利用了其中的陰陽(yáng)離子的定向移動(dòng).鋅銅電池，電解質(zhì)溶液鋅端硫酸鋅，銅端硫酸銅，即兩端不一樣,所以產(chǎn)生電勢(shì)差,于是，電子從負(fù)極Zn失去，沿著導(dǎo)線移向正極Cu,即外面的導(dǎo)線中，電子即負(fù)電荷從 Zn到Cu，中間有鹽橋連接，即鹽橋中的負(fù)電荷即陰離子應(yīng)當(dāng)從 CuSO4的一端沿著鹽橋移向ZnSO4的一端，或者說(shuō),鹽橋中的正電荷即陽(yáng)離子就從ZnSO4的一端沿著鹽橋移向 CuSO4的一端，總之,要保證兩端燒杯中的正負(fù)電荷要守恒?！緫?yīng)當(dāng)是沒(méi)有進(jìn)入到鹽橋內(nèi)的】【溶液中是靠硫酸銅和硫酸鋅自己的離子導(dǎo)電，他們自已各擔(dān)其職】還有以含有離子的瓊脂塊作鹽橋的，應(yīng)用很廣泛。6、電極反響式的書(shū)寫(xiě)(1〕準(zhǔn)確推斷原電池的正負(fù)極是書(shū)寫(xiě)電極反響的關(guān)鍵入濃硝酸溶液中，由于鋁片說(shuō)明的鈍化，這時(shí)銅失去電子，是負(fù)極，其電極反響為:負(fù)極:Cu－2e－＝Cu2＋正極：NO3－+4H＋+2e－＝2H2O2NO2↑鎂不與氫氧化鈉反響，而鋁卻反響，失去電子,是負(fù)極,其電極反響為：－－+6e－＝6OH－+3H2↑(2〕要留意電解質(zhì)溶液的酸堿性.在正負(fù)極上發(fā)生的電極反響不是孤立的,它往往與電解質(zhì)溶液嚴(yán)密聯(lián)系，如氫氧燃料電池有酸式和堿式，在酸溶液中，電極反響式中不能消滅〔CCO32CO2要考慮電子的轉(zhuǎn)移數(shù)目差。(4〕要利用總的反響方程式從理論上講，任何一個(gè)自發(fā)的氧化復(fù)原反響均可設(shè)計(jì)成原電池,而其中一個(gè)電極反響,便可以寫(xiě)出另一個(gè)電極反響方程式。7、原電池的書(shū)寫(xiě)1。一般把負(fù)極〔如Zn棒與Zn2〕寫(xiě)在電池符號(hào)表示式的左邊，正極〔如Cu棒與Cu2〕寫(xiě)在電池符號(hào)表示式的右邊。以化學(xué)式表示電池中各物質(zhì)的組成 ,溶液要標(biāo)上活度或濃度(mol/L〕,假設(shè)為氣體物質(zhì)應(yīng)注明其分壓〔Pa〕，還應(yīng)標(biāo)明當(dāng)時(shí)的溫度。如不寫(xiě)出，則溫度為 298。15K，氣體分壓為101.325kPa，溶液濃度為1mol/L。以符號(hào)“∣“表示不同物相之間的接界,用“‖”表示鹽橋。同一相中的不同物質(zhì)之間用 “，”隔開(kāi)。4。非金屬或氣體不導(dǎo)電,因此非金屬元素在不同氧化值時(shí)構(gòu)成的氧化復(fù)原電對(duì)作半電池時(shí)，需外加惰性導(dǎo)體 (如鉑或石墨等〕做電極導(dǎo)體.其中，惰性導(dǎo)體不參與電極反響，只起導(dǎo)電〔輸送或接送電子)的作用，故稱(chēng)為“惰性“電極。按上述規(guī)定，Cu－Zn原電池可用如下電池符號(hào)表示:(—〕Zn(s〕∣Zn2+(C‖Cu2+(CCu〔s〕〔+)理論上，任何氧化復(fù)原反響都可以設(shè)計(jì)成原電池，例如反響 :2I-═2Cl-+I2此反響可分解為兩個(gè)半電池反響：2I-I22e〕正極:Cl2+2e-═2Cl- 〔復(fù)原反響〕該原電池的符號(hào)為：〔—〕Pt∣I2〔s〕∣I-(C)‖Cl-(C)∣C2(PCL2)∣Pt〔+〕8、常見(jiàn)的原電池(1〕一次電池①堿性鋅錳電池MnO2KOH工作原理：負(fù)極 Zn+2OH—－2e－=Zn(OH〕2;正極:2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－特點(diǎn):比能量較高，儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng),可適用于大電流和連續(xù)放電。②鈕扣式電池(銀鋅電池〕鋅銀電池的負(fù)極是Zn，正極是Ag20,電解質(zhì)是KOH,總反響方程式：Zn+Ag20=2Ag+ZnO特點(diǎn)：此種電池比能量大，電壓穩(wěn)定,儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，適宜小電流連續(xù)放電。③鋰電池鋰電池用金屬鋰作負(fù)極，石墨作正極,電解質(zhì)溶液由四氯化鋁鋰〔LiAlCl4〕溶解在亞硫酰氯(SOC12)中組成.鋰電池的主要反應(yīng)為：負(fù)極：8Li－8e—＝8Li+ ;正極:3SOC12+8e—＝SO32－+2S+6Cl—特點(diǎn)：鋰電池是一種高能電池，質(zhì)量輕、電壓穩(wěn)定、工作效率高和貯存壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。(2〕二次電池①鉛蓄電池:鉛蓄電池放電原理的電極反響負(fù)極:Pb+S042—－2e-＝PbSO4； 正極：Pb02+4H++S042—+2e—＝PbSO4+2H20鉛蓄電池充電原理的電極反響2e=PbO2+4H++SO42- －O－②鎳一鎘堿性蓄電池－－〔)〔〕+2H2O+2e－=2Ni(OH〕2+2OH—總反響式:特點(diǎn)：電壓穩(wěn)定、使用便利、安全牢靠、使用壽命長(zhǎng)，但一般體積大、廢棄電池易污染環(huán)境。燃料電池①氫氧燃料電池當(dāng)用堿性電解質(zhì)時(shí)，電極反響為：負(fù)極-＝；e—②甲烷燃料電池該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極,在兩極上分別通甲烷和氧氣；負(fù)極：CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O； 正極：2O2+4H2O+8e－=8OH－③CH3OHKOHCH3OH和O2，則發(fā)生了原電池反響。負(fù)極：2CH3OH+16OH－－12e－=2CO32－+12H2O; 極：3O2+6H2O+12e－=12OH－9、原電池的應(yīng)用制作干電池、蓄電池、高能電池；〔2〕比較金屬腐蝕的快慢〔負(fù)極金屬先被腐蝕〕；(3)防護(hù)金屬腐蝕〔被保護(hù)的金屬作正極)；〔4)比較反響速率〔如粗鋅與稀硫酸反響比純鋅快〕；比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱〔被溶解的負(fù)極金屬較活潑〕；pH變化(如發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),因有正極反響O2+2H2O4e4OH—,pH值上升，正極四周溶液能使酚酞變紅〕?！?)依據(jù)電池反響推斷的化學(xué)電源的變化,〔方法是先分析電池反響化分析推斷其它指定性質(zhì)的變化)。10、金屬的腐蝕和防護(hù)、腐蝕①金屬腐蝕的類(lèi)型：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕.②電化學(xué)腐蝕的類(lèi)型：吸氧腐蝕和析氫腐蝕。吸氧腐蝕 金屬在酸性很弱或中性溶液里 吸氧腐蝕 金屬在酸性很弱或中性溶液里 ,空氣里的氧氣溶解于金屬外表水膜中而發(fā)生的電化學(xué)腐蝕，叫吸氧腐蝕．例如鋼鐵在接近中性的潮濕的空氣中腐蝕屬于吸氧腐蝕，其電極反響如下：負(fù)極(Fe〕:2Fe-4e=2Fe2+正極〔C)：2H2O+O2+4e=4OH-鋼鐵等金屬的電化腐蝕主要是吸氧腐蝕．吸氧腐蝕的必要條件以氧的復(fù)原反響為陰極過(guò)程的腐蝕 ,稱(chēng)為氧復(fù)原腐蝕或吸氧腐蝕。發(fā)生吸氧腐蝕的必要條件是金屬的 電位比氧復(fù)原反響的電位低：氧的陰極復(fù)原過(guò)程及其過(guò)電位吸氧腐蝕的陰極去極化劑是溶液中溶解的氧。隨著腐蝕的進(jìn)展，氧不斷消耗，只有來(lái)自空氣中的氧進(jìn)展補(bǔ)充。因此，氧從空氣中進(jìn)入溶液并遷移到陰極外表發(fā)生復(fù)原反響,這一過(guò)程包括一系列步驟。氧穿過(guò)空氣/溶液界面進(jìn)入溶液；在溶液對(duì)流作用下，氧遷移到陰極外表四周；在集中層范圍內(nèi)，氧在濃度梯度作用下集中到陰極表面；在陰極外表氧分子發(fā)生復(fù)原反響，也叫氧的離子化反應(yīng)。吸氧腐蝕的把握過(guò)程及特點(diǎn)金屬發(fā)生氧去極化腐蝕時(shí)，多數(shù)狀況下陽(yáng)極過(guò)程發(fā)生金屬活性溶解，腐蝕過(guò)程處于陰極把握之下。氧去極化腐蝕速度主要取決于溶解氧向電極外表的傳遞速度和氧在電極外表上的放電速度。因此，可粗略地將氧去極化腐蝕分為三種狀況?！?〕假設(shè)腐蝕金屬在溶液中的電位較高，腐蝕過(guò)程中氧的傳遞速度又很大,則金屬腐蝕速度主要由氧在電極上的放電速度打算?！?)假設(shè)腐蝕金屬在溶液中的電位格外低，不管氧的傳輸速度大小,陰極過(guò)程將由氧去極化和氫離子去極化兩個(gè)反響共同組成?！?〕假設(shè)腐蝕金屬在溶液中的電位較低，處于活性溶解狀態(tài)，而氧的傳輸速度又有限，則金屬腐蝕速度由氧的極限集中電流密度打算。集中把握的腐蝕過(guò)程中，由于腐蝕速度只打算于氧的集中速始電位的影響。集中把握的腐蝕過(guò)程中,金屬中不同的陰極性雜質(zhì)或微陰極析氫腐蝕金屬在酸性較強(qiáng)的溶液中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)放出氫氣的腐蝕叫做析氫腐蝕.在鋼鐵制品中一般都含有碳。在潮濕空氣中，鋼鐵外表會(huì)吸附水汽而形成一層薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就變成一種電解質(zhì)溶液，使水里的 H+增多。于是就構(gòu)成很多個(gè)以鐵為負(fù)極、碳為正極、酸性水膜為電解質(zhì)溶液的微小原電池。這些原電池里發(fā)生的氧化復(fù)原反響是：負(fù)極〔鐵 )：鐵被氧化Fe-2e=Fe2+；正極〔碳)：溶液中的H+被復(fù)原2H++2e=H2↑這樣就形成很多的微小原電池。最終氫氣在碳的外表放出，鐵被腐蝕，所以叫析氫腐蝕。比較項(xiàng)目 析 氫腐 蝕 吸 氧 腐 蝕去極化劑性質(zhì) 帶電氫離子，遷移速度和集中力氣都很大

輸去極化劑濃度

濃度大,酸性溶液中H+放電

H2O作去極化劑濃度不而減小電化腐蝕類(lèi)型條件

吸氧腐蝕水膜酸性很弱或呈中性

析氫腐蝕水膜酸性較強(qiáng)正極反響

O+4e-+2H2

O==4OH-

2H++2e-