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原电池原理的解读与应用(原电池如何得分?附原理解析与应用)

提问时间:2022-06-08 12:06:21来源:小樱知识网


二、原电池正负极的判断:

(1)通常使用活性金属或能与电解质溶液反应的金属作为负极。

(2)有气泡的极一般是正极。

(3)电子流出的一极为负,电子流入的另一极为正。

(4)被腐蚀的极是负极。

(5)氧化反应阳极为负极,还原反应阳极为正极。

(6)在溶液中,阳离子移动到的阳极为正,阴离子移动到的阳极为负。

三、电极反应式的书写

(1)准确判断原电池的正负极是写电极反应的关键。

如果原电池的正负极判断错误,那么电极反应类型的写法一定是错误的。以上判断正负极的方法是一种通用的方法,但不是绝对的。例如,将铜片和铝片同时插入浓硝酸溶液中。由于铝片指示的钝化,铜在这时失去电子,是负极。它的电极反应是:

负极:Cu -2e-= Cu2++

阳极:NO3-+4h++2e-= 2h2o+2no2 ↑。

例如,当镁和铝片同时插入氢氧化钠溶液中时,虽然镁比铝活泼,但由于镁不与氢氧化钠反应,而铝反应失去电子,所以是负极,其电极反应如下:

负极:2al+8oh-2× 3e-= 2alo2-+2h2o

阴极:6H2O+6e-= 6OH-+3H2 ↑。

(2)注意电解质溶液的酸碱度。

正负电极上的电极反应并不是孤立的,它往往与电解质溶液密切相关。例如,氢氧燃料电池有酸性和碱性两种形式。在酸性溶液中,OH-不能出现在电极反应式中,在碱性溶液中,H+不能出现在电极反应式中。对于燃料电池如CH4和CH3OH,碳(C)在碱性溶液中以CO32 -离子存在,而不是释放CO2气体。

(3)要考虑转移的电子数。

在同一个原电池中,负极失去的电子数必须等于正极得到的电子数,所以写电极反应时必须考虑电荷守恒。可以防止将总反应方程式改写成电极反应方程式所引起的误差,同时可以避免相关计算中的误差。

(4)使用一般反应方程式。

理论上,任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池,两个电极反应相加可以得到总反应方程式。因此,只要知道总反应方程式和一个电极的反应,就可以写出另一个电极的反应方程式。

第四,原电池原理的应用

原电池原理广泛应用于工农业生产、日常生活和科学研究中。

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,制成各种电池。如干电池、蓄电池、充电电池和高能燃料电池,以满足不同的需要。在现代生活、生产和科研以及科学技术的发展中,电池发挥着不可替代的作用,大到宇宙火箭、卫星、飞机、轮船,小到电脑、电话、手机、心脏起搏器。

2.加快反应速度:比如在实验室中,锌与稀硫酸反应产生氢气,纯锌产生氢气的速度较慢,而粗锌可以大大加快化学反应速度。这是因为粗锌中含有杂质,杂质与锌形成无数微小的原电池,从而加快了反应速度。

3.比较金属的活性:一般来说,负极比正极活性大。

4.金属腐蚀的预防:金属腐蚀是指金属或合金与周围的气体或液体发生化学反应,使金属失去电子而变成阳离子,被消耗掉的过程。在金属腐蚀中,我们把不纯金属与电解质溶液接触时发生电偶反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀。电化学腐蚀可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀:在潮湿空气体中,钢材表面吸附一层薄薄的水膜,其中溶解有少量氧气和二氧化碳,并含有少量H+和OH-形成电解质溶液,与钢材中的铁和少量碳形成无数微小的。

负极:2fe-2× 2e-= 2fe2+

阴极:O2+4e-+2h2o = 4oh-

电化学腐蚀是钢材腐蚀的主要原因。因此,更多的活性金属可以连接到被保护的金属,或者金属可以连接到电源的负极,以防止金属腐蚀。

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