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原电池的原理及构成,原电池原理知识总结

点击: 70 次  来源:http://www.010zws.com 时间:2020-02-09

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1、化学能转化为电能的方式:

电化学是历年高考的重要知识点之一,几乎每次考试均涉及电化学知识,并且试题背景较为新颖,对考生分析问题提出了较高要求。今天我们就先来分析一下原电池的原理及构成。

1.概念

电能

1

利用氧化还原反应原理将化学能转化为电能的装置。

火电化学能→热能→机械能→电能缺点:环境污染、低效

构成原电池的条件(京翰教育高考一对一辅导)

2.构成条件

原电池将化学能直接转化为电能优点:清洁、高效

电极材料。两种金属活动性不同的金属或金属和其它导电性(非金属或某些氧化物等);两电极必须浸没在电解质溶液中;

一般为两个活泼性不同的电极

2、原电池原理

两电极之间要用导线连接,形成闭合回路。说明:

将电极插入电解质溶液中

概念:把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。

①一般来说,能与电解质溶液中的某种成分发生氧化反应的是原电池的负极。

闭合回路

原电池的工作原理:通过氧化还原反应把化学能转变为电能。

②很活泼的金属单质一般不作做原电池的负极,如K、Na、Ca等。

有自发进行的氧化还原反应

构成原电池的条件:

2

3.工作原理

有活泼性不同的两个电极;

原电池正负极的判断

例如,Cu--Zn原电池。

电解质溶液

由组成原电池的两极材料判断:一般来说,较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极,较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。但具体情况还要看电解质溶液,如镁、铝电极在稀硫酸在中构成原电池,镁为负极,铝为正极;但镁、铝电极在氢氧化钠溶液中形成原电池时,由于是铝和氢氧化钠溶液发生反应,失去电子,因此铝为负极,镁为正极。

高中化学学习方法:原电池原理知识总结

闭合回路

根据外电路电流的方向或电子的流向判断:在原电池的外电路,电流由正极流向负极,电子由负极流向正极。

原电池中的三个方向

自发的氧化还原反应

根据内电路离子的移动方向判断:在原电池电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。

①电子方向:从负极流出沿导线流入正极。

电极名称及发生的反应:

根据某电极附近pH的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,因而原电池工作后,该电极附近的pH增大了,说明该电极为正极,金属活动性较弱。

②电流方向:从正极沿导线流向负极。

负极:较活泼的金属作负极,负极发生氧化反应,

例题解析

③离子的迁移方向:电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。

电极反应式:较活泼金属-ne-=金属阳离子

了解完了原电池的原理以及构成,是否对原电池又有了新的认识?接下来我们来看两道解析题,看看大家掌握了多少:(马上点标题下蓝字"高中化学"关注可获取更多学习方法、干货!)

备注:离子迁移方向,结合溶液局部电中性理解。

负极现象:负极溶解,负极质量减少。

1、根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反应原理设计一个原电池,当Zn为负极时,正极可以选用的金属材料是()

两种装置的比较

正极:较不活泼的金属或石墨作正极,正极发生还原反应,

A镁B石墨

装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触,易造成能量损耗。

电极反应式:溶液中阳离子+ne-=单质2014高考化学知识点:化学能与电能

C铝D铅

装置Ⅱ能避免能量损耗,盐桥一般是由琼脂和饱和氯化钾或饱和硝酸钾溶液构成,为了减小液接电位,转移离子而在两种溶液之间连接的高浓度电解质溶液。

正极的现象:一般有气体放出或正极质量增加。

金属活泼性的判断:

4.原电池正、负极的判断方法

原电池正负极的判断方法:

a.金属活动性顺序表

高中化学学习方法:原电池原理知识总结

①依据原电池两极的材料:

b.原电池的负极(电子流出的电极,质量减少的电极)的金属更活泼;

6.原电池原理的应用

较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼,不能作电极);

c.原电池的正极(电子流入的电极,质量不变或增加的电极,冒气泡的电极)为较不活泼金属

加快氧化还原反应的速率

较不活泼金属或可导电非金属、氧化物等作正极。

BD

比较金属活动性强弱

②根据电流方向或电子流向:的电流由正极流向负极;电子则由负极经外电路流向原电池的正极。

2、X、Y、Z都是金属,把X投入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出,X与Y组成原电池时,Y为电池的负极,X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为()

金属的防护---牺牲阳极的阴极保护法

③根据内电路离子的迁移方向:阳离子流向原电池正极,阴离子流向原电池负极。

AX>Y>ZBX>Z>Y

设计化学电池

④根据原电池中的反应类型:

CY>X>ZDY>Z>X

负极:失电子,发生氧化反应,现象通常是电极本身消耗,质量减小。

金属活泼性的判断:

正极:得电子,发生还原反应,现象是常伴随金属的析出或H2的放出。

a.金属活动性顺序表

原电池电极反应的书写方法:

b.原电池的负极(电子流出的电极,质量减少的电极)的金属更活泼;

原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,负极反应是氧化反应,正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下:

c.原电池的正极(电子流入的电极,质量不变或增加的电极,冒气泡的电极)为较不活泼金属

①写出总反应方程式。

C

②把总反应根据电子得失情况,分成氧化反应、还原反应。

③氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,反应物和生成物对号入座,注意酸碱介质和水等参与反应。

原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。

原电池的应用:

①加快化学反应速率,如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。

②比较金属活动性强弱。

③设计原电池。

④金属的防腐。