原電池的構成條件
1.活潑性不同的兩個電極。
2.電解質溶液,一般能與較活潑金屬自發(fā)地進行氧化還原反應。
3.形成閉合回路。
原電池原理的應用:
(1)根據形成原電池判斷金屬的活動性根據活潑金屬為負極,不活潑金屬為正極,可通過組成原電池判斷金屬活動性。
(2)形成原電池可以加快反應速率純鋅與稀H2SO4反應速率較慢,當加入CuSO4溶液以后,反應速率加快,因為Zn+Cu2+=Cu+Zn2+析出的Cu與Zn接觸,在稀H2SO4中形成原電池,加快反應速率。
(3)根據原電池原理可以判斷電池的正負極、電解質溶液、判斷溶液pH的變化
(4)根據原電池原理可以保護金屬不被腐蝕
(5)判斷金屬腐蝕程度的快慢
原電池中鹽橋的作用:
鹽橋中的鹽溶液是電解質溶液(通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液),能使兩燒杯中的溶液連成一個通路。通過鹽橋中陰、陽離子的定向移動(陽離子移向正極,陰離子移向負極)維持兩個半電池的電中性,以使原電池連續(xù)工作。鹽橋將氧化還原反應的兩個半反應隔開進行,能提高原電池的工作效率,減緩電流衰減。
原電池原理的應用:
比較不同金屬的活動性強弱
根據原電池原理可知,在原電池反應過程中,一般活動性強的金屬作負極,而活動性弱的金屬(或能導電的非金屬)作正極。
若有兩種金屬A和B,用導線將A和B連接后,插入到稀硫酸中,一段時間后,若觀察到A極溶解,而B 極上有氣體放出,說明在原電池工作過程中,A被氧化成陽離子而失去電子作負極,B作正極,則金屬A的金屬活動性比B強。
加快氧化還原反應的速率
因為形成原電池后,產生電位差,使電子的運動速率加快,從而使反應速率增大,如Zn與稀H2SO4反應制氧氣時,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu—Zn原電池,加快反應速率 3.用于金屬的防護要保護一個鐵制閘門,可用導線將其與一鋅塊相連,使鋅作原電池的負極,鐵制閘門作正極。
設計制作化學電源設計原電池時要緊扣構成原電池的條件。
首先要將已知氧化還原反應拆分為兩個半反應:
然后根據原電池的電極反應特點,結合兩個半反應找出正、負極材料(一般負極就是失電子的物質,正極用比負極活潑性差的金屬或導電的非金屬)及電解質溶液:
①電解質溶液的選擇電解質溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應,或者能與電極產物發(fā)生反應。但如果兩個半反應分別在兩個容器中進行(中間連接鹽橋),左右兩個容器中的電解質溶液應選擇與電極材料相同的陽離子。如在銅一鋅一硫酸銅構成的原電池中,負極金屬鋅浸泡在含有 Zn2+“的電解質溶液中,而正極銅浸泡在含有Cu2+的溶液中.
②電極材料的選擇在原電池中,選擇較活潑的金屬或還原性較強的物質作為負極,較不活潑的金屬或能導電的非金屬或氧化性較強的物質作為正極。一般,原電池的負極能夠與電解質溶液反應,容易失去電子,因此負極一般是活潑的金屬材料(也可以是還原性較強的非金屬材料如H2、CH4等)。
舉例根據以下反應設計原電池: