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原电池

原电池

原电池定义原电池是将化学能直接转化为电能的一种装置。其原理也是通过化学反应(在正负极发生不同的氧化还原反应)使闭合电路中产生电子流,从而产生电流的。其中在正极发生还原反应,负极发生氧化反应。原电池表示方法原电池表示方法:原电池的组成用图示表达,未免过于麻烦。为书写简便,原电池的装置常用方便而科学的符号来表示。其写法习惯上遵循如下几点规定:1. 一般把负极(如Zn棒与Zn2+离子溶液)写在电池符号表

目录

1. 原电池定义

原电池是将化学能直接转化为电能的一种装置。其原理也是通过化学反应(在正负极发生不同的氧化还原反应)使闭合电路中产生电子流,从而产生电流的。其中在正极发生还原反应,负极发生氧化反应。

2. 原电池表示方法

原电池表示方法:原电池的组成用图示表达,未免过于麻烦。为书写简便,原电池的装置常用方便而科学的符号来表示。其写法习惯上遵循如下几点规定:

1. 一般把负极(如Zn棒与Zn2+离子溶液)写在电池符号表示式的左边,正极(如Cu棒与Cu2+离子溶液)写在电池符号表示式的右边。

2. 以化学式表示电池中各物质的组成,溶液要标上活度或浓度(mol/L),若为气体物质应注明其分压(Pa),还应标明当时的温度。如不写出,则温度为298.15K,气体分压为101.325kPa,溶液浓度为1mol/L。

3. 以符号“∣”表示不同物相之间的接界,用“‖”表示盐桥。同一相中的不同物质之间用“,”隔开。

4. 非金属或气体不导电,因此非金属元素在不同氧化值时构成的氧化还原电对作半电池时,需外加惰性导体(如铂或石墨等)做电极导体。其中,惰性导体不参与电极反应,只起导电(输送或接送电子)的作用,故称为“惰性”电极。

按上述规定,Cu-Zn原电池可用如下电池符号表示:

(-)Zn(s)∣Zn2+ (C)‖Cu2+ (C)∣ Cu(s) (+)

理论上,任何氧化还原反应都可以设计成原电池,例如反应:

Cl2+ 2H- ═ 2Cl- +H2此反应可分解为两个半电池反应:

负极:2H- ═ H2+ 2e-(氧化反应)

正极:Cl2+2e- ═ 2Cl-(还原反应)

该原电池的符号为:

(-)Pt∣ I2(s)∣I- (C)‖Cl- (C)∣C2(PCL2) ∣Pt(+)

3. 原电池反应

组成原电池需要三个必不可少的条件:

(1)电极 由两块活泼性能不同的金属作为原电池的两个电极。活泼的金属是电池的负极,不活泼金属(或非金属导体)是电池的正极。

(2)电解质溶液 根据电解材料,可以选择酸、碱、盐溶液作为组成的电解质溶液。

(3)导线 用以连接两极,才能使浸入电解质溶液的两极形成闭合回路,组成正在工作的原电池。

反应原理:

把锌板和铜板平行放入盛有稀硫酸的烧杯里,用连有电流计的导线连接两极时,可以观察到三个重要的现象:锌片溶解,铜片上有气体逸出,导线中有电流通过。

此外,在食盐溶液加快生锈的过程中,也发生了原电池反应

透过这些现象,分析两极反应的实质,便可理解原电池是怎样把化学能转变为电能的原理。锌是活泼金属,容易失去电子变为进入溶液,锌电极发生的电极反应式是:

锌片 Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应)

锌失去的电子沿导线经电流计流入铜片,溶液里的在铜电极上得到电子变为氢原子,进而结合为氢分子,铜电极发生的电极反应式是:

铜片 2H+2e-=H2↑ (还原反应)

由于在锌、铜两个电极上不断发生的氧化还原反应,使化学能转变为电能。锌片是给出电子的一极,是电池的负极,铜片是电子流入的一极,是电池的正极。电流的方向同电子流的方向相反,从正极铜流向负极锌。

在原电池内电解质溶液中,阴离子流向负极,阳离子流向正极。

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