高一化學(xué)原電池的工作原理化學(xué)電源(編輯修改稿)
2024-12-17 02:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ， 而 B極上有氣體放出 ， 則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 ， 則可以斷定金屬 A的金屬活動性比 B的強 。 ? 2． 加快化學(xué)反應(yīng)速率 ? 由于原電池將氧化還原反應(yīng)拆成兩個半反應(yīng)且有電流產(chǎn)生 ， 因而反應(yīng)速率加快 。 ? 如 Zn與稀 H2SO4反應(yīng)制氫氣時 ， 可向溶液中滴加少量 CuSO4溶液 ， 形成 Cu—Zn原電池 ， 加快反應(yīng)進行 。 ? 3． 設(shè)計制作化學(xué)電源 ? 設(shè)計原電池時要緊扣原電池的三個條件 。具體方法是： ? (1)首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個半反應(yīng) 。 ? (2)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點 ， 結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正負極材料 (負極就是失電子的物質(zhì) ， 正極用比負極活潑性差的金屬即可 ，也可以用石墨 )及電解質(zhì)溶液 。 ? ① 電解質(zhì)溶液的選擇 ? 電解質(zhì)是使負極放電的物質(zhì) 。 因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應(yīng) ， 或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負極發(fā)生反應(yīng) (如空氣中的氧氣 )。 但如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容器中進行 (中間連接鹽橋 )，則左右兩個容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇與電極材料相同的陽離子 。 如在銅 鋅 硫酸構(gòu)成的原電池中 ， 負極金屬鋅浸泡在含有Zn2＋ 的電解質(zhì)溶液中 ， 而正極銅浸泡在含有 Cu2＋ 的電解質(zhì)溶液中 。 ? ② 電極材料的選擇 ? 在原電池中 ， 選擇還原性較強的物質(zhì)作為負極；氧化性較強的物質(zhì)作為正極 。 并且 ，原電池的電極必須導(dǎo)電 。 電池中的負極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng) ， 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 H CH4等 )。 ? (3)按要求畫出原電池裝置圖 。 ? 如根據(jù)以下兩反應(yīng)設(shè)計的原電池： 原理 負 極 正極 電解質(zhì)溶液 電極反應(yīng) 2FeCl3＋Cu=== 2FeCl2＋CuCl2 Cu C(Fe3＋ ) FeCl3 負極： Cu－2e－===Cu2＋ 正極： 2Fe3＋ ＋ 2e－===2Fe2＋ 原理 負 極 正極 電解質(zhì)溶液 電極反應(yīng) 2H2＋ O2 2H2O Pt(H2) Pt(O2) KOH 負極： 2H2＋4OH－ － 4e－ ===4H2O 正極： O2＋2H2O＋ 4e－===4OH－ ? 靈犀一點： ? ① 應(yīng)用原電池原理可以判斷兩種金屬活潑性的強弱 ， 但同時要注意電解質(zhì)溶液的選擇 。 ? ② 應(yīng)用原電池原理可以設(shè)計任一自發(fā)的氧化還原反應(yīng)的電池 ， 但有的電流相當(dāng)微弱 。同時要注意電解質(zhì)溶液不一定參與反應(yīng) ，如燃料電池 ， 水中一般要加入 NaOH、H2SO4或 Na2SO4。 ? 【 案例 2】 (2020福建理綜 )控制適合的條件 ， 將反應(yīng) 2Fe3＋ ＋ 2I－ 2Fe2＋ ＋ I2設(shè)計成如下圖所示的原電池 。 下列判斷不正確的是 ( ) ? A． 反應(yīng)開始時 ， 乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) ? B． 反應(yīng)開始時 ， 甲中石墨電極上 Fe3＋ 被還原 ? C． 電流計讀數(shù)為零時 ， 反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài) ? D． 電流計讀數(shù)為零后 ， 在甲中溶入 FeCl2固體 ， 乙中石墨電極為負極 ? 【 解析 】 本題中涉及帶有鹽橋的原電池 ，鹽橋可使氧化還原反應(yīng)在不同反應(yīng)容器中同時發(fā)生 ， 大大提高電流效率 。 但其工作原理和不帶鹽橋的原電池的一樣 ， 即負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng) ， 正極得電子發(fā)生還原反應(yīng) 。 ? 對于本題 ， 甲中石墨作正極 ， 發(fā)生還原反應(yīng) ， 電極反應(yīng)式為 2Fe3＋ ＋ 2e－ ===2Fe2＋ ；乙中石墨作負極 ， 發(fā)生氧化反應(yīng) ， 電極反應(yīng)式為 2I－ － 2e－ ===I2。 當(dāng)反應(yīng)達到平衡時 ，正逆反應(yīng)速率相等 ， 此時電路中電流強度的和為零 ， 故靈敏電流計的讀數(shù)為零 ， 選項 A、 B、 C均正確 。 當(dāng)靈敏電流計讀數(shù)為零后 ， 在甲中再溶入 FeCl2固體 ， 導(dǎo)致化學(xué)平衡逆向移動 ， 即把該反應(yīng)的逆反應(yīng)設(shè)置成原電池 ， 甲中石墨作負極 ， 發(fā)生氧化反應(yīng) ， 電極反應(yīng)式為 2Fe2＋ － 2e－ ===2Fe3＋ ；乙中石墨作正極 ， 發(fā)生還原反應(yīng) ， 電極反應(yīng)式為 I2＋ 2e－ ===2I－ ， D錯 。 ? 【 答案 】 D ? 【 規(guī)律技巧 】 氧化還原反應(yīng)與原電池的關(guān)系： ? (1)在原電池中發(fā)生的反應(yīng)均是通常情況下能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng) ， 反之 ， 理論上能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)均可以設(shè)計成原電池的反應(yīng) 。 將一個氧化還原反應(yīng)變成原電池反應(yīng) ， 就是使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個電極上發(fā)生 ， 電子的轉(zhuǎn)移通過連接兩電極的導(dǎo)線來完成 。 ? (2)以 Zn和稀 H2SO4的反應(yīng)與銅鋅原電池比較： ? 相同點：二
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