《化学反响原理》——33、原电池的事情原理
第四章 化学反响与电能
第一节 原电池
33原电池的事情原理
化学厘革的同时伴随有能量的转化，并依照质能守恒定律。
原电池是将化学能转化为电能的安装，电解池是将电能转化为化学能的安装。
电化学的反响都是在电子导体（如金属）与离子导体（如电解质）交往界面上产生氧化复原反响。
古代生存中种种化学电源，如手机、电脑、电动车所用的化学电源，都是依据原电池的原理制造。
一、原电池的事情原理
我们以前学习过铜锌原电池。以锌作负极、铜作正极，硫酸铜溶液作电解质溶液，其事情原理为：
实行中发觉这种电池不克不及持续、安定地事情，电流会渐渐衰减。其缘故是负极区与正极区没有离隔，氧化反响和复原反响也没有离隔，金属锌与硫酸铜溶液直接交往，会与铜离子产生氧化复原反响，致使电池事情听从下降。
可用盐桥（装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在此中自在挪动，即可导电）将电解质分开成负极区和正极区，变小氧化反响和复原反响的互相影响，提高其事情听从。
实行：使用盐桥的铜锌原电池
实行利用：
如图，将置有锌片的硫酸锌溶液和置有铜片的硫酸铜溶液用一个盐桥毗连起来，然后将锌片和铜片用导线毗连，并在正中串联一个电流表，察看征象。取出盐桥，察看电流表的指针有何厘革。
实行征象和结论：
连通电流表，电流表的指针偏转，分析有电流畅过。取出盐桥，电流表的指针加到零刻度，分析没有电流产生。铜片上有气泡，锌片渐渐溶解。
分析：
铜锌原电池事情时，负极的金属失电子成为锌离子，进入溶液，电子从金属锌经过外电路中的导线流向正极，在正极上铜离子得电子，天生金属铜沉淀在正极上。
盐桥中的氯离子与电流流向相反，移向硫酸锌溶液即负极区，钾离子与电流流向一律，移向硫酸铜溶液即正极区。
如此氧化反响、复原反响持续举行，原电池不休地产生电流。
其电极反响（半反响）式与不加盐桥时相反。
小结：
1、原电池的界说
将化学能转化为电能的安装。
2、原电池的构成条件
①两个电极：用于离子导体和电子导体的交往界面上转达电子，即导电。
②电解质：传导阴、阳离子，即导电，可以是电解质溶液、熔融态电解质或固态电解质。
③闭合回路：电流的流畅，不克不及断路。
④盲目的氧化复原反响。
3、原电池的事情原理
①包含两个半电池，分散产生氧化反响和复原反响两个半反响。
负极：产生失电子的氧化反响，寻常复原性强的物质失电子。
正极：产生得电子的复原反响，寻常氧化性强的物质得电子。
原电池输入电能的才能，取决于构成原电池的反响物的氧化复原才能（氧化剂的氧化性越强、复原剂的复原性越强，原电池的电压寻常越高）。
②电流的流向：正极→外电路→负极→内电路→正极。
电子的流向：负极→外电路→正极。
内电路（电解质）中阳离子的挪动朝向与电流流向一律，阴离子的挪动朝向与电流流向相反。
③原电池事情时，负极上失电子数与正极上得电子数相称，即得失电子守恒。
电解质中电荷必需守恒。
单位时间内，经过闭合回路中随意一个横截面上的电量相称。
4、原电池的计划
寻常，能盲目产生的氧化复原反响均可计划成原电池。其计划思绪为：
①将氧化复原反响拆成氧化反响和复原反响两个半反响，即取得两个电极反响式。
②依负极反响式选择切合的质料作负极，寻常负极为相对较生动的金属；选择相对不生动的金属或惰性质料（如石墨）作正极。
团结电极反响选择切合的电解质。
③用导线毗连两个电极，并插进电解质中构成闭合回路。假如必要，可使用盐桥。
例：将氧化复原反响
计划成原电池。
写出电极反响式：
5、原电池的分析
分析思绪：
①察看电池的布局，包含电极、电解质、外电路、电极上反响和天生的物质等。
②推断电极
依电极反响：产生失电子的氧化反响的电极是负极，有元素化合价上升；产生得电子的复原反响的电极是正极，有元素化合价低落。
依闭合回路中电流、电子、离子的挪动朝向推断。
依电极质料的生动性推断：寻常，相对较生动的金属作负极。
依反响征象推断：如，有氢气天生或金属析出的电极是正极，本身质量减小（被腐化）的电极是负极。
③写电极反响式：注意电解质情况，恪守质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒。
例：硝酸汞和碘化钾溶液殽杂后会天生赤色的碘化汞沉淀，为了探求硝酸汞和碘化钾溶液之间可否产生氧化复原反响，研讨职员计划了如图的实行安装，后果电流表指针产生了偏转，下列分析准确的是( )
A．如图安装的电流朝向是从C1到C2
B．C1是负极，产生的反响是
C．盐桥中的向C1电极挪动
D．安装产生的总反响是
答案：B。
分析：
从实行征象知有电流产生，构成了原电池。碘离子在负极失电子天生碘单质；汞离子在正极得电子天生金属汞，其电极反响式、总反响式分散为：
外电路中的电流从正极流向负极，阳离子的挪动朝向与电流流向一律。
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