如何学好单液原电池的原理知识,原电池工作原理总结
一般说来,反应物价格低廉,生成物价格高,只要工艺不复杂,就会有经济效益,这是最简单的思路。如果化学反应放热,则可以利用反应热为我们所用;如果化学反应中有电子转移即化学反应是氧化还原反应,则可能设计成原电池,为我们提供电能。
今天我们谈的是一个最简单的装置,原电池中的单液电池,如下图所示:
这样的一个装置,会有怎样的现象呢?
如果你观察过这个实验,会注意到有两个主要的现象:一是铜片表面有气泡产
化学反应纷繁复杂,什么样的化学反应能够为我们所用,需要具体问题具体分析。
一般说来,反应物价格低廉,生成物价格高,只要工艺不复杂,就会有经济效益,这是最简单的思路。如果化学反应放热,则可以利用反应热为我们所用;如果化学反应中有电子转移即化学反应是氧化还原反应,则可能设计成原电池,为我们提供电能。
今天我们谈的是一个最简单的装置,原电池中的单液电池,如下图所示:
这样的一个装置,会有怎样的现象呢?
如果你观察过这个实验,会注意到有两个主要的现象:一是铜片表面有气泡产生,二是电流计指针发生偏转。
而你已知的事实是,两种金属中的铜与稀硫酸不反应,锌与稀硫酸可以发生如下的反应:
Zn H2SO4 = ZnSO4 H2↑,那么,怎么理解上述的实验现象呢?
锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,那气泡就应该在锌片上冒出,为什么会在铜片表面冒出呢?这可能是同学们在学习原电池时遇到的最困惑的问题。
我们来分析第二个现象。电流计指针发生偏转,说明有电流通过电流计,这是物理学告诉我们的电学知识。电流是带电粒子的定向移动,对于这个装置,带电粒子是什么呢?显然不会是带正电的粒子,而带负电的粒子又一定不会是硫酸根离子这样的粒子,至此能确定定向移动的粒子一定是电子,这就是我们思维的结果。
既然是电子在定向移动,那是从锌这一极流向铜这一极还是相反呢?如果用的电流计可以指示电流的方向,则可以直观的告诉我们电流的方向是从铜到锌这个方向,电子流向则相反。
如果电流计不能指示我们电流的方向,我们又该怎样分析呢?
锌、铜都是金属,都能失去电子发生还原反应,但锌铜相比,显然失电子能力锌大于铜。所以,电子的流向是从锌到铜,发生的反应可以表示为:Zn – 2e- = Zn2 。这种理性思维和实验现象是一致的了。对于喜欢学习的人说,这种结果令人愉悦!
由于电子从锌流向了铜,那铜这一极就会有大量电子云集。而周围的稀硫酸电离出的氢离子就会获得电子而变成氢原子,两个氢原子就会变成一个氢分子,大量的氢分子聚集成氢气的气泡从铜片上冒出来,反应可以表示为:2H 2e- = H2↑。
整个变化中,铜片没有参与化学反应,将铜片换成银、石墨等,都不会影响上面的反应本质。当然,如果将铜片换成镁带,因为镁比锌更易于失去电子,会发生镁失去电子的反应,锌就与上例中铜的角色一致而不会参与化学反应了。
至此,上面装置中发生的各种变化、产生的现象和产生现象的原因,都得到了从感性到理性的认识。
我们小结一下:上面的装置,有两个活泼性不同的电极,当置于电解质溶液中时发生了一个自发的氧化还原反应,两个电极由导线连接成一个闭合的回路,电路中就有电流通过了。电解质溶液中的离子移动的方向则是氢离子移向正极,硫酸根离子移向负极(与回路中粒子移动的方向一致)。这样的装置,就是原电池。
其原理是:相对活波的一极发生失去电子的氧化反应(Zn – 2e-= Zn2 ),相对不活泼的一极发生还原反应(2H 2e- = H2↑),这个还原反应是电解质溶液中的某种微粒发生的,电极本身没有发生反应。
总的反应是:Zn 2H = Zn2 H2↑
通过上面的学习,我们找到了观察认识原电池的基本思路即观察两个电极的活泼性和电解质溶液的成分,考虑会发生怎样的氧化还原反应,活泼电极是负极,本身参与反应(失去电子的氧化反应),不活波的一极是正极,本身不反应,电解质溶液中的某些成分发生还原反应。
下面的装置,你如何分析呢?
以上谈的是单液电池。这种原电池,由于极化现象(这个同学们还需要后续学习理解)不能连续提供电能,所以就有了双液电池,如下图:
双液电池有什么优点,其原理如何,我们以后再谈。
化学原电池如何学?
我是高中生,我建议你先做好笔记,老实说这方面对思维能力要求不高,但一旦要细心,因为在不同的环境下(如碱性或酸性)发生的原电池反应是不同的,必须记几个难的方程,如有关Pb和PbO2在硫酸当电解质时的方程,还有关于镍的也了解一下。注意大部分反应都是氧化还原反应,所以一定要确定电子的得失,氧化剂还原剂。高频考点
还有一句口诀:电解看电极,电极看阳极,阳极看是否为惰性电极,若为惰性电极,则溶液里的离子放电;若为非惰性电极,则电极亲自放电。
我还在上高中,学的比较浅,只够用来考试。前些日子去了南师大学了一些大学化学,比较杂。总体感觉下来很难,如果你是大学生,我建议你去江苏化工网看看今年化学竞赛的辅导教材,对你们大学生可能还比较基础。高中生千万不要看,真的,考试不可能考
原电池的原理是什麽?
一、原电池的工作原理1.定义:
从能量转变看,原电池是将化学能转化为
电能的装置。从理论上说,任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。
2.电极名称:相对活泼的电极为负极
相对不活泼的电极为正极
3.电极反应:负极:失电子的氧化反应
正极:得电子的还原反应
4.构成原电池的条件
(1)自发进行反应(指总反应自发进行)
(1)活泼性不同的两种
金属
(可以是金属和金属、金属和非金属、金属与金属氧化物等)
(2)电解质溶液
(4)形成
闭合
回路。
5.定向移动方向:电子、离子
“负极出电子,电子回正极”
6.
双液原电池的工作原理
(1)盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻,胶冻的作用是防止管中溶液流出
(2)盐桥的作用是什么?
盐桥的作用:
(1)形成闭合回路。
(2)平衡电荷。
可提供定向移动的阴阳离子,使由它连接的两溶液保持电中性,盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移,使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。
导线的作用是传递电子,沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。
(3)双液原电池的优点:
能产生持续、稳定的电流。
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