38原电池原理与应用

38 原电池原理与应用一、原电池的工作本质：原电池本质为氧化还原反应，是将化学能转化为电能的装置。二、原电池的形成条件：1、两个活动性不同的电极，其中必有一种是金属(失电子)，另一种可以是金属，也可以是非金属(如石墨或金属氧化物)随着新型电池的出现，两电极也可以是相同的金属或非金属作导电物质，充入或附着氧化性与还原性的物质。2、电解质溶液(可以是酸、碱或中性；可以参与反应，也可以仅作导电物质)。3、两电极应与电解质溶液接触，同时两电极应该用导线相连或直接接触(形成闭合回路)。三、原电池工作原理：1、以铜锌原电池为例，稀硫酸为电解质溶液： ①、在稀硫酸溶液中插入锌片，发生反应：Zn+2H+ = Zn2++ H2↑ ②、向稀硫酸溶液中插入 Cu 片，无现象。③、当用导线将 Zn 片和 Cu 片连接起来之后，Cu 片周围放出气体，该气体为 H2。因为：当用导线将 Zn 片和 Cu 片连接起来之后，由于电子(e－)沿导线传递的速度远大于传给 H+的速度，所以电子即沿着导线到达 Cu 片，在 Cu板的表面聚集了一层带负电的电子，若导线连有一电流计，会观察到电流计的指针发生偏移。由于铜极表面带负电，必然吸引溶液中的阳离子(H )向 Cu 极移动。结果，H+在 Cu 板的表面得电子变为 H2逸出，而 Zn 片则氧化成 Zn2+。导线中有电子(即电流)通过，从而产生电能。Ⅰ、电极反应：(－)Zn 片 Zn－2 e－ = Zn2+(氧化反应)(+) Cu 片 2H+ + 2e－ = H2↑(还原反应)总反应：Zn+Cu2+==Zn2++Cu Ⅱ、流动方向 导线：电子由负极流出，经过导线，到达原电池的正极。 溶液中：H+由溶液向正极移动，Zn2+由负极向溶液扩散；SO42―由溶液向负极移动。2、若电解质溶液为中性溶液，如 H2O 或 NaCl 溶液，则负极仍然是 Zn 片(失电子)，Cu 片仍然是正极，但是正极发生的反应有所不同，溶在水中的氧得电子发生还原反应：(－)Zn 片 Zn－2 e－ = Zn2+(氧化反应) (+) Cu 片 2H2O + O2 + 4 e－ = 4OH－(还原反应)四、原电池的种类：原电池的种类大致分为：干电池(Zn—C 干电池)、银锌电池、氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等等。1、新型燃料电池的特点：① 将氧化剂(通常是 O2)、还原剂(可燃气体：H2、CO、CH4、可燃物钙、铝等)不断转入电池，同时将电极反应的产物不断排出电池。② 能量转化率高，可持续使用。③ 其燃烧产物不污染环境。2、原理：以氢氧燃料电池为例，说明： H2在氧气中燃烧：2H2 + O2 ==...