1、理解原电池的构成、工作原理及应用,能写出电极反应和电池反应方程式。2、了解常见化学电源的种类及其工作原理。
一、原电池概念及原理1、原电池的概念原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是发生氧化还原反应。2、构成条件及判断①一看反应看是否有能自发进行的氧化还原反应发生一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应。②二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。③三看是否形成闭合回路。形成闭合回路需三个条件:a.电解质溶液;b.两电极直接或间接接触;c.两电极插入电解质溶液。图示如下
3.原电池工作原理示意图以铜锌原电池为例
f(1)反应原理电极名称电极材料电极反应反应类型电子流向电流方向电解质溶液中离子流向盐桥中离子流向电池反应方程式负极锌片Z
-2eZ
氧化反应由锌片沿导线流向铜片由铜片沿导线流向锌片电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移盐桥中含有饱和KCl溶液,K移向正极,Cl移向负极Z
+CuZ
+Cu
2+2++--2+2+
正极铜片Cu+2eCu还原反应
-
【特别提醒】盐桥的组成和作用①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。②盐桥的作用:A.连接内电路,形成闭合回路;B.平衡电荷,使原电池不断产生电流。(2)两个装置的比较图Ⅰ中Z
在CuSO4溶液中直接接触Cu,会有一部分Z
与Cu直接反应,该装置中既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高。图Ⅱ中Z
和CuSO4溶液分别在两个池中,Z
与Cu不直接接触,不存在Z
与Cu直接反应的过程,所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定,且持续时间长。(3)原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示:
2+2+2+2+
f(4)原电池中的三个方向①电子方向:从负极流出沿导线流入正极;②电流方向:从正极沿导线流向负极;③离子的迁移方向:电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。【说明】①在原电池装置中,电子由负极经导线流向正极,阳离子在正极上获得电子,通过电路中的电子和溶液中的离子的移动而形成回路,传导电流,电子并不进入溶液也不能在溶液中迁移。②原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同,相加便得到总反应方程式。③阴离子要移向负极,阳离子要移向正极。这是因为:负极失电子,生成大量阳离子积聚在负极附近,致使该极附近有大量正电荷,所以溶r