一、原电池的定义
把将化学能转变为电能的装置称为原电池。
二、原电池的构成条件
1.电极材料,两种活动性不同的金属或金属和其他导电的材料(非金属或某些氧化物等)。
2.两电极必须浸在电解质溶液中,两电极之间要用导线连接,形成闭合回路。
3.氧化还原反应自发进行(较活泼的金属电极材料能与电解质溶液发生氧化还原反应)。
三、原电池的工作原理
1.外电路中:较活泼金属材料作负极,失去电子,电子经外电路流向较不活泼金属或导体(正极),而使外电路中产生电流。
2.内电路中:电解质溶液内,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,使电流通过电解质溶液。
四、电极反应
以铜锌(稀硫酸)原电池为例,如图所示。
负极(锌)反应式:Zn-2e-===Zn2+,发生氧化反应;现象:锌不断溶解。
正极(铜)反应式:2H++2e-===H2↑,发生还原反应;现象:有气泡逸出。
总反应式:Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑。
五、金属的电化学腐蚀
1.电化学腐蚀
(1)条件:不纯的金属跟电解质溶液接触。
(2)反应:发生原电池反应。
(3)结果:较活泼的金属失去电子而被氧化。
2.钢铁的腐蚀
(1)条件
①电极:铁和少量碳形成两个电极。
②电解质溶液:水膜中含有少量H+和OH-及O2等气体。
(2)电极反应(以吸氧腐蚀为例)
①负极(Fe)反应式:2Fe-4e-===2Fe2+。
②正极(C)反应式:2H2O+O2+4e-===4OH-。
1.下列各装置露置在空气中,能在外电路获得电流的是( )
解析:选B。A项,两极的材料相同,不能形成原电池;C项,酒精是非电解质,不能形成原电池;D项,没有形成闭合回路,不能获得电流。
2.已知锌空气电池的电极反应如下:
锌电极:Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O;
石墨电极:O2+H2O+2e-===2OH-。
可以判断石墨电极是( )
A.负极,发生还原反应
B.正极,发生氧化反应
C.负极,发生氧化反应
D.正极,发生还原反应
解析:选D。锌空气电池中,失去电子的一极是负极,发生氧化反应,得到电子的一极是正极,发生还原反应。
3.家用炒菜铁锅用水清洗放置后,出现红棕色的锈斑,在此过程中不能发生的化学反应是( )
A.4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
B.2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2
C.O2+2H2O+4e-===4OH-
D.Fe-3e-===Fe3+
解析:选D。只考虑到Fe与O2在室温下不反应而错选B。洗过的铁锅在空气中放置,可发生吸氧腐蚀。电极反应式分别为负极:2Fe-4e-===2Fe2+,正极:O2+2H2O+4e-===4OH-;总反应式:2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2,而Fe(OH)2在空气中又易被氧化为Fe(OH)3。
1.构成原电池的必要条件
(1)具有活泼性不同的两个电极,或者是金属与石墨构成的两个电极,而且要求其中较活泼的金属能与电解质溶液发生氧化还原反应。
(2)电解质溶液:根据电极的性质选择合适的酸、碱或者盐作为电解质溶液,以利于电极发生化学反应。电解质溶液的作用:一是参与氧化还原反应,二是在溶液中构成闭合回路,起到导电的作用。
(3)形成闭合回路:外电路有导线导电,内电路有电解质溶液和电极导电(有时两个电极直接接触可以省略外