1.概念:原电池是把化学能转化为电能的装置。
2.构成条件
电极
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两电极为导体,且存在活动性差异,一般活动性较强的金属做负极,活动性较弱的金属或非金属导体做正极
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溶液
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有电解质溶液
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回路
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形成闭合回路,即满足:(1)两电极直接接触(靠在一起)或间接接触(用导线相连);(2)两电极插入电解质溶液中
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本质
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自发的氧化还原反应
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构成条件可概括为“两极一液一线一反应”。
二、原电池的工作原理(以锌铜原电池为例)
电极名称
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负极
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正极
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电极材料
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Zn
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Cu
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电极反应
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Zn-2e-===Zn2+
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Cu2++2e-===Cu
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反应类型
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氧化反应
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还原反应
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电子流向(外电路)
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由负极沿导线流向正极
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离子流向(内电路)
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阴离子向负极移动,阳离子向正极移动;盐桥(含饱和KCl溶液)中离子流向:K+移向正极,Cl-移向负极
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电池反应(离子方程式)
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Zn+Cu2+===Zn2++Cu
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两类装置
的不同点
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装置Ⅰ:还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触,化学能既转化为电能,又转化为热能,造成能量损耗
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装置Ⅱ:还原剂Zn与氧化剂Cu2+不直接接触,化学能仅转化为电能,避免能量损耗,故电流稳定,持续时间长
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(1)盐桥原电池中半电池的构成条件:电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液,否则可能影响效果。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,①连接内电路,形成闭合回路;,②平衡电荷,使原电池不断产生电流。
三、原电池工作原理的四个应用
应用
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化学原理
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比较金属的活动性强弱
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原电池中,一般活动性较强的金属做负极,而活动性较弱的金属(或能导电的非金属)做正极,如有两种金属A和B,用导线将A和B连接后,插入稀硫酸中,一段时间后,若观察到A溶解,而B上有气泡逸出,则说明A做负极,B做正极,则一般情况下金属活动性:A>B
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续表
应用
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化学原理
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加快化学反应速率
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由于形成了原电池,导致化学反应速率加快,如Zn与稀硫酸反应制氢气时,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成CuZn稀硫酸原电池,加快反应速率
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用于金属的防护
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使需要保护的金属制品做原电池的正极而受到保护,如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁,可用导线将其与一块锌块相连,形成原电池,使锌做原电池的负极被损耗,铁做正极而受到保护
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设计制作化学电源
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①首先将氧化还原反应分成两个半反应
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②根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液
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[自主检测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。