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yangyide7109的博客

 
 
 

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【转载】高中化学选修4的辅导十五  

2014-01-23 11:04:03|  分类: 化学辅导 |  标签: |举报 |字号 订阅

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关于原电池(上)

l      盐桥:将琼脂(也叫做琼胶)与饱和氯化钾溶液共热,形成粘液,趁热装入U形管,冷至室温,就成为果冻样半固体,倒放时不会流出来,(两端有多孔状封口物),但又可以导电。【确切的作用,要在学过《物理化学》时才能懂。】

l      琼脂:某些海藻(如石花菜)中的多糖,与水共热至沸,形成粘液,室温下形成凝胶。常作为微生物培养基的组分,果冻的主要成分。

l      在锌铜原电池(课本p71图4-1)【叫做丹尼尔电池】的外电路中,电子为什么会从锌流向铜?

要理解这个问题,需要先谈谈“电极”。将锌棒插入含有锌离子的溶液(如硫酸锌溶液)中【或将铜棒插入含有铜离子的溶液(如硫酸铜溶液)中】时,金属棒上的金属阳离子〈金属晶体是由金属阳离子和自由电子形成的〉就会进入溶液中【A】,溶液中的金属阳离子也会到了金属棒上【B】,这两个过程会达到平衡。对于活泼金属(如锌)来说,A大于B,这样一来,金属棒上就有了多余的负电荷(电子),溶液中(主要在金属棒周围)就有了多余的正电荷(金属阳离子);对于不活泼金属(如铜)来说,A小于B,这样一来,金属棒上就有了多余的正电荷(金属阳离子),溶液中(主要在金属棒周围)就有了多余的负电荷(酸根阴离子)。于是,在金属棒和它的溶液间就产生了电势(电位降)。金属棒和它的溶液合起来叫做电极,【如Zn/Zn2+,Cu/Cu2+。】金属棒和它的溶液间的电势叫做该电极的电极电势*。

在锌铜原电池中,如上所述,铜棒上有较高的正电位,锌棒上有较低的负电位。当用金属导线将它们连接时,在电场力的作用下,带负电荷的自由电子,就会向着电位较高的铜棒定向移动。

l  电极:在原电池[或电解池]中外电路的电子导体和内电路的离子导体交接的部分【下面谈的是原电池中的电极】,电子导体通常用金属或石墨,离子导体则是电子导体接触的电解质溶液。电极的写法*是:电子导体/离子导体中的相应离子。【/可以理解为接触面】如 Zn/Zn2+,Cu/Cu2+,Pt–H2/H+, Pt–O2/OH-,Pb–PbO2/SO42-……习惯上也把电极中的电子导体部分-即金属或石墨叫做电极,如铁电极,铜电极,铂电极,石墨电极等等。为了下面便于叙述,我们约定把电极中的电子导体部分-即金属或石墨叫做电极材料,以与前面所述的电极概念区分。

在原电池[或电解池]中,电路闭合时,电极上都会发生氧化反应或者还原反应。在化学中规定:发生氧化反应的电极叫做阳极;发生还原反应的电极叫做阴极。在物理学中规定:电源向外流出电流的电极叫做正极;流入电流的电极叫做负极。这样一来,在原电池中:向外电路中供出电子的电极是负极【物理】,因为在负极上发生氧化反应,所以,也可以叫做阳极【化学】;向外电路中供出电流(向外电路中接受电子)的电极是正极【物理】,因为在正极上发生还原反应,所以,也可以叫做阴极。

l      电极反应与电极反应式:在原电池[或电解池]中,某一个电极上发生的反应只是整个氧化还原反应的一半,所以叫做半反应式。这个半反应式就叫做电极反应式。两个电极上的电极反应式相加,(使得失电子数相平)就可以得到整个氧化还原反应的方程式(可能是离子方程式)。【所以,用整个氧化还原反应的方程式(离子方程式)减去一个电极的电极反应式,就可以得到另一个电极的电极反应式。】

负极:一般金属作为负极的电极材料时,通常是它失去电子,变为阳离子进入溶液;如果是铂或石墨作为负极的电极材料时,则它们不会参加反应,通常是有可燃性气体参加反应【燃料电池】;

正极:正极的电极材料不会参加反应,被还原的是溶液中的某种阳离子;或者从正极进入的氧化性气体【如氧气等】;或者是附着在正极材料上的氧化性固体物质【如二氧化铅】。

l      常见的几种电池:【仔细阅读以下内容,从中体会上述知识。】(电池表示方法:负极/电解质/正极   双竖线表示盐桥)

1、伏打电池:Zn/H2SO4/Cu

负极:Zn/Zn2+  电极反应式:Zn-2e-=Zn2+

正极:Cu-H2/H+  电极反应式:2H++2e-=H2

总方程式:(离子)Zn+2H+=Zn2++H2↑

          Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

2、丹尼尔电池:Zn/ZnSO4  CuSO4/Cu

 负极: 电极反应式:Zn-2e-=Zn2+ 【以下略去电极】

 正极: 电极反应式:Cu2++2e-=Cu

总方程式:(离子)Zn+Cu2+=Zn2++Cu

          Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

3、普通干电池:Zn/NH4Cl/MnO2-C

负极:Zn-2e-+H2O=ZnO+2H+ 【以下略去“电极反应式”字样】

正极:2MnO2+2e-+2H+=2MnO(OH)

总方程式:Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)

4、碱性干电池:Zn/KOH/MnO2-C

    负极:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

正极:2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-

总方程式:Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)

5、空气甲电池:Zn/KOH(30%)/O2-C

负极:2Zn-4e-+4OH-=2ZnO+2H2O

正极:O2+4e-+2H2O=4OH-

总方程式:2Zn+O2=2ZnO

 6、银锌纽扣电池:Zn/KOH/Ag2O-Fe

     负极:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

     正极:Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-

总方程式:Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag

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