1.定義:將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
2.工作原理:
以銅-鋅原電池為例
(1)裝置圖:
(2)原理圖:
3.實(shí)質(zhì):化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
4.構(gòu)成前提:能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
5.電極反應(yīng):
負(fù)極:失去電子;氧化反應(yīng);流出電子
正極:得到電子;氧化反應(yīng);流入電子
6.原電池正負(fù)極判斷的方法:
①由組成原電池的兩級材料判斷,一般是活潑金屬為負(fù)極,活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。
②根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷,電流是由正極流向負(fù)極,電子流動方向是由負(fù)極流向正極。
③根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向移動方向,在原電池的電解質(zhì)溶液中,陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極。
④根據(jù)原電池兩級發(fā)生的變化來判斷,原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。
⑤X極增重或減重:X極質(zhì)量增加,說明溶液中的陽離子在X極(正極)放電,反之,X極質(zhì)量減少,說明X極金屬溶解,X極為負(fù)極。
⑥X極有氣泡冒出:發(fā)生可析出氫氣的反應(yīng),說明X極為正極。
⑦X極負(fù)極pH變化:析氫或吸氧的電極發(fā)生反應(yīng)后,均能使該電極附近電解質(zhì)溶液的pH增大,X極附近的pH增大,說明X極為正極。
原電池中的電荷流動:
在外電路(電解質(zhì)溶液以外),電子(負(fù)電荷)由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線(包括電流表和其他用電器)流向正極,使負(fù)極呈正電性趨勢、正極呈負(fù)電性趨勢。在內(nèi)電路(電解質(zhì)溶液中),陽離子(帶正電荷)向正極移動,陰離子 (帶負(fù)電荷)向負(fù)極移動。這樣形成了電荷持續(xù)定向流動,電性趨向平衡的閉合電路。
相關(guān)高中化學(xué)知識點(diǎn):電解池原理
電解池:
(1)電解:使電流通過電解質(zhì)溶液且在陰、陽極兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程叫電解。
(2)裝置:電解池(電解槽)
(3)特點(diǎn):將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。
形成條件:①與電源相連的兩個(gè)電極,②電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì),③形成閉合回路
(4)陰離子放電順序:S2->I->Br->Cl->OH->SO42->NO3->F- 陽離子放電順序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
(5)電解時(shí)溶液pH值的變化規(guī)律電解質(zhì)溶液在電解過程中,有時(shí)溶液pH值會發(fā)生變化。判斷電解質(zhì)溶液的pH值變化,有時(shí)可以從電解產(chǎn)物上去看。
①若電解時(shí)陰極上產(chǎn)生H2(消耗H+),陽極上無O2產(chǎn)生,電解后溶液pH值增大;
②若陰極上無H2,陽極上產(chǎn)生O2,則電解后溶液pH值減;
③若陰極上有H2,陽極上有O2,且(相當(dāng)于電解水),則有三種情況:
a如果原溶液為中性溶液,則電解后pH值不變;
b如果原溶液是酸溶液,則pH值變;
c如果原溶液為堿溶液,則pH值變大;
④若陰極上無H2,陽極上無O2產(chǎn)生,電解后溶液的pH可能也會發(fā)生變化。如電解CuCl2溶液(CuCl2溶液由于Cu2+水解顯酸性),一旦CuCl2全部電解完,pH值會變大,成中性溶液。
(6)電解反應(yīng)類型:從參加反應(yīng)的物質(zhì)來分電解反應(yīng)可分成五類:
①H2O型:實(shí)質(zhì)是電解水。如電解硝酸鈉、氫氧化鈉、硫酸等溶液。
②溶質(zhì)型:溶質(zhì)所電離出來的離子發(fā)生氧化還原,如電解氯化銅、溴化氫等溶液。
③硫酸銅溶液型:電解產(chǎn)物是金屬、氧氣與酸。如電解硫酸銅溶液生成單質(zhì)銅、氧氣和硫酸,電解硝酸銀溶液時(shí)生成單質(zhì)銀、氧氣和硝酸。
④氯化鈉溶液型:電解產(chǎn)物是非金屬單質(zhì)、氫氣與堿。如電解氯化鈉溶液時(shí)生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉,電解溴化鉀溶液時(shí)生成溴單質(zhì)、氫氣和氫氧化鉀。
⑤電鍍型:鍍層金屬作陽極,陽極反應(yīng)是:M-ne-=Mn+,鍍件作陰極,陰極反應(yīng)是:Mn++ne-=M。(電解精煉與電鍍,實(shí)質(zhì)上是相同的)
原電池、電解池、電鍍池的比較:
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