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原電池知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)總結(jié)
從能量轉(zhuǎn)化角度看，原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置；從化學(xué)反應(yīng)角度看，原電池的原理是氧化還原反應(yīng)中的還原劑失去的電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞給氧化劑，使氧化還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行。下面是小編整理的原電池知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)總結(jié)，歡迎來參考！
1.原電池的定義
電能的把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檠b置叫做原電池。
2.原電池的工作原理
將氧化還原反應(yīng)中的還原劑失去的電子經(jīng)過導(dǎo)線傳給氧化劑，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行，從而形成電流。
3.構(gòu)成條件
兩極、一液(電解質(zhì)溶液)、一回路(閉合回路)、一反應(yīng)(自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng))。
4.正負(fù)極判斷
負(fù)極：電子流出的極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，一般較活潑的金屬做負(fù)極
正極：電子流入的極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，一般較不活潑金屬做正極
判斷方法：
①由組成原電池的兩極電極材料判斷:一般是活潑的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。
注意：Cu-Fe(Al)與濃HNO3組成的原電池以及Mg-Al與NaOH溶液組成的原電池例外。
②根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷:電流是由正極流向負(fù)極;電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。
③根據(jù)原電池兩極發(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)，其正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。
④根據(jù)現(xiàn)象判斷：溶解的電極為負(fù)極，增重或有氣泡放出的電極為正極
⑤根據(jù)離子的流動(dòng)方向判斷：在原電池內(nèi)的電解質(zhì)溶液，陽離子移向的極是正極，陰離子移向的極是負(fù)極。
5.電子、電流、離子的移動(dòng)方向
電子：負(fù)極流向正極
電流：正極流向負(fù)極
陽離子：向正極移動(dòng)
陰離子：向負(fù)極移動(dòng)
6.電極反應(yīng)式(以銅-鋅原電池為例)
負(fù)極(Zn)：Zn-2e-=Zn2+(氧化反應(yīng))
正極(Cu)：Cu2++2e-= Cu (還原反應(yīng))
總反應(yīng)： Zn+ Cu2+=Zn2++ Cu
7.原電池的改進(jìn)
普通原電池的缺點(diǎn)：正負(fù)極反應(yīng)相互干擾;原電池的電流損耗快。
①改進(jìn)辦法：
使正負(fù)極在兩個(gè)不同的區(qū)域，讓原電池的氧化劑和還原劑分開進(jìn)行反應(yīng)，用導(dǎo)體(鹽橋)將兩部分連接起來。
②鹽橋：
把裝有飽和Cl溶液和瓊脂制成的膠凍的玻璃管叫做鹽橋。膠凍的作用是防止管中溶液流出。
③鹽橋的作用：
鹽橋是溝通原電池兩部分溶液的橋梁。鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過程得以繼續(xù)進(jìn)行。導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。
a.鹽橋中的電解質(zhì)溶液使原電池的兩部分連成一個(gè)通路，形成閉合回路
b.平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流
④鹽橋的工作原理：
當(dāng)接通電路之后，鋅電極失去電子產(chǎn)生鋅離子進(jìn)入溶液，電子通過導(dǎo)線流向銅電極，并在銅電極表面將電子傳給銅離子，銅離子得到電子變成銅原子。鋅鹽溶液會(huì)由于鋅溶解成為Zn2+而帶上正電，銅鹽溶液會(huì)由于銅的析出減少了Cu2+而帶上了負(fù)電，從而阻止電子從鋅片流向銅片，導(dǎo)致原電池不產(chǎn)生電流。
鹽橋中的鉀離子進(jìn)入硫酸銅溶液，鹽橋中的氯離子進(jìn)入硫酸鋅溶液，使硫酸銅溶液和硫酸鋅溶液均保持電中性，使氧化還原反應(yīng)得以持續(xù)進(jìn)行，從而使原電池不斷產(chǎn)生電流。
【說明】鹽橋使用一段時(shí)間后，由于氯化鉀的流失，需要在飽和氯化鉀溶液中浸泡，以補(bǔ)充流失的氯化鉀，然后才能正常反復(fù)使用。
⑤原電池組成的變化：
原電池變化：改進(jìn)后的原電池由兩個(gè)半電池組成，電解質(zhì)溶液在兩個(gè)半電池中不同，兩個(gè)半電池中間通過鹽橋連接。
改進(jìn)后電池的優(yōu)點(diǎn)：原電池能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。
一、構(gòu)成原電池的條件構(gòu)成原電池的條件有：
（1）電極材料。兩種金屬活動(dòng)性不同的金屬或金屬和其它導(dǎo)電性（非金屬或某些氧化物等）；
（2）兩電極必須浸沒在電解質(zhì)溶液中；
（3）兩電極之間要用導(dǎo)線連接，形成閉合回路。說明：
①一般來說，能與電解質(zhì)溶液中的某種成分發(fā)生氧化反應(yīng)的是原電池的負(fù)極。②很活潑的金屬單質(zhì)一般不作做原電池的負(fù)極，如K、Na、Ca等。
二、原電池正負(fù)極的判斷
（1）由組成原電池的兩極材料判斷：一般來說，較活潑的或能和電解質(zhì)溶液反應(yīng)的金屬為負(fù)極，較不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正 極。但具體情況還要看電解質(zhì)溶液，如鎂、鋁電極在稀硫酸在中構(gòu)成原電池，鎂為負(fù)極，鋁為正極；但鎂、鋁電極在氫氧化鈉溶液中形成原電池時(shí)，由于是鋁和氫氧 化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，失去電子，因此鋁為負(fù)極，鎂為正極。
（2）根據(jù)外電路電流的方向或電子的流向判斷：在原電池的外電路，電流由正極流向負(fù) 極，電子由負(fù)極流向正極。
（3）根據(jù)內(nèi)電路離子的移動(dòng)方向判斷：在原電池電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。
（4）根據(jù)原電池兩極發(fā)生的化學(xué) 反應(yīng)判斷：原電池中，負(fù)極總是發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是發(fā)生還原反應(yīng)。因此可以根據(jù)總化學(xué)方程式中化合價(jià)的升降來判斷。
（5）根據(jù)電極質(zhì)量的變化判斷：原電池工作后，若某一極質(zhì)量增加，說明溶液中的陽離子在該電極得電子，該電極為正極，活潑性較弱；如果某一電極質(zhì)量減輕，說明該電極溶解，電極為負(fù)極，活潑性較強(qiáng)。
（6）根據(jù)電極上產(chǎn)生的氣體判斷：原電池工作后，如果一電極上產(chǎn)生氣體，通常是因?yàn)樵撾姌O發(fā)生了析出氫的反應(yīng)，說明該電極為正極，活動(dòng)性較弱。
（7）根據(jù)某電極附近pH的變化判斷
析氫或吸氧的電極反應(yīng)發(fā)生后，均能使該電極附近電解質(zhì)溶液的pH增大，因而原電池工作后，該電極附近的pH增大了，說明該電極為正極，金屬活動(dòng)性較弱。
三、電極反應(yīng)式的書寫
（1）準(zhǔn)確判斷原電池的正負(fù)極是書寫電極反應(yīng)的關(guān)鍵
如果原電池的正負(fù)極判斷失誤，電極反應(yīng)式的書寫一定錯(cuò)誤。上述判斷正負(fù)極的方法是一般方法，但不是絕對(duì)的，例如銅片和鋁片同時(shí)插入濃硝酸溶液中，由于鋁 片表明的鈍化，這時(shí)銅失去電子，是負(fù)極，其電極反應(yīng)為：負(fù)極：Cu －2e－ ＝ Cu2＋正極：NO3－ + 4H＋ + 2e－ ＝ 2H2O + 2NO2↑
再如鎂片和鋁片同時(shí)插入氫氧化鈉溶液中，雖然鎂比鋁活潑，但由于鎂不與氫氧化鈉反應(yīng)，而鋁卻反應(yīng)，失去電子，是負(fù)極，其電極反應(yīng)為：
負(fù)極：2Al + 8OH－－2×3e－ ＝2AlO2－ + 2H2O正極：6H2O + 6e－ ＝ 6OH－ + 3H2↑
（2）要注意電解質(zhì)溶液的酸堿性。在正負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)不是孤立的，它往往與電解質(zhì)溶液緊密聯(lián)系，如氫氧燃料電池有酸式和堿式，在酸溶液中， 電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH－，在堿溶液中，電極反應(yīng)式中不 能出現(xiàn)H+，像CH4、CH3OH等燃料電池，在堿溶液中碳（C）元素以CO32－離子形式存在，而不是放出CO2氣體。
（3）要考慮電子的轉(zhuǎn)移數(shù)目
在同一個(gè)原電池中，負(fù)極失去電子數(shù)必然等于正極得到的電子數(shù)，所以在書寫電極反應(yīng)時(shí)，一定要考慮電荷守恒。防止由總反應(yīng)方程式改寫成電極反應(yīng)式時(shí)所帶來的失誤，同時(shí)也可避免在有關(guān)計(jì)算中產(chǎn)生誤差。
（4）要利用總的反應(yīng)方程式
從理論上講，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池，而兩個(gè)電極反應(yīng)相加即得總反應(yīng)方程式。所以只要知道總反應(yīng)方程式和其中一個(gè)電極反應(yīng)，便可以寫出另一個(gè)電極反應(yīng)方程式。
四、原電池原理的應(yīng)用
原電池原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活、科學(xué)研究中具有廣泛的應(yīng)用。
1. 化學(xué)電源：人們利用原電池原理，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，制作了多種電池。如干電池、蓄電池、充電電池以及高能燃料電池，以滿足不同的需要。在現(xiàn)代生活、 生產(chǎn)和科學(xué)研究以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，電池發(fā)揮的作用不可代替，大到宇宙火箭、人造衛(wèi)星、飛機(jī)、輪船，小到電腦、電話、手機(jī)以及心臟起搏器等，都離不開各 種各樣的電池。2. 加快反應(yīng)速率：如實(shí)驗(yàn)室用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，用純鋅生成氫氣的速率較慢，而用粗鋅可大大加快化學(xué)反應(yīng)速率，這是因?yàn)樵诖咒\中含有雜質(zhì)，雜質(zhì)和鋅形成 了無數(shù)個(gè)微小的原電池，加快了反應(yīng)速率。3. 比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：一般來說，負(fù)極比正極活潑。4. 防止金屬的腐蝕：金屬的腐蝕指的是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使金屬失去電子變?yōu)殛栯x子而消耗的過程。在金屬腐蝕中，我們把不純的 金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)形成的原電池反應(yīng)而引起的腐蝕稱為電化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕又分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕：在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附一層薄薄的水 膜，里面溶解了少量的氧氣、二氧化碳，含有少量的H＋和OH－形成電解質(zhì)溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳形成了無數(shù)個(gè)微小的原電池，鐵作負(fù)極，碳作正極， 發(fā)生吸氧腐蝕：
2. 負(fù)極：2Fe －2×2e－ ＝2Fe2+
3. 正極： O2 + 4e－+ 2H2O ＝ 4OH－
電化學(xué)腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。因此可以用更活潑的金屬與被保護(hù)的金屬相連接，或者讓金屬與電源的負(fù)極相連接均可防止金屬的腐蝕。
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