化学自习室移动版

首页>必修二>化学反应与能量>注解与辨疑z>

原电池中的七个“不一定”

原电池的形成条件是原电池教学中的一个重要内容,但教材中并没有明确的答案,不同教师或资料上的说法也不一致,总体说来有以下几条:一是要有两个活泼性不同的电极(金属或碳棒),相对活泼的为负极,不活泼的为正极;二是能够发生自发的氧化还原反应;三是有电解质溶液(还有的说明电解质溶液要与电极反应);四是要有导线形成闭合电路。受中学阶段化学知识的限制,不可能把原电池的原理解释得很清楚,但对于原电池条件的理解,一定要认识到如下几个“不一定”,不能机械记忆。

一、氧化还原反应不一定都能形成原电池

原电池是将化学能转化为电能的装置,因此构成原电池的反应一定是氧化还原反应,因为只有氧化还原反应才有电子转移,才能通过反应将化学能转变为电能。但并不是所有的氧化还原反应都能构成原电池,如反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),因为该反应是吸热反应。因此,只有自发的、放热的氧化还原反应才能形成原电池。如锌与硫酸反应,甲烷与氧气反应等。

二、自发反应并不一定不需要条件

对于自发的理解有一定困难,锌与硫酸的置换反应是自发的氧化还原反应,但不是所有自发反应都不需要条件,如CO、H2等在O2中燃烧是自发的,但需要点燃。因此CO、H2可以与O2的组成燃料电池。当然,CO、H2在O2中燃烧与燃料电池工作时的现象是不一样的,燃烧时,会放出热量产生淡蓝色火焰等,而燃料电池工作时没有这些现象,产生的是电流。

三、负极不一定都比正极活泼

原电池的负极能够在反应中失去电子,但并不一定比正极活泼,如将Mg、Al和NaOH溶液组成原电池,由于Mg不能与NaOH溶液反应,而Al能失去电子变成AlO2,因此,铝是负极、镁是正极。再如将铁、铜与浓硝酸组成原电池,由于铁在浓硝酸中钝化不能继续反应,铜能与浓硝酸反应,故铜为负极而铁为正极。

四、负极不一定与电解质溶液反应

自发反应可以是负极与原电池中的电解质溶液进行的反应,如铜、锌与稀硫酸组成的原电池中,负极锌能够与硫酸反应。但原电池的负极不一定都能与电解质溶液反应,如在氢氧燃料电池中,负极H2就不能与作为电解质溶液的酸(或碱)反应。在钢铁的吸氧电化学腐蚀中,负极铁也不与电解质溶液反应。可以推断,在铜、锌与稀硫酸组成的原电池中,如果将稀硫酸改为饱和食盐水,同样也能形成原电池,但锌并不能与食盐水反应。在此类原电池中能进行,负极为活泼金属失去电子,正极有O2参与反应:2H2O + O2 +4e-=4OH

五、正极不一定都不参与反应

在Cu—H2SO4—Zn组成的原电池中,正极铜不参与反应,电极反应式为2H+2e- =H2↑,很多原电池的正极材料本身都不参与反应,但也有不少正极材料本身参与反应。如铅蓄电池中,正极为PbO2,放电时的电极反应式为PbO2 +4H+2e- + SO42 =PbSO4+2H2O。

六、原电池的正、负极不一定活泼性不同

如在燃料电池中,正、负电极都可以用石墨碳棒,这是因为在燃烧电池中,石墨碳棒仅仅是电极材料,起到导电作用,并不参与电极反应。

七、构成原电池不一定需要外接导线

原电池通常需要外接导线形成闭合电路,但有一类称之为微电池的原电池,不需要外接导线,而是正、负极在电解质溶液中直接形成原电池。如前面提到的钢铁的电化学腐蚀,负极铁和正极碳(杂质)在电解质溶液中直接构成原电池,相当于原电池短路的情况。微电池现象非常普遍,例如粗锌与稀硫酸反应比纯锌快,就是因为粗锌中的杂质、锌和稀硫酸构成了原电池。同样的道理,在铁与稀硫酸反应的实验中,如果往稀硫酸中滴加几滴CuSO4溶液,会使反应速率加快。

(责任编辑:化学自习室)
说点什么吧
  • 全部评论(0
    还没有评论,快来抢沙发吧!