通过氧化还原反应而产生电流的装置称为原电池,也可以说是将化学能转变成电能的装置。有的原电池可以构成可逆电池,有的原电池则不属于可逆电池。

1.什么是原电池

原电池、电解池都以发生在电子导体(如金属)与离子导体(如电解质溶液)接触界面上的氧化还原反应为基础。 

 

原电池放电时,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。例如铜锌原电池又称丹尼尔电池,其正极是铜极,浸在硫酸铜溶液中;负极是锌板,浸在硫酸锌溶液中。两种电解质溶液用盐桥连接,两极用导线相连就组成原电池。平时使用的干电池,是根据原电池原理制成的。

 

1.什么是原电池

(图片来源于网络)

 

2.原电池工作原理

原理:

原电池反应属于放热的反应,一般是氧化还原反应,但区别于一般的氧化还原反应的是,电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的,而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应,电子通过外电路输送到正极上,氧化剂在正极上得电子发生还原反应,从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路,使两个电极反应不断进行,发生有序的电子转移过程,产生电流,实现化学能向电能的转化。

 

但是,需要注意,非氧化还原反应一样可以设计成原电池。从能量转化角度看,原电池是将化学能转化为电能的装置;从化学反应角度看,原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经外接导线传递给氧化剂,使氧化还原反应分别在两个电极上进行。

 

 

3.原电池应用

应用:

1、直接转换成电能输出的装置。又称化学电池。由于各种型号的原电池氧化还原反应的可逆性很差,放完电后,不能重复使用,故又称一次电池。它通常由正电极、负电极、电解质、隔离物和壳体构成,可制成各种形状和不同尺寸,使用方便。广泛用于工农业、国防工业和通信、照明、医疗等部门,并成为日常生活中收音机、录音机、照相机、计算器、电子表、玩具、助听器等常用电器的电源。原电池一般按负极活性物质(如锌、镉、镁、锂等)和正极活性物质(如锰、汞、二氧化硫等)分为锌锰电池、锌空气电池、锌银电池、锌汞电池、镁锰电池、锂氟化碳电池、锂二氧化硫电池等。锌锰电池产量最大,常按电解质分为氯化铵型和氯化锌型,并按其隔离层分为糊式电池和低极电池。以氢氧化钾为电解质的锌锰电池,由于其负极(锌)的构造与其他锌锰电池不同而习惯上另作一类,称为碱性锌锰电池,简称碱锰电池,俗称碱性电池。

 

2、金属的腐蚀与防护

①改变金属内部结构(如把钢中加Cr、Ni制成不锈钢)

②在金属表面覆盖保护层

a、在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。

b、用电镀、热镀、喷镀的方法,在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属。

c、用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。(表面钝化)

③电化学保护法

a、外加电流的阴极保护法(把被保护的设备与外接电源的负极相连)

b、牺牲阳极的阴极保护法(被保护的设备与活泼的金属相连接)

 

3、判断金属的活泼性

 

4、加快反应速率