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锌跟盐酸反应,铜不跟盐酸反应.当把锌片、铜片插入盐酸并用导线连接起来,就形成了原电池,这是众所周知的.那么,铜和银都不跟盐酸反应,铜和银在盐酸里能不能形成原电池呢?
[实验一]:用导线把铜片、电流计(mA)、银片依次串联起来.再把铜片、银片插入盐酸溶液中,这时电流计的指针发生了偏转.
电流计的指针发生了偏转,说明有电流通过.原电池是把化学能变成电能的装置,因而铜片、银片在盐酸里发生了原电池反应.这种原电池反应是怎样发生的呢?
我们知道铁跟水在常温下也是不起反应的,但钢铁在常温下确是与水反应的(电化腐蚀).这是因为发生了原电池反应,也就是在形成原电池的条件下,铁与水在常温下可以发生反应.反应的形成可以作如下解释:
水中溶有O2,Fe和Fe2+、O2与OH-形成了两个半电池.
Fe2+/Fe 标准电极电位 -0.409
O2/OH- 标准电极电位 +0.401
两个半电池的电位一高一低,就能构成原电池.电位低的为原电池的负极、电位高的为正极.O2/OH-要有依托,钢铁中的碳(石墨状)就是它的依托.因而,铁为负极、碳为正极,水膜是电解质溶液.
负极:Fe Fe - 2e = Fe2+
正极:碳 O2 + 2H2O + 4e = 4OH-
总反应式:2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2
钢铁的吸氧腐蚀就是这样的.
对铜、银在盐酸溶液中形成的原电池,可作如下解释:
在盐酸中溶有氧气.
Cu2+/Cu 标准电极电位 +0.3402
O2/OH- 标准电极电位 +0.401
这两个半电池有电位差,因而能形成原电池.O2/OH-半电池在银片上发生.
负极:(Cu) Cu - 2e=Cu2+
正极:(Ag) O2 + 2H2O+4e = 4OH-
总反应式:2Cu+2H2O + O2 = 2Cu(OH)2
Cu(OH)2又被盐酸溶解,Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O
因而,铜、银在盐酸里的原电池反应发生后,盐酸溶液就溶入了Cu2+离子.
[实验二]:把实验一的装置放置数小时,观察溶液的颜色,并取出作电解质溶液的盐酸少许,加入试管里再加入饱和硫化钠溶液.
这时的盐酸已略显绿色.当加入饱和硫化钠溶液后有黑色不溶物产生.这是因为Cu2++S2-=CuS↓
综上可知,用导体连接起来的铜和银在盐酸里能够发生原电池反应.即使在水和其它电解质溶液里,只要溶有氧气也是可以发生原电池反应的.
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