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关于原电池的注解

来源:未知作者:童建军 点击:所属专题: 原电池

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1.盐桥:将琼脂(也叫做琼胶)与饱和氯化钾溶液共热,形成粘液,趁热装入U形管,冷至室温,就成为果冻样半固体,倒放时不会流出来,(两端有多孔状封口物),但又可以导电。【确切的作用,要在学过《物理化学》时才能懂。】 2.琼脂:某些海藻(如石花菜)中的多糖,与水

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 1.盐桥:将琼脂(也叫做琼胶)与饱和氯化钾溶液共热,形成粘液,趁热装入U形管,冷至室温,就成为果冻样半固体,倒放时不会流出来,(两端有多孔状封口物),但又可以导电。【确切的作用,要在学过《物理化学》时才能懂。】

2.琼脂:某些海藻(如石花菜)中的多糖,与水共热至沸,形成粘液,室温下形成凝胶。常作为微生物培养基的组分,果冻的主要成分。

3.在锌铜原电池【叫做丹尼尔电池】的外电路中,电子为什么会从锌流向铜?

  要理解这个问题,需要先谈谈“电极”。将锌棒插入含有锌离子的溶液(如硫酸锌溶液)中【或将铜棒插入含有铜离子的溶液(如硫酸铜溶液)中】时,金属棒上的金属阳离子〈金属晶体是由金属阳离子和自由电子形成的〉就会进入溶液中【A】,溶液中的金属阳离子也会到了金属棒上【B】,这两个过程会达到平衡。对于活泼金属(如锌)来说,A大于B,这样一来,金属棒上就有了多余的负电荷(电子),溶液中(主要在金属棒周围)就有了多余的正电荷(金属阳离子);对于不活泼金属(如铜)来说,A小于B,这样一来,金属棒上就有了多余的正电荷(金属阳离子),溶液中(主要在金属棒周围)就有了多余的负电荷(酸根阴离子)。于是,在金属棒和它的溶液间就产生了电势(电位降)。金属棒和它的溶液合起来叫做电极,【如Zn/Zn2+,Cu/Cu2+。】金属棒和它的溶液间的电势叫做该电极的电极电势*。

  在锌铜原电池中,如上所述,铜棒上有较高的正电位,锌棒上有较低的负电位。当用金属导线将它们连接时,在电场力的作用下,带负电荷的自由电子,就会向着电位较高的铜棒定向移动。

4.电极:在原电池[或电解池]中外电路的电子导体和内电路的离子导体交接的部分【下面谈的是原电池中的电极】,电子导体通常用金属或石墨,离子导体则是电子导体接触的电解质溶液。电极的写法是:电子导体/离子导体中的相应离子。【/可以理解为接触面】如 Zn/Zn2+,Cu/Cu2+,Pt-H2/H, Pt-O2/OH,Pb-PbO2/SO42……习惯上也把电极中的电子导体部分-即金属或石墨叫做电极,如铁电极,铜电极,铂电极,石墨电极等等。为了下面便于叙述,我们约定把电极中的电子导体部分-即金属或石墨叫做电极材料,以与前面所述的电极概念区分。

5.在原电池[或电解池]中,电路闭合时,电极上都会发生氧化反应或者还原反应。在化学中规定:发生氧化反应的电极叫做阳极;发生还原反应的电极叫做阴极。在物理学中规定:电源向外流出电流的电极叫做正极;流入电流的电极叫做负极。这样一来,在原电池中:向外电路中供出电子的电极是负极【物理】,因为在负极上发生氧化反应,所以,也可以叫做阳极【化学】;向外电路中供出电流(向外电路中接受电子)的电极是正极【物理】,因为在正极上发生还原反应,所以,也可以叫做阴极。

6.电极反应与电极反应式:在原电池[或电解池]中,某一个电极上发生的反应只是整个氧化还原反应的一半,所以叫做半反应式。这个半反应式就叫做电极反应式。两个电极上的电极反应式相加,(使得失电子数相平)就可以得到整个氧化还原反应的方程式(可能是离子方程式)。【所以,用整个氧化还原反应的方程式(离子方程式)减去一个电极的电极反应式,就可以得到另一个电极的电极反应式。】

7.负极:一般金属作为负极的电极材料时,通常是它失去电子,变为阳离子进入溶液;如果是铂或石墨作为负极的电极材料时,则它们不会参加反应,通常是有可燃性气体参加反应【燃料电池】;

8.正极:正极的电极材料不会参加反应,被还原的是溶液中的某种阳离子;或者从正极进入的氧化性气体【如氧气等】;或者是附着在正极材料上的氧化性固体物质【如二氧化铅】。

9.根据总反应方程式写原电池的电极反应式的要点:

  1、实质:把一个氧化还原反应拆成两半个,一个是氧化反应(负极),另一个是还原反应(正极)。

  2、难点:氢和氧的配平。

  3、步骤:一般先写负极反应,后写正极反应,最后检验。

  4、配平氢和氧的一般方法:电解液呈酸性时,两侧分别添加氢离子和水;电解液呈碱性时,两侧分别添加氢氧根离子和水;电解液呈中性时,左侧添加水,右侧添加氢离子或者氢氧根离子。

  5、电解液酸碱性的判别:如果题目中没有给出,一般可以根据生成物估计,如果生成金属离子、氢气,酸性气体(如二氧化碳)等,可以按照酸性处理;如果生成金属的氧化物,氢氧化物,碳酸盐等,可以按照碱性处理;电解液呈中性的较少,如无特别说明,可以不考虑中性。【如果无法判断电解液的酸碱性,负极的金属氧化产物可以写成金属阳离子。】

10.原电池的内电路:外电路中正电荷是从正极流向负极,所以内电路(即电解液中)中,阳离子是从负极流向正极【向同名电极流动!!!】以构成回路;外电路中负电荷(自由电子)是从负极流向正极,所以内电路(即电解液中)中,阴离子是从正极流向负极【向同名电极流动!!!】以构成回路。

11.金属的电化学腐蚀:因为日常用到的金属几乎都是合金,所以,金属的电化学腐蚀普遍地存在;因为发生原电池反应时反应动力较大,所以金属的电化学腐蚀比一般化学腐蚀快得多。

12.钢铁的两种电化学腐蚀,以及最终生成铁锈的反应式要理解并记住。

13.白铁(表面镀锌的铁)就是日常见到的那种表面有冰花样的铁皮或铁制品,耐锈蚀;马口铁(表面镀锡的铁)就是玻璃罐头的铁盖,一旦生锈,很快就全部锈蚀,铁锈斑斑。

14.利用电化学原理的两种金属防腐蚀方法:

   1、牺牲阳极的阴极保护法:如轮船体吃水线下面钉锌块。此时,Zn-海水-Fe构成原电池,锌为负极(阳极),被腐蚀(牺牲),铁作为正极(阴极)被保护。

   2、外加电流的阴极保护法:被保护的金属与外加电源的负极相连(成为电解池的阴极),与外加电源的正极相连的可以是石墨块(成为电解池的惰性阳极)。这样连接实际上可以看做把两个电池并联(即正极与正极相连,负极与负极相连。)当外加电池的电动势与发生电化学腐蚀的原电池电动势相等时,电路中各点都是等电势,没有电流通过。理论上此法可以保护金属绝对不被腐蚀,所以在排列金属腐蚀快慢顺序的习题中,此法是最慢的,上法次之。【如果接法相反,则成为两个电池串联,并且短路,电路中电流很大,与外加电源的正极相连的金属(阳极)将最大速度地被腐蚀。所以在排列金属腐蚀快慢顺序的习题中,此法是最快的;构成原电池而且该金属做负极的次之;不构成原电池,发生一般化学腐蚀的又次之。】

(责任编辑:化学自习室)
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