原电池是将化学能转变成电能的装置

《原电池是将化学能转变成电能的装置》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原电池是将化学能转变成电能的装置（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、原 电 池 是 将 化 学 能 转 变 成 电 能 的 装 置 。 所 以 ， 根 据 定 义 ， 普 通 的 干 电 池 、 燃料 电 池 都 可 以 称 为 原 电 池 。 组 成 原 电 池 的 基 本 条 件 ： 将 两 种 活 泼 性 不 同 的 金 属 (或 石 墨 )(Pt 和 石 墨 为 惰 性 电 极 ， 即 本 身 不 会得 失 电 子 ） 用 导 线 连 接 后 插 入 电 解 质 溶 液 中 。 原 电 池 工 作 原 理 原 电 池 是 将 一 个 能 自 发 进 行 的 氧 化 还 原 反 应 的 氧 化 反 应 和 还 原 反 应 分 别在 原 电 池 的 负 极

2、 和 正 极 上 发 生 ， 从 而 在 外 电 路 中 产 生 电 流 。 原 电 池 的 电 极 的 判 断 ： 负 极 ： 电 子 流 出 的 一 极 ； 发 生 氧 化 反 应 的 一 极 ； 活 泼 性 较 强 金 属 的 一 极。 正 极 ： 电 子 流 入 的 一 极 ； 发 生 还 原 反 应 的 一 极 ； 相 对 不 活 泼 的 金 属 或 其它 导 体 的 一 极 。 在 原 电 池 中 ， 外 电 路 为 电 子 导 电 ， 电 解 质 溶 液 中 为 离 子 导 电 。原 电 池 应 用(1)制 造 各 类 电 池(2)金 属 的 腐 蚀 与 防 护 改 变 金 属

3、内 部 结 构 (如 把 钢 中 加 Cr、 Ni 制 成 不 锈 钢 ) 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） 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

4、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 率原 电 池 表 示 方 法原 电 池 的 组 成 用 图 示 表 达 ， 未 免 过 于 麻 烦 。 为 书 写 简 便 ， 原 电 池 的 装 置常 用 方 便 而 科 学 的 符 号 来 表 示 。 其 写 法 习 惯 上 遵 循 如 下 几 点 规 定 ： 1. 一 般 把 负 极 （ 如 Zn 棒 与 Zn2+离 子 溶 液 ） 写 在 电 池 符 号 表 示 式 的 左边 ， 正 极 （

5、如 Cu 棒 与 Cu2+离 子 溶 液 ） 写 在 电 池 符 号 表 示 式 的 右 边 。 2. 以 化 学 式 表 示 电 池 中 各 物 质 的 组 成 ， 溶 液 要 标 上 活 度 或 浓 度 （ mol/L） ,若 为 气 体 物 质 应 注 明 其 分 压 (Pa)， 还 应 标 明 当 时 的 温 度 。 如 不 写 出 ，则 温 度 为 298.15K,气 体 分 压 为 101.325kPa,溶 液 浓 度 为 1mol/L。 3. 以 符 号 “ ”表 示 不 同 物 相 之 间 的 接 界 ， 用 “ ”表 示 盐 桥 。 同 一相 中 的 不 同 物 质 之 间

6、用 “,”隔 开 。 4. 非 金 属 或 气 体 不 导 电 ， 因 此 非 金 属 元 素 在 不 同 氧 化 值 时 构 成 的 氧 化还 原 电 对 作 半 电 池 时 ， 需 外 加 惰 性 导 体 （ 如 铂 或 石 墨 等 ） 做 电 极 导 体 。 其 中， 惰 性 导 体 不 参 与 电 极 反 应 ， 只 起 导 电 （ 输 送 或 接 送 电 子 ） 的 作 用 ， 故 称 为“惰 性 ”电 极 。 按 上 述 规 定 ， Cu Zn 原 电 池 可 用 如 下 电 池 符 号 表 示 ： （ -） Zn(s) Zn2+ (C) Cu2+ (C) Cu(s) （ +） 理

7、 论 上 ,任 何 氧 化 还 原 反 应 都 可 以 设 计 成 原 电 池 ， 例 如 反 应 : Cl2+ 2I- 2Cl- +I2 此 反 应 可 分 解 为 两 个 半 电 池 反 应 ： 负 极 ： 2I- I2+ 2e- （ 氧 化 反 应 ） 正 极 ： C2+2e- 2Cl- （ 还 原 反 应 ） 该 原 电 池 的 符 号 为 ： （ -） Pt I2(s) I- (C) Cl- (C) C2(PCL2) Pt（ +） 常 见 的 原 电 池常 用 原 电 池 有 锌 锰 干 电 池 、 锌 汞 电 池 、 锌 银 扣 式 电 池 及 锂 电 池等 。 1 锌 锰 干 电

8、 池 ：按 照 所 用 电 解 液 的 差 别 将 锌 锰 电 池 分 为 三 个 类 型 ： (1)铵 型 锌 锰 电 池 ： 电 解 质 以 氯 化 铵 为 主 ， 含 少 量 氯 化 锌 。 电 池 符 号 :(-) Zn NH4ClZnCl2 MnO2 (+) 总 电 池 反 应 ： Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+Mn2O3+H2O (2) 锌 型 锌 锰 电 池 ： 又 称 高 功 率 锌 锰 电 池 ， 电 解 质 为 氯 化 锌 ， 具 有防 漏 性 能 好 ， 能 大 功 率 放 电 及 能 量 密 度 较 高 等 优 点 ， 是 锌 锰 电 池 的

9、第 二 代产 品 ， 20 世 纪 70 年 代 初 首 先 由 德 国 推 出 。 与 铵 型 电 池 相 比 锌 型 电 池 长 时 间放 电 不 产 生 水 ， 因 此 电 池 不 易 漏 液 。 电 池 符 号 ： (-) Zn ZnCl2 MnO2 (+) 总 电 池 反 应 （ 长 时 间 放 电 ） ： Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl22ZnO4H2O+2Mn3O4 (3) 碱 性 锌 锰 电 池 ： 这 是 锌 锰 电 池 的 第 三 代 产 品 ， 具 有 大 功 率 放 电性 能 好 、 能 量 密 度 高 和 低 温 性 能 好 等 优 点 。 电

10、池 符 号 ： (-) Zn KOH MnO2 (+) 总 电 池 反 应 ： Zn+2H2O+2MnO2=2MnO(OH)+Zn(OH)2 锌 锰 电 池 额 定 开 路 电 压 为 1.5V， 实 际 开 路 电 压 1.5 1.8V ， 其 工 作电 压 与 放 电 负 荷 有 关 ， 负 荷 越 重 或 放 电 电 阻 越 小 ， 闭 路 电 压 越 低 。 用 于 手 电筒 照 明 时 ， 典 型 终 止 电 压 为 0.9V， 某 些 收 音 机 允 许 电 压 降 至 0.75V。 2 锂 原 电 池 ： 又 称 锂 电 池 ， 是 以 金 属 锂 为 负 极 的 电 池 总 称

11、 。 锂 的 电 极电 势 最 负 相 对 分 子 质 量 最 小 ， 导 电 性 良 好 ， 可 制 成 一 系 列 贮 存 寿 命 长 ， 工 作温 度 范 围 宽 的 高 能 电 池 。 根 据 电 解 液 和 正 极 物 质 的 物 理 状 态 ， 锂 电 池 有 三 种不 同 的 类 型 ， 即 ： 固 体 正 极 有 机 电 解 质 电 池 、 液 体 正 极 液 体 电 解 质 电池 、 固 体 正 极 固 体 电 解 质 电 池 。 吸 氧 腐 蚀吸 氧 腐 蚀 金 属 在 酸 性 很 弱 或 中 性 溶 液 里 ， 空 气 里 的 氧 气 溶 解 于 金 属 表面 水 膜 中

12、 而 发 生 的 电 化 腐 蚀 ， 叫 吸 氧 腐 蚀 例 如 钢 铁 在 接 近 中 性 的 潮 湿 的 空 气 中 腐 蚀 属 于 吸 氧 腐 蚀 ， 其 电 极 反 应 如下 ： 负 极 （ Fe） ： 2Fe - 4e = 2Fe2+ 正 极 （ C） ： 2H2O + O2 + 4e = 4OH- 钢 铁 等 金 属 的 电 化 腐 蚀 主 要 是 吸 氧 腐 蚀 吸 氧 腐 蚀 的 必 要 条 件 以 氧 的 还 原 反 应 为 阴 极 过 程 的 腐 蚀 ， 称 为 氧 还 原 腐 蚀 或 吸 氧 腐 蚀 。 发 生吸 氧 腐 蚀 的 必 要 条 件 是 金 属 的 电 位 比

13、 氧 还 原 反 应 的 电 位 低 ： 氧 的 阴 极 还 原 过 程 及 其 过 电 位 吸 氧 腐 蚀 的 阴 极 去 极 化 剂 是 溶 液 中 溶 解 的 氧 。 随 着 腐 蚀 的 进 行 ， 氧 不 断消 耗 ， 只 有 来 自 空 气 中 的 氧 进 行 补 充 。 析 氢 腐 蚀在 酸 性 较 强 的 溶 液 中 发 生 电 化 腐 蚀 时 放 出 氢 气 ， 这 种 腐 蚀 叫 做 析 氢 腐蚀 。 在 钢 铁 制 品 中 一 般 都 含 有 碳 。 在 潮 湿 空 气 中 ， 钢 铁 表 面 会 吸 附 水 汽 而 形成 一 层 薄 薄 的 水 膜 。 水 膜 中 溶 有

14、 二 氧 化 碳 后 就 变 成 一 种 电 解 质 溶 液 ， 使 水 里的 H+增 多 。 是 就 构 成 无 数 个 以 铁 为 负 极 、 碳 为 正 极 、 酸 性 水 膜 为 电 解 质 溶 液的 微 小 原 电 池 。 这 些 原 电 池 里 发 生 的 氧 化 还 原 反 应 是 ： 负 极 （ 铁 ） ： 铁 被 氧化 Fe-2e=Fe2+； 正 极 （ 碳 ） ： 溶 液 中 的 H+被 还 原 2H+2e=H2 这 样 就 形 成 无 数 的 微 小 原 电 池 。 最 后 氢 气 在 碳 的 表 面 放 出 ， 铁 被 腐 蚀 ，所 以 叫 析 氢 腐 蚀 。 析 氢

15、腐 蚀 定 义 金 属 在 酸 性 较 强 的 溶 液 中 发 生 电 化 腐 蚀 时 放 出 氢 气 ，这 种 腐 蚀 叫 做 析 氢 腐 蚀 。原 电 池 的 构 成 条 件 有 三 个 ： （ 1） 电 极 材 料 由 两 种 金 属 活 动 性 不 同 的 金 属 或 由 金 属 与 其 他 导 电 的 材 料 （非 金 属 或 某 些 氧 化 物 等 ） 组 成 。 （ 2） 两 电 极 必 须 浸 泡 在 电 解 质 溶 液 中 。 （ 3） 两 电 极 之 间 有 导 线 连 接 ， 形 成 闭 合 回 路 。 只 要 具 备 以 上 三 个 条 件 就 可 构 成 原 电 池

16、。 而 化 学 电 源 因 为 要 求 可 以 提 供持 续 而 稳 定 的 电 流 ， 所 以 除 了 必 须 具 备 原 电 池 的 三 个 构 成 条 件 之 外 ， 还 要 求有 自 发 进 行 的 氧 化 还 原 反 应 。 也 就 是 说 ， 化 学 电 源 必 须 是 原 电 池 ， 但 原 电 池不 一 定 都 能 做 化 学 电 池 。 形 成 前 提 ： 总 反 应 为 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 电 极 的 构 成 ： a.活 泼 性 不 同 的 金 属 锌 铜 原 电 池 ， 锌 作 负 极 ， 铜 作 正 极 ； b.金 属 和非 金 属 （ 非 金 属 必 须 能 导 电 ） 锌 锰 干 电 池 ， 锌 作 负 极 ， 石 墨 作 正 极 ； c