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高中化學(xué) | 原電池的類型及電極反應(yīng)規(guī)律

 周原樵翁 2019-08-11

一、僅有一電極材料參與反應(yīng)

參與反應(yīng)的金屬電極本身為負(fù)極,另一電極往往為正極,負(fù)極是參與反應(yīng)的金屬失電子,正極是介質(zhì)溶液中的粒子得電子(反應(yīng)一般析氫、吸氧、析Cu、Ag等)。正極反應(yīng)有如下規(guī)律:

1、以酸性較強(qiáng)的溶液為介質(zhì)溶液時,正極一般發(fā)生析氫反應(yīng)。

2、以接近中性的溶液為介質(zhì)溶液時,正極一般發(fā)生吸氧反應(yīng)。

3、以堿性溶液為介質(zhì)溶液時,正極一般也是發(fā)生吸氧反應(yīng)。

4、以含不活潑金屬的鹽溶液為介質(zhì)溶液時,正極析出不活潑金屬(Cu、Ag等)。


例1、我國首創(chuàng)的以鋁-空氣-海水電池為能源的新型航標(biāo)燈,它以海水為電解質(zhì)溶液,利用空氣中的氧使鋁不斷氧化產(chǎn)生電流,寫出這種電池的電極材料和電極反應(yīng)式。

解析:負(fù)極本身參加反應(yīng)被氧化,正極必須能導(dǎo)電而本身不參加反應(yīng)。電池負(fù)極材料為鋁,電池正極材料為石墨等能導(dǎo)電的惰性材料。負(fù)極反應(yīng)為;因介質(zhì)接近中性,故正極反應(yīng)為。


二、兩電極材料均參與反應(yīng)(常見于蓄電池或紐扣電池)

兩電極材料通常由金屬和金屬化合物構(gòu)成,金屬作負(fù)極,電子得失均由兩電極本身發(fā)生。在書寫電極反應(yīng)式時,應(yīng)考慮電解質(zhì)溶液對電極反應(yīng)的影響(如生成難溶物、弱電解質(zhì)等)。

1、介質(zhì)為酸性溶液時,電極反應(yīng)式兩邊不能出現(xiàn)。

2、介質(zhì)為堿性溶液時,電極反應(yīng)式兩邊不能出現(xiàn)。


例2、電子表和電子計(jì)算器中常用一種微型紐扣原電池,它以鋅為負(fù)極,氧化銀為正極,氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液,這種電池工作時,正極反應(yīng)是(    )

A、

B、

C、

D、

解析:因正極是氧化銀得到電子發(fā)生還原反應(yīng),該電池的電解質(zhì)溶液顯堿性,故反應(yīng)式兩邊不能出現(xiàn),所以,只能選D。


三、電極材料本身均不參與反應(yīng)(常見于燃料電池)

兩電極均為惰性電極(本身不參與反應(yīng),僅作導(dǎo)電載體),負(fù)極是還原劑即燃料失電子,正極是氧化劑得電子。在書寫電極反應(yīng)式時,應(yīng)考慮電解質(zhì)溶液對電極反應(yīng)的影響。


(1)電解質(zhì)溶液電池

這類電池的一般構(gòu)成是“燃料-電解質(zhì)溶液-O2”。介質(zhì)顯酸性時,正極反應(yīng)為;介質(zhì)顯堿性時,正極反應(yīng)為。


例3、將兩鉑片插入溶液中作為電極,在兩極區(qū)分別通入甲烷(或氫氣、一氧化碳等可燃性氣體)和氧氣構(gòu)成燃料電池,則通入甲烷氣體的電極是原電池的_______,發(fā)生的電極反應(yīng)是_______________,電池工作時總反應(yīng)的離子方程式是_____________。通入一氧化碳時的電極反應(yīng)式為負(fù)極:______________,正極:______________,總反應(yīng)的化學(xué)方程式:___________________。

解析:甲烷是還原劑失去電子,應(yīng)充入原電池的負(fù)極,因介質(zhì)顯堿性

故該電極的反應(yīng)為

正極:

總反應(yīng)的離子方程式為:。

同理,通入一氧化碳的電極反應(yīng)式為:

負(fù)極:

正極:

總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:。


(2)離子晶體電池

這類電池的構(gòu)成是“燃料-電解質(zhì)晶體-O2”,晶體只傳導(dǎo)離子,不參加電極反應(yīng)。書寫電極反應(yīng)時應(yīng)考慮電解質(zhì)晶體所傳導(dǎo)的離子。


例4、最近有人制造了一種燃料電池,一個電極通入空氣,另一個電極通入汽油蒸氣,電池的電解質(zhì)是摻雜了晶體,它在高溫下能傳導(dǎo)?;卮鹑缦聠栴}:

(1)以丁烷()代表汽油,這個電池放電時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________。

(2)這個電池的正極發(fā)生的反應(yīng)是_________________,負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是________________,固體電解質(zhì)里的移動方向是__________________,向外電路釋放電子的電極是________________。

解析:由于電解質(zhì)晶體不參加反應(yīng),故放電時的反應(yīng)即為丁烷()與氧氣的反應(yīng)。電解質(zhì)晶體傳導(dǎo)的是,則其正、負(fù)極反應(yīng)中應(yīng)有生成和參加,固體電解質(zhì)里的移動方向是從正極移向負(fù)極,負(fù)極丁烷向外電路釋放電子。故答案為:

(1);

(2)

從正極移向負(fù)極,負(fù)極向外電路釋放電子。


▍ 編輯:Wulibang(ID:2820092099)

▍ 來源:綜合網(wǎng)絡(luò)

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