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原電池工作原理是怎么樣的?

2022-05-16 05:10:19

原電池是通過氧化還原反應而產生電流的裝置稱為原電池,也可以說是將化學能轉變成電能的裝置。有的原電池可以構成可逆電池,有的原電池則不屬于可逆電池。原電池放電時,負極發生氧化反應,正極發生還原反應。例如銅鋅原電池又稱丹尼爾電池,其正極是銅極,浸在硫酸銅溶液中;負極是鋅板,浸在硫酸鋅溶液中。兩種電解質溶液用鹽橋連接,兩極用導線相連就組成原電池。平時使用的干電池,是根據原電池原理制成的,既然如此,那原電池工作原理是怎么樣的呢?


一、原電池工作原理


原電池反應屬于放熱的反應,一般是氧化還原反應,但區別于一般的氧化還原反應的是,電子轉移不是通過氧化劑和還原劑之間的有效碰撞完成的,而是還原劑在負極上失電子發生氧化反應,電子通過外電路輸送到正極上,氧化劑在正極上得電子發生還原反應,從而完成還原劑和氧化劑之間電子的轉移。兩極之間溶液中離子的定向移動和外部導線中電子的定向移動構成了閉合回路,使兩個電極反應不斷進行,發生有序的電子轉移過程,產生電流,實現化學能向電能的轉化。


但是,需要注意,非氧化還原反應一樣可以設計成原電池。從能量轉化角度看,原電池是將化學能轉化為電能的裝置;從化學反應角度看,原電池的原理是氧化還原反應中的還原劑失去的電子經外接導線傳遞給氧化劑,使氧化還原反應分別在兩個電極上進行。


原電池工作原理


二、原電池形成條件原理


1、電極數據由兩種不同生動性的金屬或其他導電材料(非金屬或某些氧化物等)組成。


2、電解質的存在。


3、電線連接在兩個電極之間形成一個閉合電路。


4、發生的反應是自發的氧化還原反應。


只要前三個條件可以構成原電池。由于化學電源要供應持續穩定的電流,所以要有原電池的三種成分,但也要自發的化學反應。也就是說,化學電源是原電池所必需的,但原電池不一定能制造化學電池。


組成前提:總反應是自發的化學反應。


注:新課化學中所有的原電池都有氧化還原反應,但非氧化還原反應可以規劃成原電池。


三、原電池常見電極


1、活潑性不同的金屬:如鋅銅原電池,鋅作負極,銅作正極;


2、金屬和非金屬(非金屬必須能導電):如鋅錳干電池,鋅作負極,石墨作正極;


3、金屬與化合物如:鉛蓄電池,鉛板作負極,二氧化鉛作正極;


4、惰性電極如:氫氧燃料電池,電極均為鉑。


四、原電池正負極如何判斷


負極:電子流出的一極(負極定義);化合價升高的一極;發生氧化反應的一極;活潑性相對較強(有時候也要考慮到電解質溶液對兩極的影響)金屬的一極。(僅適用于原電池)


正極:電子流入的一極(正極定義);化合價降低的一極;發生還原反應的一極;相對不活潑(有時候也要考慮到電解質溶液對兩極的影響)的金屬或其它導體的一極。(僅適用于原電池)


陽極:發生氧化反應的電極(陽極定義)


陰極:發生還原反應的電極(陰極定義)


在原電池中,外電路為電子導電,電解質溶液中為離子導電。

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