电极名称
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负极
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正极
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电极材料
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Zn
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Cu
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电极反应
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Zn-2e-===Zn2+
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Cu2++2e-===Cu
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反应类型
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氧化反应
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还原反应
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电子流向(外电路)
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由负极沿导线流向正极
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离子流向(内电路)
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阴离子向负极移动,阳离子向正极移动;盐桥(含饱和KCl溶液)中离子流向:K+移向正极,Cl-移向负极
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电池反应(离子方程式)
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Zn+Cu2+===Zn2++Cu
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两类装置
的不同点
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装置Ⅰ:还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触,化学能既转化为电能,又转化为热能,造成能量损耗
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装置Ⅱ:还原剂Zn与氧化剂Cu2+不直接接触,化学能仅转化为电能,避免能量损耗,故电流稳定,持续时间长
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(1)盐桥原电池中半电池的构成条件:电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液,否则可能影响效果。盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
(2)盐桥的作用,①连接内电路,形成闭合回路;,②平衡电荷,使原电池不断产生电流。
三、原电池工作原理的四个应用
应用
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化学原理
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比较金属的活动性强弱
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原电池中,一般活动性较强的金属做负极,而活动性较弱的金属(或能导电的非金属)做正极,如有两种金属A和B,用导线将A和B连接后,插入稀硫酸中,一段时间后,若观察到A溶解,而B上有气泡逸出,则说明A做负极,B做正极,则一般情况下金属活动性:A>B
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续表
应用
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化学原理
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加快化学反应速率
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由于形成了原电池,导致化学反应速率加快,如Zn与稀硫酸反应制氢气时,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成CuZn稀硫酸原电池,加快反应速率
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用于金属的防护
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使需要保护的金属制品做原电池的正极而受到保护,如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁,可用导线将其与一块锌块相连,形成原电池,使锌做原电池的负极被损耗,铁做正极而受到保护
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设计制作化学电源
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①首先将氧化还原反应分成两个半反应
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②根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液
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[自主检测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)理论上说,任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池。( )
(2)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极。( )
(3)用Mg、Al分别做电极,用NaOH溶液做电解质溶液,构成原电池,Mg为正极。( )
(4)在锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路,所以有电流产生。( )
(5)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动。( )
(6)一般来说,带有盐桥的原电池比不带盐桥的原电池能量转换效率高。( )
(7)在原电池中,正极材料本身一定不参与电极反应,负极材料本身一定要发生氧化反应。( )
(8)实验室制备H2时,用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。( )
答案:(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)√
2.在如图所示的8个装置中,属于原电池的是________。