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原文地址:原电池的工作原理作者:老杜

原电池的工作原理

实验原理:原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。原电池的工作原理是将氧化还原反应的氧化反应,还原反应分别在两极上进行,还原剂在负极被氧化,失去的电子通过导线传递给正极,氧化剂在正极被还原,得到电子,从而实现化学能到电能的转化。

实验操作:①将锌片与铜片平行插入盛有稀硫酸的烧杯里,观察发生的现象。②用导线把锌片和铜片连接起来,观察发生的现象。③在导线中间接入一个电流计,观察发生的现象。如图所示。

稀硫酸

实验现象及结论:①锌片溶解,锌片上有气泡产生。铜片上无气泡。因为Zn比Cu活泼,Cu不能和稀硫酸发生置换反应,而Zn可以置换出硫酸中的氢:Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑。

②铜片上有气泡产生。因为Zn比Cu活泼,容易失去电子,发生氧化反应,电子沿导线流向铜片,电子流进铜片后,溶液中的氢离子在铜片上得到电子产生氢气,发生还原反应,因而铜片上有气泡产生。

③电流计指针有偏转。说明导线上有电子流过。

装置中,锌片(负极)发生氧化反应,Zn-2e==Zn2+,铜片(正极)发生还原反应,2H++2e==H2↑。电子由负极经导线流向正极,整个电路形成回路,产生电流,化学能转变为电能。这就是原电池的工作原理。

总反应方程式:Zn+2H+==Zn2++H2↑。

问题:①如果将上述实验中的“稀硫酸”改为“CuSO4溶液”,其他不变,能否构成原电池?如果再用比锌活泼的镁代替铜片,再用ZnSO4溶液代替CuSO4溶液与锌片组成原电池,锌片上将发生怎样的电极反应?如果将锌片置于盛有ZnSO4溶液的烧杯中,将铜片根置于盛有CuSO4溶液的烧杯中,分别构成两个电极,外电路仍用导线连接,并通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来,能否构成原电池?根据上述实验探究,你认为原电池构成的条件是什么?

②在实验室里,用锌跟稀硫酸反应制取氢气时,为什么粗锌比纯锌反应快?为什么向稀硫酸中加入少量硫酸铜溶液能使制取氢气的反应加快?

③曾经有一位格林太太镶了一颗金牙,但有一次因意外事故,她的金牙旁边的一颗牙齿破碎,牙医为她补了一颗不锈钢牙,可是自那次事故以后,格林太太就留下了“后遗症”:经常头疼、夜间失眠、心情烦躁,拜访了很多当时的名医,使用了当时最先进的仪器,都无功而返,后来,一次偶然机会,她遇见了一位年轻的化学家,化学家很快就解除了她的烦恼,你想知道格林太太到底得了什么“怪病”,年轻的化学家用什么方法解除了格林太太的烦恼吗?

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④有一银器因日久其表面生成了硫化银而变黑。现有一旧铝 锅和足量的食盐水,你采用什么方法能使银器光泽复原?写出有关反应的电极方程式和电池反应式。(利用原电池原理将银器放在盛有足量食盐水的铝锅中,使之与锅底接触,这样就构成了一个铝为负极,硫化银为正极的原电池,放置一段时间后银器即可恢复光亮。负极:2Al-6e==2Al3+,正极:3Ag2S+6e==6Ag+3S2。电池反应为:2Al+3Ag2S+6H2O==6Ag+3H2S↑+2Al(OH)3↓。)

  

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