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2个相同的电极可构成原电池吗?下一页 1 2 立足于中学化学的实际,从原电池的类型、构成条件、工作原理、电动势的产生机理等方面进行了定性阐述,适当拓展了原电池原理的有关知识,以适应素质教育的要求。原电池 电极 电动势2个相同的电极可构成原电池吗?许多中学化学教师都会肯定地说“不行,因为构成原电池的条件之一就是具有2个不同的电极。”可是,在一次大型公开课上,有一组学生做原电池构成条件的探究性实验时,将2个相同的锌电极浸入到硫酸铜溶液后,发现电流计的指针偏转了。为什么会这样呢?一时间,在座的专家、同行议论纷纷,但都无令人信服的理论解释。其实如果我们查阅大学物理化学的电化学部分,则不难找到答案。不过,由于大学物理化学的电化学理论重在运用热力学理论进行定量分析,相对中学化学基础而浅显的电化学知识来说,显得过于深奥难懂,更难以向中学生解释清楚。因此,本文结合中学化学的实际,定性地阐述了原电池的有关知识,旨在帮助中学化学教师拓展相关知识,以应对素质教育的需要。1 原电池的类型使化学能转化为电能的装置,称为原电池或简称电池。根据原电池的组成及变化的特点,可将电池按以下几种方式进行分类:(1)按照电池中物质所发生的变化,可将电池分为2类:凡电池中电极反应的净结果为化学反应者称为“化学电池”,凡电池中电极反应的净结果仅是高浓度变成低浓度者称“浓差电池”。(2)按照电池包含电解质溶液的种类,又可将电池分为2类:电池中只含1种电解质溶液的称为“单液电池”,电池中含有2种电解质溶液的称为“双液电池”。(3)按照电池中能量变化的特点,也可将电池分为2类:凡化学能(即体系的吉布斯自由能的减少)全部转化为电能者称“可逆电池”,凡化学能只部分转化为电能者称“不可逆电池”。大学课本中只讨论可逆电池,而可逆电池的电极必须是可逆电极,可逆电极的特点是发生的充、放电反应互为可逆反应,如常见的甘汞电极Hg-Hg2Cl2|Cl-的电极反应可表示为:Hg2Cl2+2e-=2Hg+2Cl-。但中学阶段的原电池(除蓄电池或称可充电电池外)的电极一般是不可逆的,即为不可逆电池。尽管如此,两者的工作原理基本相同,差别主要在于不可逆电池尚无法运用热力学理论进行定量分析,在此无须将两者严格区分。故可将电池分为4种基本类型:(1)单液化学电池;(2)双液化学电池;(3)单液浓差电池;(4)双液浓差电池。2 4种电池的构成条件及工作原理构成原电池的必备条件有,2个电极,电解质溶液才连成1个闭合回路,此外,还必须能自发地在两极上发生化学反应,并产生电流。以下分别介绍4种电池的构成条件(因相同故略去)及简要工作原理。(1)单液化学电池:是由化学性质不同的2个电极浸在同一电解质溶液中组成的电池,或者是由不同气体冲击浸入同一电解质溶液的电极而成的电池。例如,不可逆电池:锌铜原电池Zn|H2SO4|Cu将锌片、铜片分别浸入H2SO4溶液后,由于所产生的电势差不等,所以电子会由电势较低的锌片流到电势较高的铜片,使锌片不断地失去电子生成Zn2+进入溶液,同时H+不断地在铜片上得到电子生成H2析出,电极反应式为,负极:Zn-2e-=Zn2+,正极:2H+2e-=H2,总反应:Zn+2H+=Zn2+H2(2)双液化学电池:是将2个电极(可以相同也可以不同)分别浸入2种不同的电解质溶液中而组成的电池。由于在2种不同的电解质溶液的接触界面上也会产生电势差,并且会影响到整个电池的电动势的产生(即影响到电流的产生)。为了消除液体接界电势,通常采用的方法是“盐桥法”(即在2种电解质溶液之间,放置一饱和KCl溶液,这样可使液体接界电势降低到可以忽略
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