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化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池
1、原電池的工作原理
(1)原電池的概念:
把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置稱為原電池。
(2)Cu-Zn原電池的工作原理:
如圖為Cu-Zn原電池,其中Zn為負(fù)極,Cu為正極,構(gòu)成閉合回路后的現(xiàn)象是:Zn片逐漸溶解,Cu片上有氣泡產(chǎn)生,電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。該原電池反應(yīng)原理為:Zn失電子,負(fù)極反應(yīng)為:Zn→Zn2++2e-;Cu得電子,正極反應(yīng)為:2H++2e-→H2。電子定向移動(dòng)形成電流?偡磻(yīng)為:Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu。
(3)原電池的電能
若兩種金屬做電極,活潑金屬為負(fù)極,不活潑金屬為正極;若一種金屬和一種非金屬做電極,金屬為負(fù)極,非金屬為正極。
2、化學(xué)電源
(1)鋅錳干電池
負(fù)極反應(yīng):Zn→Zn2++2e-;
正極反應(yīng):2NH4++2e-→2NH3+H2;
(2)鉛蓄電池
負(fù)極反應(yīng):Pb+SO42-PbSO4+2e-
正極反應(yīng):PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O
放電時(shí)總反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
充電時(shí)總反應(yīng):2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4。
(3)氫氧燃料電池
負(fù)極反應(yīng):2H2+4OH-→4H2O+4e-
正極反應(yīng):O2+2H2O+4e-→4OH-
電池總反應(yīng):2H2+O2=2H2O
3、金屬的腐蝕與防護(hù)
(1)金屬腐蝕
金屬表面與周圍物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或因電化學(xué)作用而遭到破壞的過程稱為金屬腐蝕。
(2)金屬腐蝕的電化學(xué)原理。
生鐵中含有碳,遇有雨水可形成原電池,鐵為負(fù)極,電極反應(yīng)為:Fe→Fe2++2e-。水膜中溶解的氧氣被還原,正極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-→4OH-,該腐蝕為“吸氧腐蝕”,總反應(yīng)為:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,F(xiàn)e(OH)2又立即被氧化:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,F(xiàn)e(OH)3分解轉(zhuǎn)化為鐵銹。若水膜在酸度較高的環(huán)境下,正極反應(yīng)為:2H++2e-→H2↑,該腐蝕稱為“析氫腐蝕”。
(3)金屬的防護(hù)
金屬處于干燥的環(huán)境下,或在金屬表面刷油漆、陶瓷、瀝青、塑料及電鍍一層耐腐蝕性強(qiáng)的金屬防護(hù)層,破壞原電池形成的條件。從而達(dá)到對金屬的防護(hù);也可以利用原電池原理,采用犧牲陽極保護(hù)法。也可以利用電解原理,采用外加電流陰極保護(hù)法。
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