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生命光复临网:单线桥法判断原电池正负极

时间:2018-11-29来源:大力神电池点击:
摘 要:用单线桥判断电池的正负极是一种简单易行的方法,它克服了用电极材料判断的不准确性,也克服了必须知道电池结构才能判断电池正负极的复杂过程。 关键词:单线桥;电池
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摘 要:用单线桥判断电池的正负极是一种简单易行的方法,它克服了用电极材料判断的不准确性,也克服了必须知道电池结构才能判断电池正负极的复杂过程。

关键词:单线桥;电池;电极;判断

一、问题提出

在原电池的正负极判断问题上,方法有很多,如:由组成原电池的两极材料判断,根据外电路电流的方向或电子的流向判断,根据内电路离子的移动方向判断,根据原电池两极发生的化学反应判断,根据电极质量的变化判断,根据电极上产生的气体判断,根据某电极附近pH的变化判断等,方法很多。但是这些方法要么不准确(如由组成原电池的两极材料判断),要么涉及复杂的内外电路,要么需要画出电池(如根据外电路电流的方向或电子的流向判断,根据内电路离子的移动方向判断)。大多数方法都涉及复杂的原电池,学起来很不方便。笔者下面介绍一种用氧化还原的单线桥法来判断原电池正负极的方法。

二、基本原理

单线桥表示氧化还原的方法时,是从电子给予体指向电子接受体。原电池中电子总是从负极流出,正极流入。电流是电荷的定向移动,正电荷定向移动的方向就是电流的方向,与电子移动方向相反,那么单线桥中就可以看成电子的流向为电子给予体流出,电子接受体流入。我们知道还原剂失电子,被氧化,发生氧化反应;氧化剂得到电子,被还原,发生还原反应,稍作引申就可以是电子从还原剂流出,从氧化剂流入。那么就有:

三、典型例题分析

例1:现有铝片和镁片,把它们分别插入烧杯中,上端用导线连接使其形成闭合回路,试判断该电池正负极。

2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2↑+4H2O

从上面的单线桥可以看出,电子从Al流出,从H2O流入,就可以得出结论:Al为负极,与水相接触的另一种导体为正极(没参加电极反应),反应在碱性条件下进行。

负极反应:2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O

正极反应:6H2O+6e-=3H2↑+6OH-

例2:CH4与O2用NaOH作电解质溶液的燃料电池(负极为惰性电极)。

从上面的单线桥可以看出,电子从CH4流向O2,就可得出结论:与CH4相连的导体为负极,与O2相连的导体为正极,电池在碱性环境中发生反应。

负极反应:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

正极反应:2O2+4H2O+8e-=8OH-

例3:银锌纽扣电池

从上式可以看出,电子从Zn流向Ag2O,可得出结论:Zn为负极,与Ag2O接触的不锈钢为正极。

负极反应:Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O

正极反应:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

例4:酸性铅蓄电池

从上面的单项桥可以看出,电子从Pb流向PbO2,Pb为负极,与PbO2相连的导体为正极,电池在酸性条件下发生。

负极反应:Pb+SO42--2e-=PbSO4

正极反应:PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O

上面四个例题的呈现看出,用单线桥判断电池的正负极,确实是一种简单易行的方法,它克服了用电极材料判断的不准确,也克服了必须知道电池结构(甚至需要画出电池)才能判断电池正负极的复杂过程,使学生学习原电池的知识更为方便,准确性有了提高,而且所涉及的氧化还原知识层次低,便于学生掌握。

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