论文精选：《原电池原理》
文章摘要：本文全面讲解原电池的知识，包括最简单的原电池、构成原电池的条件、原电池正负极判断、电极方程式书写和原电池应用。正负极判断和电极方程式书写是重点。
原电池是的高考中的重点知识，也是电化学知识的基础。
传统的发电是通过燃烧加热水，产生蒸汽，推动发电机，产生电能。能量转化为化学能→热能→机械能→电能，能量经过多次转化，最终转化率很低。而原电池是直接将化学能转化为电能，能量转化率较高。
一、简单的原电池
将锌片与铜片用导线连接，导线中间接一电流表，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，此时电流表指针有偏转，说明有电流通过。
二、构成原电池的条件
通过上面铜锌原电池，我们得出构成原电池的条件有：
（1）电极材料。两种金属活动性不同的金属或金属和其他导电性物质；
（2）电解质溶液，两电极同时浸没在电解质溶液中；
（3）两电极要用导线连接，形成闭合回路。
注意：
①电流表不是必需的，只是检验是否有电流通过。
②极活泼的金属单质一般不作做原电池的负极，如K、Ca、Na等。
三、原电池正负极的判断
（1）由组成原电池的两极材料判断
一般来说，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属为正极。本质上能和电解质溶液反应的金属为负极。但具体情况还要看电解质溶液。如镁、铝电极在稀硫酸在中构成原电池，较活泼的镁为负极，铝为正极；但镁、铝电极在氢氧化钠溶液中形成原电池时，由于是铝和氢氧化钠溶液发生反应，失去电子，因此铝为负极，镁为正极。
（2）根据外电路电流的方向或电子的`流向判断
在原电池的外电路，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。
（3）根据内电路离子的移动方向判断
在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
（4）根据电极上产生的气体判断
原电池工作后，如果一电极上产生气体，通常是因为该电极发生了析出氢的反应，说明该电极为正极，活动性较弱。
（5）根据电极质量的变化判断
原电池工作后，若某一极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极得电子，该电极为正极，活泼性较弱；如果某一电极质量减轻，说明该电极溶解，电极为负极，活泼性较强。
（6）根据原电池两极发生的化学反应判断
原电池中，发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极。因此可以根据总化学方程式中化合价的升降来判断。
（7）根据某电极附近pH的变化判断
析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而原电池工作后，该电极附近的pH增大了，说明该电极为正极，金属活动性较弱。
四、电极反应式的书写
（1）准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键
如果原电池的正负极判断失误，电极反应式的书写一定错误。上述判断正负极的方法是一般方法，但不是绝对的。
铝片和铜片同时插入浓硝酸溶液中，由于铝片表明的钝化，这时铜失去电子，是负极，其电极反应为：
负极：Cu-2e-=Cu2+
正极：2NO3-+4H++2e-=2H2O+2NO2↑
铝片和镁片同时插入氢氧化钠溶液中，虽然镁比铝活泼，但由于镁不与氢氧化钠反应，而铝却反应，失去电子，是负极，其电极反应为：
负极：2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O
正极：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑
（2）要注意电解质溶液的酸碱性
在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系，如氢氧燃料电池有酸式和碱式，在酸溶液中，电极反应式中不能出现OH-，在碱溶液中，电极反应式中不能出现H+，像CH4、CH3OH等燃料电池，在碱溶液中碳（C）元素以CO32-离子形式存在，而不是放出CO2气体。
（3）要考虑电子的转移数目
在同一个原电池中，负极失去电子数必然等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应时，一定要考虑电荷守恒。防止由总反应方程式改写成电极反应式时所带来的失误，同时也可避免在有关计算中产生误差。
（4）要利用总的反应方程式
从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池，而两个电极反应相加即得总反应方程式。所以只要知道总反应方程式和其中一个电极反应，便可以写出另一个电极反应方程式。
四、原电池原理的应用
原电池原理在工农业生产、日常生活、科学研究中具有广泛的应用。
1.化学电源
人们利用原电池原理，将化学能直接转化为电能，制作了多种电池。如干电池、蓄电池、充电电池以及高能燃料电池，以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学研究以及科学技术的发展中，电池发挥的作用不可代替，大到宇宙火箭、人造卫星、飞机、轮船，小到电脑、电话、手机以及心脏起搏器等，都离不开各种各样的电池。
2.防止金属的腐蚀
金属的腐蚀指的是金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应，使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程。
在金属腐蚀中，我们把不纯的金属与电解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀，电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀：在潮湿的空气中，钢铁表面吸附一层薄薄的水膜，里面溶解了少量的氧气、二氧化碳，含有少量的H+和OH-形成电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳形成了无数个微小的原电池，铁作负极，碳作正极，发生吸氧腐蚀：
负极：2Fe-4e-=2Fe2+
正极：O2+4e-+2H2O=4OH-
电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。因此可以用更活泼的金属与被保护的金属相连接，或者让金属与电源的负极相连接均可防止金属的腐蚀。
3.加快反应速率
如实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气，用纯锌生成氢气的速率较慢，而用粗锌可大大加快化学反应速率，这是因为在粗锌中含有杂质，杂质和锌形成了无数个微小的原电池，加快了反应速率。
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