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論文精選：《原電池原理》
文章摘要：本文全面講解原電池的知識，包括最簡單的原電池、構成原電池的條件、原電池正負極判斷、電極方程式書寫和原電池應用。正負極判斷和電極方程式書寫是重點。
原電池是的高考中的重點知識，也是電化學知識的基礎。
傳統的發電是通過燃燒加熱水，產生蒸汽，推動發電機，產生電能。能量轉化為化學能→熱能→機械能→電能，能量經過多次轉化，最終轉化率很低。而原電池是直接將化學能轉化為電能，能量轉化率較高。
一、簡單的原電池
將鋅片與銅片用導線連接，導線中間接一電流表，平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，此時電流表指針有偏轉，說明有電流通過。
二、構成原電池的條件
通過上面銅鋅原電池，我們得出構成原電池的條件有：
（1）電極材料。兩種金屬活動性不同的金屬或金屬和其他導電性物質；
（2）電解質溶液，兩電極同時浸沒在電解質溶液中；
（3）兩電極要用導線連接，形成閉合回路。
注意：
①電流表不是必需的，只是檢驗是否有電流通過。
②極活潑的金屬單質一般不作做原電池的負極，如K、Ca、Na等。
三、原電池正負極的判斷
（1）由組成原電池的兩極材料判斷
一般來說，較活潑的金屬為負極，較不活潑的金屬為正極。本質上能和電解質溶液反應的金屬為負極。但具體情況還要看電解質溶液。如鎂、鋁電極在稀硫酸在中構成原電池，較活潑的鎂為負極，鋁為正極；但鎂、鋁電極在氫氧化鈉溶液中形成原電池時，由于是鋁和氫氧化鈉溶液發生反應，失去電子，因此鋁為負極，鎂為正極。
（2）根據外電路電流的方向或電子的流向判斷
在原電池的外電路，電流由正極流向負極，電子由負極流向正極。
（3）根據內電路離子的移動方向判斷
在原電池電解質溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負極。
（4）根據電極上產生的氣體判斷
原電池工作后，如果一電極上產生氣體，通常是因為該電極發生了析出氫的反應，說明該電極為正極，活動性較弱。
（5）根據電極質量的變化判斷
原電池工作后，若某一極質量增加，說明溶液中的陽離子在該電極得電子，該電極為正極，活潑性較弱；如果某一電極質量減輕，說明該電極溶解，電極為負極，活潑性較強。
（6）根據原電池兩極發生的化學反應判斷
原電池中，發生氧化反應的是負極，發生還原反應的是正極。因此可以根據總化學方程式中化合價的升降來判斷。
（7）根據某電極附近pH的變化判斷
析氫或吸氧的電極反應發生后，均能使該電極附近電解質溶液的pH增大，因而原電池工作后，該電極附近的pH增大了，說明該電極為正極，金屬活動性較弱。
四、電極反應式的書寫
（1）準確判斷原電池的正負極是書寫電極反應的關鍵
如果原電池的正負極判斷失誤，電極反應式的書寫一定錯誤。上述判斷正負極的方法是一般方法，但不是絕對的。
鋁片和銅片同時插入濃硝酸溶液中，由于鋁片表明的鈍化，這時銅失去電子，是負極，其電極反應為：
負極：Cu-2e-=Cu2+
正極：2NO3-+4H++2e-=2H2O+2NO2↑
鋁片和鎂片同時插入氫氧化鈉溶液中，雖然鎂比鋁活潑，但由于鎂不與氫氧化鈉反應，而鋁卻反應，失去電子，是負極，其電極反應為：
負極：2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O
正極：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑
（2）要注意電解質溶液的酸堿性
在正負極上發生的電極反應不是孤立的，它往往與電解質溶液緊密聯系，如氫氧燃料電池有酸式和堿式，在酸溶液中，電極反應式中不能出現OH-，在堿溶液中，電極反應式中不能出現H+，像CH4、CH3OH等燃料電池，在堿溶液中碳（C）元素以CO32-離子形式存在，而不是放出CO2氣體。
（3）要考慮電子的轉移數目
在同一個原電池中，負極失去電子數必然等于正極得到的電子數，所以在書寫電極反應時，一定要考慮電荷守恒。防止由總反應方程式改寫成電極反應式時所帶來的失誤，同時也可避免在有關計算中產生誤差。
（4）要利用總的反應方程式
從理論上講，任何一個自發的氧化還原反應均可設計成原電池，而兩個電極反應相加即得總反應方程式。所以只要知道總反應方程式和其中一個電極反應，便可以寫出另一個電極反應方程式。
四、原電池原理的應用
原電池原理在工農業生產、日常生活、科學研究中具有廣泛的應用。
1.化學電源
人們利用原電池原理，將化學能直接轉化為電能，制作了多種電池。如干電池、蓄電池、充電電池以及高能燃料電池，以滿足不同的需要。在現代生活、生產和科學研究以及科學技術的發展中，電池發揮的作用不可代替，大到宇宙火箭、人造衛星、飛機、輪船，小到電腦、電話、手機以及心臟起搏器等，都離不開各種各樣的電池。
2.防止金屬的腐蝕
金屬的腐蝕指的是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發生化學反應，使金屬失去電子變為陽離子而消耗的過程。
在金屬腐蝕中，我們把不純的金屬與電解質溶液接觸時形成的原電池反應而引起的腐蝕稱為電化學腐蝕，電化學腐蝕又分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕：在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附一層薄薄的水膜，里面溶解了少量的氧氣、二氧化碳，含有少量的H+和OH-形成電解質溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳形成了無數個微小的原電池，鐵作負極，碳作正極，發生吸氧腐蝕：
負極：2Fe-4e-=2Fe2+
正極：O2+4e-+2H2O=4OH-
電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。因此可以用更活潑的金屬與被保護的金屬相連接，或者讓金屬與電源的負極相連接均可防止金屬的腐蝕。
3.加快反應速率
如實驗室用鋅和稀硫酸反應制取氫氣，用純鋅生成氫氣的速率較慢，而用粗鋅可大大加快化學反應速率，這是因為在粗鋅中含有雜質，雜質和鋅形成了無數個微小的原電池，加快了反應速率。
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