1樓:捲毛
以鹽酸溶液,石墨棒(負極)和鐵棒(正極)為例:
首先,兩者都有自由電子,每時每刻都有電子逃離原子核的約束成為自由電子,也有自由電子被原子核捕捉到而失去自由,就像一對糾纏不清的情侶;並且自由電子能夠通過導線在兩極間移動,就像某人出軌……
其次,兩者的原子核對電子的吸引能力不一樣(化學裡也有高富帥……)。
好了,來解釋過程了:
首先,氫正離子無論以什麼樣的速度從正負兩極那裡搶電子,都不會導致兩極的正電荷或者負電荷濃度的不同,所以它們的電勢相同,我們無須考慮電勢差對電子流動的影響;
好,現在兩極都被搶自由電子了,同時固定電子隨機的逃離原子核成為自由電子,那麼,根據兩極對自己的電子的吸引能力的不同,鐵棒中的自由電子濃度增加的速度更快,濃度也更大;
既然鐵棒中自由電子濃度更大,根據自由電子運動的隨機性,會表現出從鐵棒向石墨棒的整體遷移。在沒有其他因素插一腳(什麼是其他因素,見4、5兩條)的情況下,這種遷移會導致石墨棒帶負電,鐵棒帶正電,產生的電勢差會反過來抑制電子遷移,實現平衡。
鐵棒的鐵原子間靠電子粘合在一起,也就是形成化學鍵,當這些起連線作用的固定電子逃離化學鍵,它們的穩定結構也就開始崩潰了。失去電子最嚴重的區域,是鐵棒與鹽酸的接觸面(因為該表面的鐵原子只有一邊挨著其他鐵原子,獲得隨機的自由電子的能力減半),鐵原子們丟了電子,無法粘合,飄飄蕩蕩的就變成孤零零的亞鐵離子分散進了鹽酸溶液。
為什麼鐵棒的電子不直接和鐵棒周圍的氫離子反應呢?事實上,一開始肯定是反應的了,但直接結果就是大量的氫離子變成氫氣飛走,大量的亞鐵離子取而代之——換句話說,在接觸面附近,氫離子濃度劇減,而亞鐵離子濃度劇增,亞鐵離子本身又沒有能力跟鐵棒搶電子,所以就嚴重的降低了負極這裡電子和氫離子的反應速度,換句話說,一堆亞鐵離子在面前擋著,你氫離子搶得走俺家的電子麼……
所以,最終的結果是:
正極鐵棒在神奇的濃度差的作用下,源源不斷的自我**成亞鐵離子和自由電子。
亞鐵離子沿著溶液從正極向負極擴散;自由電子沿著導線從正極向負極擴散——最可愛的是,由於氫離子勤勤懇懇的綁架石墨棒的自由電子一起私奔,所以亞鐵離子和自由電子各自的擴散也就可以一直進行下去了,直到鹽酸或者鹽酸裡泡著的鐵棒消耗完。
蹬蹬蹬蹬,原電池就這樣誕生了。
話說,從第一次學到它開始,我覺得原電池好萌啊——微觀化學反應組合成巨集觀電學現象的過**是妙不可言……後來,我甚至用鐵釘和食鹽水,自己做了一個原電池,每一次用萬用表看著那毫安級的電流,都感覺母性氾濫……
2樓:張擁達
析(1)燃料電池屬於原電池,原電池放電時,溶液中陽離子向正極移動,陰離子向負極移動;
(2)燃料電池中燃料失電子發生氧化反應,甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水;
(3)乙池有外接電源是電解池,陽極上水得電子生成氧氣和氫離子,陰極上銀離子放電,酸性溶液使紫色石蕊試液變紅,根據電極附近溶液的酸鹼性變化確定溶液變紅的電極;
(4)電解硝酸銀溶液時,銀離子得電子生成銀、水失電子生成氧氣和氫離子,據此寫出離子方程式;
(5)根據銀和氫離子關係式計算氫離子濃度,從而確定溶液的ph,陰極上析出金屬,則在金屬活動性順序表中金屬元素處於h元素後,根據串聯電池中轉移電子數相等知,丙中析出金屬元素需要的電子等於或小於乙池中轉移電子數,據此確定含有的金屬元素.
解答 解:(1)燃料電池是化學能轉變為電能的裝置,屬於原電池,燃料電池中,投放燃料的電極是負極,投放氧化劑的電極是正極,原電池放電時,電解質溶液中氫氧根離子向負極移動,即向投放甲醇的電極移動,故答案為:原電池;正;
(2)該燃料電池中,甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水,電極反應式為:ch3oh-6e-+8oh-=co32-+6h2o,
故答案為:ch3oh-6e-+8oh-=co32-+6h2o;
(3)乙池有外接電源屬於電解池,連線原電池正極的a是陽極,連線原電池負極的b是陰極,電解硝酸銀溶液時,a電極上水得電子生成氧氣和氫離子,溶液呈酸性,加熱紫色石蕊試液呈紅色,電極反應式為4h2o-4e-=o2↑4h+,
故答案為:a,4h2o-4e-=o2↑4h+;
(4)電解硝酸銀溶液時,銀離子得電子生成銀、水失電子生成氧氣和氫離子,離子方程式為4ag++2h2o 電解
––––––– 4ag+o2↑+4h+,
故答案為:4ag++2h2o 電解
––––––– 4ag+o2↑+4h+;
(5)當乙池中b(ag)極的質量增加2.70g時,設氫離子濃度為xmol/l,
4ag++2h2o=4ag+o2↑+4h+;
432g 4mol
2.70g 0.25xmol
x=0.1,則溶液的ph=1,陰極上析出金屬,則在金屬活動性順序表中金屬元素處於h元素後,根據串聯電池中轉移電子數相等知,丙中析出金屬元素需要的電子等於或小於乙池中轉移電子數,據此確定含有的金屬元素,析出2.70g時轉移電子是0.
025mol
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