为什么铜锌和硫酸铜可以构成原电池?
在原电池中,锌做负极失电子变成锌离子,使负极周围带了大量正电,从而吸引溶液中的阴离子,排斥溶液中的阳离子。大量电子通过导线转移到铜电极,使它带负电,吸引溶液中阳离子,在铜表面发生还原反应,使铜成为正极。
两极发生如下反应:
正极:2H+ +2e-=H2↑(稀硫酸溶液为电解质溶液)
负极:Zn-2e-=Zn2+
总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑
扩展资料:
原电池的构成条件
(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需三个条件:①电解质液;②两电极直接或间接接触;③两电极插入电解质溶液中。
铜锌放入硫酸铜溶液中会形成原电池,锌为负极,铜为正极。
理论上,锌失去电子变为锌离子只发生在负极上;硫酸铜中的铜离子得到电子变为铜单质只发生在正极上。
但实际情况是,锌和硫酸铜溶液是直接接触的,不可避免的会有部分锌没有以原电池的方式进行反应,而是直接与硫酸铜溶液发生化学反应,在锌的表面生成铜单质。
此时铜单质附着在锌的表面,使得负极锌与溶液接触面积减小,失去电子的速度变慢,于是产生的电流就会减小,形成不稳定电流。
通常来说,要让原电池形成的电流稳定,就不能让原电池的正负极直接接触电解质溶液,需要使用盐桥。
盐桥能使溶液中正负极溶液分离,避免接触,使电流更加稳定长久。
蓝色溶液逐渐变浅。
电极反应:
负极:Zn-2e^-=Zn^2+
正极:Cu^2++2e^-=Cu
总反应:Zn + CuSO4 =ZnSO4 + Cu
只做以下几点说明:
1.活泼金属(简单讲可以和溶液发生反应的金属)失去电子(发生氧化反应)做负极,惰性(简单讲不与溶液反应的)导体做正极。锌是导电的固体,直接做负极插入溶液就行了。整个电池是个通路时候,反应自发进行(伴随电子转移)。
2.电池(溶液)外,电子自发的从负极通过导线到达正极(电流从正极到达负极-注意“电子移动方向和电流方向相反”),失去电子变成离子的物质进入溶液;电池内部,阳离子向正极运动、阴离子向负极运动(简单讲子的运动带着电荷运动,这就是电解质溶液导电的秘密喽,而且在溶液内部,也就是电池内部,电流从负极向正极--物理中也是一样的,别多问!!),阳离子在正极得到电子(发生还原反应,在你的题中是氢离子运动到正极得电子变为氢气)。若有更容易失去电子的阴离子存在,也可以在负极优先失去电子。
3.盐(电)桥只是起着通路和必要的隔开两电极便于实验、反应应用等的考虑,只要它是能够导电的溶液,又不影响研究的反应和电池就行!!
4.理论上:有电子转移的反应都可以做原电池(这个你自己积累知识或者问你们老师吧),氧化还原反应更都是可以做成原电池。但有些在装置、操作上的限制可能很大,难以实施是另一回事情了(好比你能吃8碗饭,但是你没有炊具做饭而吃不到饭是另一回事)!
注意:不要再追问,不然我骂人了!!!
反应式:
正极(Cu):Cu2+ + 2e- = Cu
负极(Zn):Zn - 2e-= Zn2+
总离子反应方程式:Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
总化学反应方程式:Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
电路分析:
外电路:电子从锌板(负极)经导线流向铜板(正极)
电流从铜板(正极)经导线流向锌板(负极)
内电路:Zn2+和Cu2+都从锌板(负极)向铜板(正极)方向运动
电流从锌板(负极)流向铜板(正极)
电流形成闭合回路
根据G=-nFE和G=-RTlnK
可以明显看出原电池电动势是和反应平衡有关的。
各个组分的分压与浓度的变化都会引起电动势的变化。
更普遍来说,随着反应程度的不断增加,K会越来越趋近于1,那么电源的电动势也就会越来越趋近于0,也就是说随着电池反应的进行,电压会越来越小。
根据电极材料的活泼性知,锌为负极,石墨为正极;原电池中,负极失电子变成离子进入溶液;正极上,溶液中的铜离子得电子生成铜;所以正负极上的电极反应分别为:
(+)Cu 2+ +2e - =Cu (-)Zn-2e - =Zn 2+
故答案为:(+)Cu 2+ +2e - =Cu;
(-)Zn-2e - =Zn 2+ .
锌先与铜离子反应,反应生成的铜符在锌的表面形成了原电池,加快了反应速率.反应的化学方程式为:
CuSO4+Zn=ZnSO4+Cu
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
锌的活泼性比铜强,锌做负极,铜做正极,导线中产生电流
负极反应:Zn-2e-=Zn2+
正极反应:Cu2+ +2e-=Cu
总反应:Cu2+ +Zn=Zn2+ +Cu