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在氧化还原反应中,失去电子、氧化数升高的过程称为氧化过程,得到电子、氧化数降低的过程称为还原过程。氧化还原反应在原电池中自发地进行,将实现化学能向电能的转化;而在电解池中则利用电能使非自发的氧化还原反应得以进行,实现电能向化学能的转化。
06-2021
原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。
理论上任何两个电极都可以组成原电池,电极电势小的电极为负极,电极电势大的电极为正极。
金属极板浸入其阳离子的溶液中构成金属-金属离子电极。Cu-Zn原电池中的铜电极和锌电极,都属于这类电极。
利用离子一电子法配平电极反应的实质是在原子数配平后以电子配平电荷。
在电极反应方程式书写和配平的基础上,可以进一步完成氧化还原反应方程式的配平。配平氧化还原反应方程式一般分为以下四个步骤。(1)将氧化还原反应分别表示成两个电对。(2)分别配平两个电对的电极反应。(3)调整化学计量数,使两个电极反应中得失的电子数相等。(4)合并两个电极反应,消去电子,完成氧化还原反应方程式的配平。
对于非氧化还原反应,可以设计成氧化还原反应,进而求算有关反应的标准平衡常数,如弱电解质的解离平衡常数(KaΘ、KwΘ)、难溶物质的溶度积常数(KspΘ)、配合物的稳定常数(K稳Θ)等。
电极电势或电池电动势的值不仅由构成电极的物质的性质决定,还与电极或电池中各物质的浓度、气体的压力、介质的酸碱度以及反应的温度等因素有关。标准电极电势或标准电动势是在构成电极的各种物质均处于标准状态下测得的,当各物质不都处于标准态时,电池的电动势及电极电势都将发生变化。
从电极电势的能斯特方程中可知,凡是能够影响氧化型或还原型物质浓度的因素都将影响电极电势的大小,如浓度的改变、酸度的改变、弱电解质的生成、沉淀的生成和配合物的生成等,一般可以通过定量计算判断电极电势的改变量。
电池作为化学电源,已经成为人们日常生活的必需品。手持式移动电话机(手机)、遥控器、电子表等都离不开电池。
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