銅、銀在鹽酸里能否形成原電池
鋅跟鹽酸反應,銅不跟鹽酸反應.當把鋅片、銅片插入鹽酸并用導線連接起來,就形成了原電池,這是眾所周知的.那么,銅和銀都不跟鹽酸反應,銅和銀在鹽酸里能不能形成原電池呢?
如果用導線把銅片、電流計(mA)、銀片依次串聯起來.再把銅片、銀片插入鹽酸溶液中,這時電流計的指針發生了偏轉.
電流計的指針發生了偏轉,說明有電流通過.原電池是把化學能變成電能的裝置,因而銅片、銀片在鹽酸里發生了原電池反應.這種原電池反應是怎樣發生的呢?
我們知道鐵跟水在常溫下也是不起反應的,但鋼鐵在常溫下確是與水反應的(電化腐蝕).這是因為發生了原電池反應,也就是在形成原電池的條件下,鐵與水在常溫下可以發生反應.反應的形成可以作如下解釋:
水中溶有O2,Fe和Fe2+、O2與OH-形成了兩個半電池.
Fe2+/Fe標準電極電位-0.409圖片
O2/OH-標準電極電位+0.401圖片
兩個半電池的電位一高一低,就能構成原電池.電位低的為原電池的負極、電位高的為正極.O2/OH-要有依托,鋼鐵中的碳(石墨狀)就是它的依托.因而,鐵為負極、碳為正極,水膜是電解質溶液.
負極:Fe Fe-2e=Fe2+
正極:碳O2+2H2O+4e=4OH-
總反應式:2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
鋼鐵的吸氧腐蝕就是這樣的.
對銅、銀在鹽酸溶液中形成的原電池,可作如下解釋:
在鹽酸中溶有氧氣.
Cu2+/Cu標準電極電位+0.3402圖片
O2/OH-標準電極電位+0.401圖片
這兩個半電池有電位差,因而能形成原電池.O2/OH-半電池在銀片上發生.
負極:(Cu)Cu-2e=Cu2+
正極:(Ag)O2+2H2O+4e=4OH-
總反應式:2Cu+2H2O+O2=2Cu(OH)2
Cu(OH)2又被鹽酸溶解,Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2O
因而,銅、銀在鹽酸里的原電池反應發生后,鹽酸溶液就溶入了Cu2+離子.
[實驗二]:把實驗一的裝置放置數小時,觀察溶液的顏色,并取出作電解質溶液的鹽酸少許,加入試管里再加入飽和硫化鈉溶液.
這時的鹽酸已略顯綠色.當加入飽和硫化鈉溶液后有黑色不溶物產生.這是因為Cu2++S2-=CuS↓
綜上可知,用導體連接起來的銅和銀在鹽酸里能夠發生原電池反應.即使在水和其它電解質溶液里,只要溶有氧氣也是可以發生原電池反應的.