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铜锌原电池(单液)中,锌片上的电子为什么会流向铜片?

来源:未知作者:康建峰 点击:所属专题: 铜锌原电池
铜锌原电池(单液)中,其中Zn、Cu两极、电解质(硫酸铜溶液)构成内电路,连接在Zn、Cu两极板上的导线和电流表等负载构成外电路。从外电路看,Zn失电子,电子通过导线转移到Cu,所以,把Zn极叫负极,Cu极叫正极。从内电路看,由于Zn失电子,被氧化,与电解池的阳极一样,

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铜锌原电池(单液)中,其中Zn、Cu 两极、电解质(硫酸铜溶液)构成内电路,连接在Zn、Cu 两极板上的导线和电流表等负载构成外电路。从外电路看,Zn 失电子,电子通过导线转移到Cu,所以,把Zn 极叫负极,Cu 极叫正极。从内电路看,由于Zn 失电子,被氧化,与电解池的阳极一样,Cu2+ 得电子,被还原,与电解池的阴极一样,为了和电解统一,内电路里,把Zn 极又叫阳极,Cu 极又叫阴极。在考查中,不要求学生判断原电池内电路的阴阳极。

用导线将铜锌原电池的两个电极连接起来,其间有电流通过。这表明两个电极之间存在电位差。下面简单介绍金属及其盐溶液之间相界面上电位差是怎样产生的。

金属晶体是由金属原子、金属离子和自由电子组成的。当把金属插入其盐溶液中时,表面的金属离子与溶液中极性水分子相互吸引而发生水化作用。这种水化作用可使表面上部分金属离子进入溶液而把电子留在金属表面上,这是金属溶解过程。金属越活泼,溶液越稀,金属溶解的倾向越大。另一方面,溶液中的金属离子有可能碰撞金属表面,从金属表面上得到电子,还原为金属原子沉积在金属表面上。这个过程为金属离子的沉积。金属越不活泼,溶液浓度越大,金属离子沉积的倾向越大。当金属的溶解速度和金属离子的沉积速度相等时,达到了动态平衡。

在一给定浓度的溶液中,若金属失去电子的溶解速度大于金属离子得到电子的沉积速度,达到平衡时,金属带负电,溶液带正电。溶液中的金属离子并不是均匀分布的,由于静电吸引,较多地集中在金属表面附近的液层中。这样在金属和溶液的界面上形成了双电层,产生电位差。反之,如果金属离子的沉积速度大于金属的溶解速度,达到平衡时,金属带正电,溶液带负电。金属和溶液的界面上也形成双电层,产生电位差。金属与溶液间电位差的大小,取决于金属性质和溶液中离子的浓度等。金属越活泼,电位越低;金属越不活泼,电位越高。增大溶液浓度,金属离子得电子,还原为金属原子沉积在金属表面上,会导致电极上的负电荷减少,电位升高,即金属离子浓度越大,电位越高,金属离子浓度越小,电位越低。

原电池装置中,由于金属锌失去电子的趋势比铜大,所以锌片上有过剩的电子,而铜片上有过剩的正电荷,若用导线把锌片和铜片连接起来,电子就从锌片流向铜片,由于锌片上的电子流出,锌片上的负电荷减少,从而和溶液中的Zn2+ 离子间的平衡被破坏,Zn2+ 离子就可以不断地进入溶液;与此同时,流到铜片上的电子,就可以与溶液中的Cu2+ 离子结合生成金属铜,并在铜片上沉积下来。这样电子不断地从锌片流向铜片,从而产生电流。

(责任编辑:化学自习室)
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