一、原电池将锌片插入CuSO4溶液中,锌片上的Z
原子失去电子成为Z
2而溶解;溶液中的Cu2得到电子成为金属Cu在锌片上析出,即发生如下的氧化还原反应:反应中电子从锌原子转移给铜离子。由于锌片和硫酸铜溶液直接接触,溶液中铜离子无秩序地自由运动,使得Z
和Cu2之间电子的转移是直接的、无序的,不能定向地形成电流,化学能都以热的形式散失在环境之中。如果我们采用一个装置(图61),使锌原子上的电子不直接转移给铜离子,而是使还原剂Z
失去的电子沿着一条金属导线转移到氧化剂Cu2上。这样,在导线中就有电流通过。图61铜锌原电池这个装置是在盛有Z
SO4与CuSO4溶液的烧杯中分别插入锌片和铜片。两个溶液用盐桥相连。盐桥是一支U形管,通常充满用KCL(或KNO3)饱和了的琼脂胶冻。用导线联接两个金属片,并在导线中串联一个灵敏的电流计。通过实验可以看到:电流计指针发生偏转,说明金属导线上有电流通过。根据指针偏转的方向,可以确定锌片为负极,铜片为正极。锌片开始溶解,而铜片上有金属铜沉积上去。取出盐桥,电流计指针回到零点,放入盐桥,电流计指针又偏转。对上述实验现象可作如下分析:锌片溶解说明锌片失去电子,成为Z
2进入溶液。Z
→Z
22e电子由锌片经金属导线流向铜片,溶液中Cu2从铜片上得到电子成为铜原子在铜片上析出。Cu22e→Cu盐桥的沟通电路,使反应顺利进行。因为随着反应的不断进行,Z
SO4溶液中,在Z
2增多,溶液带正电荷;在CuSO4溶液中,由于Cu2变为Cu,Cu2减少,溶液带负电荷。这样将阻碍Z
的继续氧化和Cu2的继续还原。由于盐桥的存在,其中CL向Z
SO4溶液扩散,K则向CuSO4溶液扩散,分别中和过剩的电荷,使两溶液维持电中性,保证了氧化还原反应持续进行。上述装置中进行的总反应为,Z
Cu2→Z
2Cu这一氧化不原反应分两处进行,一处进行氧化,另一处进行还原。即电子不是直接从还原剂转移到氧化剂,而是通过外电路进行传递,电子进行有规则的流动,从而产生电流,实现了由化学能到电能的转变。这种借助于氧化还原反应将化学能转变为电能的装置称为原电池。上述由铜、锌及其对应离子所组成的原电池叫做铜锌原电池。原电池由两个半电池组成。在鲷铜锌原电池中,锌和锌盐溶液组成一个半电池,铜和铜盐溶液组成另一个半电池。半电池又叫电极。在原电池中,给出电子的电极为负极,发生氧化反应;接受电子的电极为正极,发生还原反应。在铜锌原电池中,锌半电池为负极,铜半电池为正极。r