銅鋅原電池(單液)中,鋅片上的電子為什么會(huì)流向銅片?
銅鋅原電池(單液)中,鋅片上的電子為什么會(huì)流向銅片?
化學(xué)人氣:476 ℃時(shí)間:2019-08-17 18:48:19
優(yōu)質(zhì)解答
銅鋅原電池(單液)中,其中Zn、Cu 兩極、電解質(zhì)(硫酸銅溶液)構(gòu)成內(nèi)電路,連接在Zn、Cu 兩極板上的導(dǎo)線和電流表等負(fù)載構(gòu)成外電路.從外電路看,Zn 失電子,電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到Cu,所以,把Zn 極叫負(fù)極,Cu 極叫正極.從內(nèi)電路看,由于Zn 失電子,被氧化,與電解池的陽極一樣,Cu2+ 得電子,被還原,與電解池的陰極一樣,為了和電解統(tǒng)一,內(nèi)電路里,把Zn 極又叫陽極,Cu 極又叫陰極.在考查中,不要求學(xué)生判斷原電池內(nèi)電路的陰陽極.用導(dǎo)線將銅鋅原電池的兩個(gè)電極連接起來,其間有電流通過.這表明兩個(gè)電極之間存在電位差.下面簡(jiǎn)單介紹金屬及其鹽溶液之間相界面上電位差是怎樣產(chǎn)生的.金屬晶體是由金屬原子、金屬離子和自由電子組成的.當(dāng)把金屬插入其鹽溶液中時(shí),表面的金屬離子與溶液中極性水分子相互吸引而發(fā)生水化作用.這種水化作用可使表面上部分金屬離子進(jìn)入溶液而把電子留在金屬表面上,這是金屬溶解過程.金屬越活潑,溶液越稀,金屬溶解的傾向越大.另一方面,溶液中的金屬離子有可能碰撞金屬表面,從金屬表面上得到電子,還原為金屬原子沉積在金屬表面上.這個(gè)過程為金屬離子的沉積.金屬越不活潑,溶液濃度越大,金屬離子沉積的傾向越大.當(dāng)金屬的溶解速度和金屬離子的沉積速度相等時(shí),達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡.在一給定濃度的溶液中,若金屬失去電子的溶解速度大于金屬離子得到電子的沉積速度,達(dá)到平衡時(shí),金屬帶負(fù)電,溶液帶正電.溶液中的金屬離子并不是均勻分布的,由于靜電吸引,較多地集中在金屬表面附近的液層中.這樣在金屬和溶液的界面上形成了雙電層,產(chǎn)生電位差.反之,如果金屬離子的沉積速度大于金屬的溶解速度,達(dá)到平衡時(shí),金屬帶正電,溶液帶負(fù)電.金屬和溶液的界面上也形成雙電層,產(chǎn)生電位差.金屬與溶液間電位差的大小,取決于金屬性質(zhì)和溶液中離子的濃度等.金屬越活潑,電位越低;金屬越不活潑,電位越高.增大溶液濃度,金屬離子得電子,還原為金屬原子沉積在金屬表面上,會(huì)導(dǎo)致電極上的負(fù)電荷減少,電位升高,即金屬離子濃度越大,電位越高,金屬離子濃度越小,電位越低.原電池裝置中,由于金屬鋅失去電子的趨勢(shì)比銅大,所以鋅片上有過剩的電子,而銅片上有過剩的正電荷,若用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來,電子就從鋅片流向銅片,由于鋅片上的電子流出,鋅片上的負(fù)電荷減少,從而和溶液中的Zn2+ 離子間的平衡被破壞,Zn2+ 離子就可以不斷地進(jìn)入溶液;與此同時(shí),流到銅片上的電子,就可以與溶液中的Cu2+ 離子結(jié)合生成金屬銅,并在銅片上沉積下來.這樣電子不斷地從鋅片流向銅片,從而產(chǎn)生電流.
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