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铜锌原电池为什么电子要移动到铜片上呢？
上传: 皮正如 &&&&更新时间： 9:52:38
问题补充： 氢离子可以直接在Zn片上与Zn反应生成氢气，为什么电子要流动到Cu片上，而氢离子也要移动到铜片上反应成氢气呢？还有电子流动到Cu片上后，是在Cu表面附着的吗？
一看就知道楼主是高中生，对所学的知识进行更加深入的研究，这种学习态度很好哦，灰常值得表扬~~但你所提出的这个问题是超出高中化学教学范围的，&为什么在铜锌原电池中，Zn电极失去的电子要通过导线富集到Cu电极的表面，而不是直接与电解液中的氢离子直接反应生成氢气。这到底是为什么呢？&这个问题高考是绝对不会也不可能涉及到的。仅需了解就行。但是，如果你深入的理解了这个问题的话，对你今后原电池原理的掌握会有非常大的帮助，你会比其他死记硬背的学生知其根本。好了言归正传，开始讲解这个问题。 & 首先，楼主你要遇到一个新的概念&电极电位&【也可称之为电极电势】 & 金属浸于电解质溶液中，显示出电的效应，即金属的表面与溶液间会产生电位差，这种电位差称为金属在此溶液中的电极电位。电极电位是一个相对性的值，也就是说，在确定了某个电位标准的前提下，才能谈论电极电位这个概念。也就是说，为了获得各种电极的电极电势数值，就要以某种电极的电极电势作标准与其它各待测电极组成电池,通过测定电池的电动势, 而确定各种不同电极的相对电极电势E值。1953年国际纯粹化学与应用化学联合会（IUPAC）的建议，采用标准氢电极作为标准电极，并人为地规定标准氢电极的电极电势为0。而在本例中，你可以将电解质溶液的电极电位人为的规定为0. & 那么是什么原因导致了金属表面与溶液间电位差【或者说电势差】的产生呢？ & 原因是：将Zn浸泡在电解质溶液中时,Zn原子失去电子,转化为离子进入溶液的倾向远超过Zn离子结合电子,转化成Zn原子,重新回到Zn金属上的倾向，实质就是由于Zn不断的和电解液之间进行反应，在Zn电极的表面上富集了大量的带负电的电子【所以锌的标准电极电势为负,就是这些Zn原子失去的电子在起作用:这些电子使Zn电极上积累了负电荷】 & 反过来,Cu转化为离子进入溶液的倾向弱于Cu离子结合电子,转化成Cu原子,重新回到铜金属上的倾向，这也说明了Cu电极很稳定，不会和电解液反应。接下来我在给你讲一个很有趣的微观现象：如果把Cu电极放入CuSO4溶液中，过一段时间，这个Cu片会增重！【当然这个重量是很小很小的，用天平是测量不出来的，仅仅是微观意义上的】原因就是Cu电极上的Cu原子与电解液中的Cu离子之间的相互作用，使得溶液中的Cu离子会受到周围Cu电极上Cu原子的吸引而富集在Cu电极的表面，这里实质就是微观粒子的相互作用。【所以Cu的标准电极电势为正,就是这些Cu离子在起作用:这些附着在Cu电极表面的Cu离子使Cu电极上积累了正电荷】 & 以下是具体数据： Zn2+/Zn的标准电极电势是-0.7618 Cu2+/Cu的标准电极电势是+0.3439 & & 好了，接下来问题就变得简单了。我把Cu和Zn用导线连接到一起，放入电解液中。Zn首当其冲的与氢离子反应，在Zn电极表面上聚集了大量的带负电的电子。而Cu呢？他很稳定，不会与其反应，而更加给力的是，这个Cu电极竟然还能够吸引溶液中的带正电的Zn离子，使得这些Zn离子富集在Cu电极的表面【Cu就是这么牛B!】在这种情况下，两极板就产生了电势差，电势的高低呢？那当然是Cu电极的电势高，Zn电极的电势低；存在电势差，就会以光的速度在两极板和导线之间建立起电场！电荷在电场中要受到电场力的作用，就会有电荷的移动，还没等溶液中的氢离子和这些电子反应，这些电子早就顺着导线跑走了......微观的电荷移动就会产生宏观的电流！这就形成了电池！可以向外输出电能咯~~ & 那为什么Zn电极上的电子会通过导线到达Cu电极，而不是在电解液中运动到达Cu电极呢？这是因为导线的电阻要远远小于电解液之间的电阻，他俩电阻相差十万八千里，根本就不是一个数量级的数值，你可以理解为：电子在原电池系统中运动，电解液的电阻为无穷大，相当于断路，当然电子就要通过电阻很小的导线运动到Cu电极那里去了。 & 那为什么是电子从Zn板移动到Cu板，而不是Cu板上带正电的Zn离子运动到Zn板上呢？这个问题就更好解释了。你想，原子的质量集中在哪里？答案是原子核。原子核是大树，电子就是树叶上的一个小虫子、原子核是地球，电子就是你......原子核和电子的质量也是相差十万八千里的......还用我往下解释吗？ & 到这里是不是明白一些了呢？呵呵这些都是大学电化学、物理化学所涉及到的专业问题，仅仅了解一下即可，不必深究。更何况高考也不考。学习的方向不要偏离哦。 & 这些是你所要重点掌握的： & 电子走导线，离子走溶液。 & 原电池中阳离子往正极移动，阴离子往负极移动。【实质就是电源中粒子克服非静电力做功，这样才能保证电源有稳定的电流输出，不知道你们物理在讲解&电动势&的时候会不会涉及到这个问题哦...】 & 负氧正还，就是说负极发生电极本身失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应。 & &电子流动到Cu片上后，是在Cu表面附着的吗？& & 这个问题的答案是肯定的。附着在Cu电极表面。不过还没等到电子一个个的整齐的附着在Cu电极的表面，H+就跑过来和他反应掉了。这个问题不必深究。 & 但如果是这种情况，一个Cu板，我源源不断的往上输送电子，当达到平衡的时候，这些电子保证是附着在Cu板的表面而不会进入到金属的内部。这是物理学静电平衡的内容，有兴趣的话可以翻阅相关书籍或咨询学历相对高一些的物理老师。简单的说一下，当金属达到静电平衡时，电荷只分布在金属的外表面上。 & 希望我得回答会对你有所帮助，以后有什么问题也可以来请教我哦。 & & & & & & 原电池的电解液中阴阳离子的定向移动的动力或原因是什么 ？ & --- [讨论]如何解析这道题？ 将Zn、Cu片用导线连接置于同一稀H2SO4中下列叙述正确的是 　A.正极附近C(SO42－)逐渐增大 B.负极附近C(SO42－)逐渐增大 　C.正极附近C(SO42－)基本不变 D.负极附近C(H+ )逐渐增大 这是一道经典老题了，答案是C，我们在教学时分析原电池内部离子移动的时候，是简单地总结成：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。还是深入剖析移动原因？以铜锌原电池为例，大家发表一下如何分析电解质溶液中各种阴阳离子的移动，期待高论。 ---------------------------------------------------------------- & 一道习题引起的反思 其实很早以前就见过这么一道选择题： & 将Zn、Cu片用导线连接置于同一稀H2SO4中下列叙述正确的是 　A.正极附近C(SO42－)逐渐增大 B.负极附近C(SO42－)逐渐增大 　C.正极附近C(SO42－)基本不变 D.负极附近C(H+ )逐渐增大 & 我第一次做这题豪不犹豫地选了B，参照答案一看做错了，应该选C，当时就纳闷，根据规律，阴离子向负极移动，怎么就不选B呢？当时就进行了一翻思考，和其它老师交换了自己的意见，觉得答案定的有道理。 & 这个思考可能并没有引起组内任何老师的重视，在今后的教学中，原电池内容阴阳离子的移动，仍旧和以前的教学一样，仅仅总结成：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正因如此，所以问题又来了，今天早晨组内高二级部老师又遇到这题了，三个人中有两人认为答案有错误，其中备课组长和我讨论这道题，好像这题也遇到好多次，参考资料上的答案都选的C，但怎么来分析呢？如何级学生讲解呢？ & 说实话，我也不知道自己分析的对不对，是不是在&凑和答案&，所以就连我自己在第一次做错这个习题之后，经过自我反思，然而在这部分内容的教学时仍旧没敢对&传统&进行否定。 & 做错了这道习题之后我是这样反思的：我首先想到的是原电池中阴阳离子为何要移动？动的动力是什么？能不能简单总结成阴离子向负极，阳离子向正极移动？经过一翻思考，我认为原电池的电解质溶液中阴阳离子移动的&动力&是：离子分布不均与电荷分布不均造成的。比如：正极负近氢离子要放电，使铜极周围氢离子减少，整个溶液中就有了氢离子浓度差，周围空间氢离子浓度大就去补充铜电极周围那里的氢离子，这好比水从高处向低处流一样。 & 如果安我这样来理解是正确的话，那么，溶液中氢离子应该是以正极为中心，周围的氢离子都向正极移动；那么锌离子呢？在负极周围生成，那么可以说成是锌离子由负极为中心，向周围扩散。氢氧根离子呢？因为正极区氢离子减少（放电消耗）所以该处氢氧根浓度偏大，那也应该是以正极为中心向周围扩散。最后来说硫酸根，也就是这道选择题，因为电池的动力（氧化还原反应）根本没有引起硫酸根浓度的局部变化，所以也就没有了硫酸根的定向移动，所以正负极附近基本保持不变，不知通过这道题我以上的反思对不对，因为不知道对不对，所以直至现在仍旧没有改变对原电池溶液中阴阳离子移动这块知识的教学。 & 另外，对引我还有另一层次的思考，原理与上面的类似，只是不再局限于同种离子浓度差引起离子定向移动，是不是可以思考成离子所带电荷分布不均，也能引起离子定向移动？举个例子：比如说，铜锌原电池中，由于正极上氢离子放电，使正极周围带正电荷的离子减少，所以溶液中就以正极为中心，周围所有的带正电荷的离子都来补充，形成&阳离子都定向向正极移动&这样的结论？ & & 吸氧腐蚀的必要条件 　　以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀，称为氧还原腐蚀或吸氧腐蚀。发生吸氧腐蚀的必要条件是金属的电位比氧还原反应的电位低： 　　EM　&　 　　氧的阴极还原过程及其过电位 　　吸氧腐蚀的阴极去极化剂是溶液中溶解的氧。随着腐蚀的进行，氧不断消耗，只有来自空气中的氧进行补充。因此，氧从空气中进入溶液并迁移到阴极表面发生还原反应，这一过程包括一系列步骤。 　　（1） 氧穿过空气／溶液界面进入溶液；　 　　（2） 在溶液对流作用下，氧迁移到阴极表面附近； 　　（3） 在扩散层范围内，氧在浓度梯度作用下扩散到阴极表面； （4） 在阴极表面氧分子发生还原反应，也叫氧的离子化反应。 & Cu-Zn 盐桥 原电池发生原理是要两极存在电位差，像高水位的水会向低水位流一样，也就是你理解的自发反应。 锌铜原电池实际发生的电池反应是锌与铜离子的反应，铜片只起到导电作用，并不参与反应。 盐桥能够让部分离子顺利通过，用它连接目的是让锌与铜离子联接，内电路离子通过自由移动，外电路通过导线电子自由移动，整个电路联通，原电池反应进行。 简单模型就是将锌和铜用导线连接插入有铜离子的溶液中。但这样会造成锌直接在溶液中与铜离子发生置换反应，电子转移直接在溶液中进行，而不通过外电路，没有电子的定向移动不能形成电流。该反应与锌铜原电池反应是竞争反应，特别是铜离子浓度较大时，基本上不发生原电池反应。盐桥的作用在于既隔开两物质，又通过锌离子和铜离子的电位差顺利传递离子电荷，让整个电路畅通。 盐桥 一般而言，金属有失去电子的能力，但不同金属失去电子的能力不同，金属在含有同种金属离子的盐溶液中最能体现出失电子的倾向。当没有盐桥时，两端的盐溶液中因电子得失使溶液带电，如ZnSO4中，Zn失电子成为离子进入溶液后使溶液带正电，电子沿导线进入CuSO4中的电极，Cu2+则从导线上得电子成为Cu使溶液带负电，从而阻止了电子（也带负电）的进一步流入，反应不能继续，当有盐桥后，盐溶液的离子通过定向移动可以中和两端溶液中的电荷，使电子的流动能够保持，从而产生稳定的电流。 Q: 是因为铜锌间的电子移动导致盐桥中的离子移动至盐溶液中.还是由于盐桥例子的移动而导致铜锌间的电子移动,若是这样,为什么盐桥的离子会移动?正阴离子又是什么原因而移至不同的溶液中? 回答得好可以加分,绝不会吝啬的... A: 只有电子移动而正电荷（金属离子）不移动，由于盐桥中电解质的浓度很高，两个新界面上的扩散作用主要来自盐桥，故两个新界面上产生的液接电位稳定、再现，又由于盐桥中正负离子的迁移速度差不多相等，故两个新界面上产生的液接电位方向相反、数值几乎相等，从而使液接电位减至最小以致接近消除。 盐桥起到了使整个装置构成通路的作用。盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动。
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文明上网,理智发言关于“原电池”教学几个问题的讨论_原电池-牛宝宝文章网
关于“原电池”教学几个问题的讨论 原电池
在第3届全国高中课堂教学经验交流大会期间,来自河北、浙江、安徽的3位青年教师，就《化学反应原理》模块中的“原电池”的学习内容开了三节同课异构课。三位教师都设计了有特色的趣味性、探究性很强的实验活动，引导组织学生自己动手进行实验，进行讨论交流和合作学习，通过实验的观察、对比、分析，理解原电池的工作原理，学习怎样正确的描述原电池工作时所发生的电极反应和总反应，认识电流的产生过程。三节课的实验设计角度和具体内容各不相同，引导学生讨论交流的问题的角度也不尽相同，各有特色，富有创造性，受到听课教师的好评。在课后的评课研讨交流力活动中，老师们还就原电池的教学进行了讨论交流。讨论涉及的主要问题有：1。在高中阶段有关原电池装置、原电池反应、化学电源教学的核心内容应包括哪些基本要点？（1）原电池反应本质上是氧化还原反应，反应中有电子转移发生。（2）原电池装置中，应该有能发生氧化还原反应的氧化剂、还原剂。氧化剂、还原剂分别处于两个极区，两个极区中应当有作为电子载体的电极。装置内部可以允许离子定向移动，能通过电流。（3）当用导线（及用电器）把装置的两个电极连接，即可发生原电池反应，把化学能转化为电能。（4）原电池工作时，发生氧化还原反应，氧化、还原反应分别在装置的两个极区中发生氧化（或还原）反应中失去（或得到）的电子可以通过电极送出或导入，电子从负极通过外电路流向正极，形成电流。《化学2》模块的学习，只要求利用伏打电池模型初步认识以上各点。《化学反应原理》模块的学习，则要求利用带能盐桥的铜锌原电池（丹尼尔电池）进一步理解以上各点，不仅知其然，还要知其所以然。能理解并具体的分析简单的有实用价值的化学电源的工作机理。包括工作时发生的电极反应和总反应，电流的形成过程。2。要不要讲“原电池构成的条件”，怎样帮助学生正确认识原电池装置的构成？要把化学能转化为电能，需要一定的装置。这一装置的最简单模型就是通常所说的原电池。课程标准和教材要求学习原电池的工作原理。要达成这一学习目标，需要对原电池的构成有所了解。因此，《化学2》介绍了伏打电池模型。《化学反应原理》模块介绍了铜锌原电池（丹尼尔电池）模型。从这两种模型学生可以了解构成原电池的基本要素。一是氧化剂和还原剂，二是有两个用导电材料做成的电极，作为电子的载体。用于送出或导入电子（在伏打电池中锌电极既是电极又是还原剂，可以发生氧化反应），三是装置内部可以允许电流通过。有了这些要素的装置，一旦用导线和用电器把两极相连，原电池就可以工作，实现化学能向电能的转化（当然，这还不能构成有实用价值的化学电源）。对原电池构成的这种初浅的了解，目的在于帮助理解原电池的工作原理。高中化学教学无论是〈化学2〉或〈化学反应原理〉模块的学习，都不要求把这种了解提升到“原电池构成条件”的认识上，因为这个问题比较复杂，更不能要求学生学习实用的化学电源构成的条件。一些教辅、教参、老师依据伏打电池模型，抽象、归纳出下列“原电池构成条件”：（1）有两种金属活动性不同的金属做电极，其中一种要能在电解质溶液中发生氧化；（2）两电极必须浸泡在电解质溶液中；（3）两电极之间有导线连接，形成闭合回路；（4）能发生自发的氧化还原反应。这些条件是依据伏打电池、铜锌原电池模型归纳、抽象出来的，是通过不完全归纳得到的结论。符合上述条件的装置可以发生原电池反应，工作时，可以把化学能转化为电能。但并非所有原电池装置都要符合这些“构成条件”。燃料电池、浓差电池、温差电池都不需要用两种金属活动性不同的金属做电极。2010年重庆高考试题介绍的全钒液流电池（我在4月6日的的博文中做过介绍）也是一例。如果学生，囿于“要用两种金属活动性不同的金属做电极”才能构成原电池，那在理解上述电池的工作原理十就会发生困难。因此，按这种理解讲解原电池的构成条件不仅不必要，也不科学。一些老师认为伏打电池模型和铜锌原电池模型的区别仅仅是盐桥的有无，没能理解为什么要用带盐桥的铜锌原电池模型来分析原电池的工作原理，而用很多时间补充讲解盐桥的作用，偏离了教学要求，学生也难以理解。此外，一些老师在教学中对一些问题的分析讲解不够严谨，可能引起学生的误解。例如，把发生原电池反应的条件和构成原电池装置的要素混为一谈。如，强调“用导线把两极连接起来”是原电池构成的条件。实际上从工厂制造出来的化学电池（如干电池）并没有把两极用导线连接起来。只有要它工作时，才用导线、用电器来连接两个电极。又如，一些老师认为能发生原电池反应的都可以把化学能转化电能。钢铁发生电化腐蚀，其表面发生了许多微电池反应，但并不能把化学能转化为电能。用牺牲阳极的阴极保护法，是利用原电池反应保护某种金属不被腐蚀，也不可能把化学能转化为电能。3。为什么在《化学反应原理》模块要介绍铜锌原电池？ 《化学2》的学习，只要求学生知道利用原电池装置可以把化学能直接转化为电能，知道原电池工作时发生的反应是氧化还原反应。利用伏打电池模型（指把锌片和铜片插入硫酸溶液组成的最简单的电池模型）做演示、分析就可以达成这一学习要求。伏打电池工作时，锌的电子向氢离子的转移，既能在锌极上直接进行（由于存在超电势，氢气在锌上析出比在铜上难）也可以通过外电路到达铜极转移给氢离子，化学能转化为电能的效率低，而且工作不久，锌极周围锌离子浓度增大，铜极周围硫酸根离子浓度相对增大，铜极上覆盖着一薄层氢气的膜，使原电池难以继续正常工作。因此，在《化学反应原理》模块的学习中，要说清原电池的工作原理，就必须运用铜锌原电池（丹尼尔电池）模型。在这种装置中，氧化和还原反应分开，分别在两个半电池中发生，用盐桥连接两个半电池，沟通两个半电池的电路，保持两个半电池中溶液呈电中性，保障两个半电池中电子能持续通过外电路转移，使装置持续产生比较稳定的电流。至于盐桥能消除液接电势的作用，学生知识不够，难以理解，不必做介绍。欢迎您转载分享：
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当两种组成各异的电解质溶液接触时,由于两侧溶液中的离子浓度不同,所以会发生离子的扩散.若离子的迁移速度是不同的,随着扩散的进行,接触界面两侧的电荷分布也就不均衡了,导致了电位差的产生.若离子的迁移速度相同(如氯化钾溶液),假设右侧向左侧每一分钟迁移1个钾离子,也会迁移一个氯离子,则两侧的溶液还是平衡的,不会出现多余的电荷.因此,如果没有附加电位的话,迁移速率相同的正负离子不会产生液接电势.盐桥中的支持电解质均选用正负离子迁移速率一致的电解质,最常见的是氯化钾.盐桥中的电解质浓度很高,正负离子迁移速率又是相同的,所以就使液接电位达到了可以忽略的地步.
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盐桥内装有用琼脂固定的高浓度的电解质溶液，常用的是饱和KCl溶液，因为溶液中正、负离子的迁移速率几乎相等，所以可以减小液体的液接电势。
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