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物理与化学电源 · 第二章 电化学体系:界面、传导与化学电源 · 先让电流有路可走

一只电池为何能持续供电

能供电的原电池不是“有两块材料”就够了,而是把氧化和还原分在两个电极上,让电子经外电路、离子经内部介质共同闭合回路。

以放电中的锌—铜体系为例:锌一侧发生氧化并放出电子,电子通过负载流向发生还原的一侧;电解质或盐桥中的离子迁移则避免两侧不断积累电荷。两条路径少一条,反应都会很快被电荷不平衡“堵住”。这比死记正负极更可靠:先问反应、再找电子与离子各自的路。

开始自测

学完要会什么

能画出放电原电池的电子路径和离子路径,并用氧化/还原而不是颜色或左右位置判断阳极与阴极。

做题前先检查

  • 讨论的是放电状态的原电池;充电时外加电源会改变电子流向。
  • 阳极按反应定义:发生氧化;阴极按反应定义:发生还原。
  • 外电路传电子,电解质与隔膜构成离子通路;隔膜应阻电子、通离子。

先回忆,再看答案

用三个问题检查是否真的理解

1. 如果锌电极已失去电子,为什么反应不会只在锌片旁边进行到底?

提示:想一想溶液局部会积累什么电荷。

2. 把导线断开后,电解质仍在,为什么小灯不亮?

提示:电子需要经过哪里对外做功?

3. “阳极一定是负极”这句话缺了什么前提?

提示:比较原电池放电和电解池。

锌—铜丹尼尔电池的两个半电池、外电路和盐桥
锌—铜电池把两个半反应分开:电子经外电路从锌极流向铜极;盐桥中的离子迁移帮助维持两侧电中性。读图时请把“电子走外面、离子走里面”当作两条必须同时闭合的路径。来源:《物理与化学电源》第 1 节“绪论”课程公开资料,第 62 页(裁切)

关键公式

常见易错点

  • 把电子也画成穿过电解质或隔膜;常规电池中,电子应走外部电子导体。
  • 把阳极/阴极与正极/负极当成永远一一对应的同义词。