锌比铜活泼,容易失去电子,成为锌离子进入溶液,失去的电子就留在锌片上,这样锌片上会因为留有锌失去的电子,而比铜片带的负电荷多,如果用导线连接,电子就从多的地方锌片沿导线流向铜片,这样铜片就不是电中性的了,而带有了负电荷,于是溶液中的H+就被吸引,到铜片上,得到电子,成为氢气,放出。
锌失去电子,成为锌离子,进入溶液后,一开始仍在锌片附近,形成了一层由锌离子构成的屏障,会阻碍H+的靠近,因此H+反而不容易直接到锌片上得电子。
原电池的作用就是将化学能转化为电能,并加以利用,提供给用电器。
原电池相当于将锌失去的电子分散到铜片上,一方面减少了锌离子对H+的阻碍,另一方面,又增大了H+和电子的接触面积,所以可以加快反应的速率。
不同金属之间都有电势差,即标准电极电势不同,电子总是从低电势移向高电势(即在电场力作用下由负极移向正极),所以电子转移到正极(铜)上放电,至于为什么能加快反应速率,可以参考有效碰撞理论,本来只在一个电极上进行的反应变成了在两个电极上反应,接触面积变大,有效碰撞次数增多,速率就加快了
金属的导电性强,如果离子直接进入溶液就不能形成闭合回路 也就不是原电池了
3.锌-锰干电池的结构与原理
锌锰干电池是日常生活中常用的干电池。
正极材料:MnO2、石墨棒
负极材料:锌片
电解质:NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊状物
电池符号可表示为
(-) Zn|ZnCl2、NH4Cl(糊状)‖MnO2|C(石墨) (+)
负极:Zn=Zn2++2e
正极:2MnO2+2NH4++2e=Mn2O3+2NH3+H2O
总反应:Zn+2MnO2+2NH4+=2Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O
锌锰干电池的电动势为1.5V。因产生的NH3气被石墨吸附,引起电动势下降较快。如果用高导电的糊状KOH代替NH4Cl,正极材料改用钢筒,MnO2层紧靠钢筒,就构成碱性锌锰干电池,由于电池反应没有气体产生,内电阻较低,电动势为1.5V,比较稳定。
干电池属于化学电源中的原电池,是一种一次性电池,它以二氧化锰为正极,以锌筒为负极,把化学能转变为电能供给外电路。在化学反应中由于锌比锰活泼,锌失去电子被氧化,锰得到电子被还原。