一个高中化学疑问

电解质溶液为CH3COOH溶液,两电极为锌和铁(它们俩贴在一起),我的疑问是它俩都可以和溶液反应,那为什么可以作为原电池?
谢谢。

用高中的说法简单地来讲就是因为二者(Zn和Fe)的金属活动性有差别,且其中有一者能与H+离子反应,因而形成原电池。

但是高中的说法是不彻底,不全面的,这种说的的因果之间的联系并未给出,只是为了方便中学生对化学课程的理解所给出的理由,但是勤于思考的学生往往会感到理由给得很唐突。下面我就给楼主简要地分析一下,其中较为具体的原因:
我们知道,Fe和Zn都可以与H+反应,生成氢气。作为可实现的化学反应,一定是由相对不稳定的状态趋向较为稳定的状态。简单地说,是不稳定的能量形式向稳定的能量形式转变。Fe、Zn分别与H+的置换反应就是较高的化学能转变为较低的化学能,同时产生热量、分子势能等。一般来说,高能状态不如低能状态稳定,因而反应可以进行。

我们又知道化学反应是通过原子或分子之间的电磁作用而进行的,所以可以进行的反应必然有原子或分子之间电势的变化,即电势差(高中生可以理解为电压差)。
化学反应中,电势差驱赶电子的移动,但是很多反应物质或反应环境限制,甚至阻止了电子的移动,结果释放的化学能并没有转变为直观可见的电能。

回到正题,如果Zn和铁并不是连接着,同时置于一个有H+的溶液体系中,是不会有产生的电流的。
如:将铁丝或锌丝,状况完全相同的两头同时放入CH3COOH溶液中,导线间没有电流,是因为导线两头都趋向反应,而反应电势差相同(注意反应电势差因为物质组成、结构各种原因,往往没有或只有少量的表现出宏观的电压,其余的转换成别的化学能和热量了),它们对外的电压也就相同,即不会有电流。

而中学所说的金属还原性的差别大致表示金属置换H的能力,主要是指对弱氧化性(中学往往说成无氧化性酸)酸的反应能力,即置换H的能力
(注意是“大致”,所以金属还原性的表述是不准确的,很多反应由金属活动顺序表去预测也是错误的)。
总之在高中的观点看来,谁更能反应,谁先反应,其中反应过程中产生电磁能量差可驱动电荷(电子、离子)移动形成电流。

以上只是给出了电流产生与化学能的关系,完备的原因有待更高层次的学习。
中学之外的补充:
在高中中默认如果将电极为锌和铁并用导线连接,将电极置于酸中,Zn不断消耗不产生H2,且铁电极上却产生氢气。这些就是因为高中默认了超电位的存在,超电位的存在在一定程度上转移了H+还原的场所(不一定完全转移,如现实中两电极为Fe和Zn并用导线连接的线路将两极没入盐酸两极都有H2产生)而超电位的产生才真正使电流产生。
事实上,两种电极只有一个能与无氧化性酸反应置换H,若不在金属活动顺序较低的金属上产生氢气,电流也就不会产生;而两电极均能与无氧化性酸反应置换H,若两电极上产生的H2的速度与各自单独置于该酸溶液中反应产生的H2速度也不会有电流产生。正如电极换成Sn和Pb,Pb表面完全没有生成气泡,也没有电流产生。

这里抛砖引玉,楼主有兴趣可以自己找资料了解一下,不过想完尽的了解超电位,恐怕还需楼主多去图书馆了。
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第1个回答  2011-10-05
还原性不同的两种物质与相同的氧化剂反应还原性强的先反应,所以在这里应该Zn先反应铁后反应,在这里活性不同的电极 电解液 闭合电路就构成了原电池
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