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电池正负电极的电势差 ——为什么干电池电压都
加入时间:2020-06-05 11:13

  知识点:电池的正负电极之间存在电势差。锌锰电池中,正极的标准电极电势为+0.7710V,负极为-0.7628V,差值为(+0.7710)-(-0.7628)=1.5338V,也就是我们电池上标的电压。

  在现实生活中,我们离不开有各种各样的电池,如:手机电池、手电筒电池等。不过最常用的是那种小棍子似的干电池,干电池有大有小,还有各种品牌,但无论什么样的干电池,电压大部分都是1.5V,这是为什么呢?

  这和电池里面的那些东西有关。我们常用的电池又叫做锌锰干电池,如果你纵向剖开一节干电池,你就会发现它的中间是一根乌漆墨黑的小圆柱体,这是一根充当正极的石墨棒,石墨棒外面有很多MnO2和炭黑组成的混合物,此外,还有一堆黏糊糊的东西,它们是NH4Cl,最外层是由锌制成的筒子,充当着负极的角色,在锌筒和NH4Cl之间还隔着多孔纸作为隔离层。

  干电池在工作的时候,负极的锌失去电子,电子沿着电路中的导线一路抵达正极,也就是碳棒处,碳棒再把电子传递给NH4Cl,NH4+获得电子后变成NH3和H2。这里可能有人要提出疑问,不对啊,电流不都应该是从正极流向负极么,怎么这里的电子是从负极往正极跑?因为我们规定,电流的方向是正电荷流动的方向,而电子带负电,所以电子是按照电流的反方向运动的。

  电池中的MnO2可以与H2发生反应,生成MnO(OH),消除H2在电极处的聚集;Zn2+

  可以与NH3极反应,生成[Zn(NH3)4]2+,消除NH3在电极处的聚集,使反应更流畅。

  而电池的电压正是由正负极的化学反应确定的,从物理化学(物理化学是一门专门的学科,它就叫“物理化学”而不是“物理和化学”)中我们可以知道,电池的正负极都有各自的标准电极电势,而电压正是这两个标准电极电势的差值。你可以把标准电极电势理解为两个高度不同的台阶,台阶高度的差值就是电压,锌锰电池中,正极的标准电极电势为+0.7710V,负极为-0.7628V,差值为(+0.7710)-(-0.7628)=1.5338V,也就是我们电池上标的电压。

  由此我们可以看出,一个电池的电压不是由它的外形和品牌决定的,而取决于它里面的化学物质,因为我们常用的电池都是锌锰电池,所以电压都是1.5V,而其它种类的电池,比如铅蓄电池,因为反应物质不同,它的电压就是2V。

  最后特别说一句,如果你想拆开你家的电池研究它的内部结构,请务必在专业人员的陪同下操作,千万不可以自己动手,以防有毒物质泄露。

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