摘要立足于中學化學的實際，從原電池的類型、構成條件、工作原理、電動勢的產(chǎn)生機理等方面進行了定性闡述，適當拓展了原電池原理的有關知識，以適應素質(zhì)教育的要求。
關鍵詞原電池 電極 電動勢
2個相同的電極可構成原電池嗎?許多中學化學教師都會肯定地說“不行，因為構成原電池的條件之一就是具有2個不同的電極�！笨墒牵谝淮未笮凸_課上，有一組學生做原電池構成條件的探究性實驗時，將2個相同的鋅電極浸入到硫酸銅溶液后，發(fā)現(xiàn)電流計的指針偏轉了。為什么會這樣呢?一時間，在座的專家、同行議論紛紛，但都無令人信服的理論解釋。
其實如果我們查閱大學物理化學的電化學部分，則不難找到答案。不過，由于大學物理化學的電化學理論重在運用熱力學理論進行定量分析，相對中學化學基礎而淺顯的電化學知識來說，顯得過于深奧難懂，更難以向中學生解釋清楚。因此，本文結合中學化學的實際，定性地闡述了原電池的有關知識，旨在幫助中學化學教師拓展相關知識，以應對素質(zhì)教育的需要。
1 原電池的類型
使化學能轉化為電能的裝置，稱為原電池或簡稱電池。根據(jù)原電池的組成及變化的特點，可將電池按以下幾種方式進行分類:(1)按照電池中物質(zhì)所發(fā)生的變化，可將電池分為2類:凡電池中電極反應的凈結果為化學反應者稱為“化學電池”，凡電池中電極反應的凈結果僅是高濃度變成低濃度者稱“濃差電池”。(2)按照電池包含電解質(zhì)溶液的種類，又可將電池分為2類:電池中只含1種電解質(zhì)溶液的稱為“單液電池”，電池中含有2種電解質(zhì)溶液的稱為“雙液電池”。(3)按照電池中能量變化的特點，也可將電池分為2類:凡化學能(即體系的吉布斯自由能的減少)全部轉化為電能者稱“可逆電池”，凡化學能只部分轉化為電能者稱“不可逆電池”。大學課本中只討論可逆電池，而可逆電池的電極必須是可逆電極，可逆電極的特點是發(fā)生的充、放電反應互為可逆反應，如常見的甘汞電極Hg-Hg2Cl2|Cl-的電極反應可表示為:Hg2Cl2+2e-=2Hg+2Cl-。但中學階段的原電池(除蓄電池或稱可充電電池外)的電極一般是不可逆的，即為不可逆電池。盡管如此，兩者的工作原理基本相同，差別主要在于不可逆電池尚無法運用熱力學理論進行定量分析，在此無須將兩者嚴格區(qū)分。故可將電池分為4種基本類型:(1)單液化學電池;(2)雙液化學電池;(3)單液濃差電池;(4)雙液濃差電池。
2 4種電池的構成條件及工作原理
構成原電池的必備條件有，①2個電極，②電解質(zhì)溶液才③連成1個閉合回路，此外，還必須能自發(fā)地在兩極上發(fā)生化學反應，并產(chǎn)生電流。以下分別介紹4種電池的構成條件(因③相同故略去)及簡要工作原理。
(1)單液化學電池:是由化學性質(zhì)不同的2個電極浸在同一電解質(zhì)溶液中組成的電池，或者是由不同氣體沖擊浸入同一電解質(zhì)溶液的電極而成的電池。
例如，不可逆電池:鋅銅原電池Zn|H2SO4|Cu將鋅片、銅片分別浸入H2SO4溶液后，由于所產(chǎn)生的電勢差不等，所以電子會由電勢較低的鋅片流到電勢較高的銅片，使鋅片不斷地失去電子生成Zn2+進入溶液，同時H+不斷地在銅片上得到電子生成H2析出，電極反應式為，負極:Zn-2e-=Zn2+，正極:2H++2e-=H2↑，總反應:Zn+2H+=Zn2++H2↑
(2)雙液化學電池:是將2個電極(可以相同也可以不同)分別浸入2種不同的電解質(zhì)溶液中而組成的電池。由于在2種不同的電解質(zhì)溶液的接觸界面上也會產(chǎn)生電勢差，并且會影響到整個電池的電動勢的產(chǎn)生(即影響到電流的產(chǎn)生)。為了消除液體接界電勢，通常采用的方法是“鹽橋法”(即在2種電解質(zhì)溶液之間，放置一飽和KCl溶液，這樣可使液體接界電勢降低到可以忽略的程度，若電解質(zhì)溶液遇KCl會產(chǎn)生沉淀時，可用NH4NO3代替。)，鹽橋用“||”表示。此外，還可用膜或素燒瓷杯將2種電解質(zhì)溶液分開。
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