锌铜电池(也称为锌铜原电池)是一种常见的电解池,其电极反应式如下:
一、电极反应式
1. 负极(Zn)(还原反应,被氧化)
$$ \text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^- \quad \text{(氧化反应)} $$
2. 正极(Cu)(还原反应,被还原)
$$ \text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu} \quad \text{(还原反应)} $$
二、电池总反应式
将两个电极反应式相加,得到总反应式:
$$ \text{Zn} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{Cu} $$
三、电池符号(电池符号表示)
$$ \text{Zn} \left| \text{Zn}^{2+} \parallel \text{Cu}^{2+} \right| \text{Cu} $$
四、电池电动势(E°)(标准电极电势)
- 锌电极(Zn²+/Zn)的标准电极电势 $ E^\circ_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = -0.7618 \, \text{V} $
- 铜电极(Cu²+/Cu)的标准电极电势 $ E^\circ_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}} = +0.3419 \, \text{V} $
电池电动势(E°)为: $$ E^\circ{\text{cell}} = E^\circ{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}} = 0.3419 - (-0.7618) = 1.1037 \, \text{V} $$
五、应用
锌铜电池是伏打电池(Voltaic cell)的一种,常用于早期的电池研究和现代电池系统中。
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