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氧化還原反應是化學中的重要概念。氧化是指物質失去電子的過程，氧化數會增加。還原是指物質得到電子的過程，氧化數會減少。在反應中，氧化劑會引起其他物質氧化，但自身被還原。還原劑會引起其他物質還原，但自身被氧化。這種電子轉移是氧化還原反應的核心。
化學電池是將化學能轉化為電能的裝置。它由兩個半電池組成，通過鹽橋連接。在陽極發生氧化反應，電子被釋放，所以陽極是負極。在陰極發生還原反應，電子被消耗，所以陰極是正極。電子通過外電路從陽極流向陰極，形成電流。鹽橋維持兩個半電池的電中性，使反應能夠持續進行。
電解是利用電能驅動非自發氧化還原反應的過程。與化學電池相反，電解將電能轉化為化學能。在電解池中，陽極連接到電源的正極，發生氧化反應。陰極連接到電源的負極，發生還原反應。電源提供的電能迫使電子從陽極流出，經過外電路流向陰極。溶液中的陽離子移向陰極被還原，陰離子移向陽極被氧化。
氧化數是判斷氧化還原反應的重要工具。單質的氧化數為零，離子的氧化數等於其電荷。標準電極電勢用來衡量物質被還原的傾向。電極電勢越正，該物質越容易被還原，是較強的氧化劑。電池電勢等於陰極電勢減去陽極電勢。正值表示反應自發進行。例如鋅銅電池，鋅失去電子氧化數從零變為正二，銅離子得到電子氧化數從正二變為零，電池電勢為正一點一伏。
氧化還原反應在現代生活中有廣泛應用。電池技術利用氧化還原反應儲存和釋放電能，從手機電池到電動汽車都依賴這個原理。電解技術用於金屬提煉，如電解氧化鋁製取金屬鋁。電鍍工業利用電解在物體表面鍍上保護層或裝飾層。燃料電池將氫氣和氧氣的氧化還原反應直接轉化為電能，是清潔能源技術。掌握氧化還原反應、化學電池和電解的原理，對理解現代科技和工業應用非常重要。