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原电池是将化学能直接转化为电能的装置。它由锌片作为负极,铜片作为正极,浸泡在硫酸铜溶液中。当电路接通时,锌失去电子被氧化,电子通过外电路流向铜极,铜离子在铜极得到电子被还原,从而产生持续的电流。
在负极,锌原子失去电子变成锌离子,发生氧化反应,反应式为锌变成锌离子加两个电子。在正极,铜离子得到电子变成铜原子,发生还原反应,反应式为铜离子加两个电子变成铜。电子从负极流向正极,形成电流。
在原电池中,电子从负极锌片流向正极铜片,这是电子的实际流动方向。但是按照传统约定,电流方向与电子流动方向相反,从正极流向负极。电子在外电路中的流动形成了电流,使灯泡发光。
在电解质溶液中,带正电的铜离子向负极移动,带负电的硫酸根离子向正极移动。同时,锌电极溶解产生的锌离子进入溶液。这种离子的定向移动形成了溶液中的离子导电,与外电路的电子导电共同构成完整的电流回路。
原电池的总反应是负极氧化反应和正极还原反应的总和。负极锌失去电子变成锌离子,正极铜离子得到电子变成铜。总反应为锌加铜离子生成锌离子加铜。这个反应实现了化学能向电能的转化,为外电路提供持续的电流。