電池與電解：鋅銅電池的原理與電極判斷｜高中必修化學

電池如何將化學能轉換成電能？為什麼鋅銅電池中的鋅會溶解，而銅離子會形成金屬銅？理解氧化還原反應，就能掌握電池的運作原理，以及陽極、陰極與電子流向的判斷。

陽陰極與正負極的區別

鋅銅電池 電化電池電池

一、電池與電解：皆屬氧化還原反應

1. 電池的定義

利用化學反應產生電能的裝置，稱為電化學電池，簡稱電池。

2. 鋅銅電池的運作原理

鋅銅電池利用鋅與銅離子之間的氧化還原反應，將化學能轉換成電能。

(1) 陽極：發生氧化反應

陽極（負極）發生氧化半反應：

Zn(s) → Zn²⁺(aq)＋2e⁻

鋅原子失去電子，形成鋅離子進入溶液。

(2) 陰極：發生還原反應

陰極（正極）發生還原半反應：

Cu²⁺(aq)＋2e⁻ → Cu(s)

銅離子得到電子，形成金屬銅。

(3) 電子流向

電子由鋅電極經外電路流向銅電極，也就是由負極流向正極。

(4) 鹽橋的作用

在鹽橋中，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，以維持溶液的電中性。

二、講義例題與解析

範例 12：判斷鋅銅電池的正確敘述

題目：

有關右圖之鋅銅電池的敘述，何者正確？（應選 3 項）

(A) 這是使電能轉變成化學能的裝置

(B) 浸於乙杯的金屬片一定是 Cu

(C) 電流從乙杯金屬片經導線流入甲杯金屬片

(D) 伏特計正端與浸於甲杯的金屬片連接，負端與浸於乙杯的金屬片連接

(E) 鹽橋中裝有不與甲、乙兩杯溶液反應之易溶鹽，陰離子流向甲杯，陽離子流向乙杯

解答：C、D、E

解析：

 BCE

      (A)化學能轉變成電能；  

  (D)　甲杯　　　　　　　　　　　　　 乙杯

　　　     Zn(s)　＋Cu^2＋(aq) → Zn^2＋(aq) ＋ Cu(s)

　        (－)極　　　　　　　　　　　　  (＋)極

莫斯利提醒：電池題目的考試關鍵

1. 陽極發生氧化，陰極發生還原。

2. 鋅銅電池中，鋅為負極、銅電極為正極。

3. 電子由負極流向正極；傳統電流方向與電子流向相反。

4. 鹽橋的功能是維持兩側溶液的電中性。

5. 電池與電解要分清楚：電池利用化學反應產生電能；電解則利用電能促使化學反應進行。

莫斯利自然科學｜高中必修化學，從氧化還原反應到電池運作原理，掌握電化學的重要觀念。