电池的原理与实用电池
電池の反応と実用電池
离子化倾向大的一方作负极、发生氧化；正极发生还原；电子由负极经导线流向正极。电流方向与电子方向相反。铅蓄电池放电时硫酸变稀、两极板增重，充电时相反。
把锌片直接插进硫酸铜溶液，铜会析出 —— 电子在接触处就交给了 Cu2+，热量白白散掉。可如果把锌和铜分开放在两个杯子里、只用导线连通，电子就必须走那根导线 —— 于是我们能在半路把它拿来点灯。电池的全部创意就在这一步。
为什么是这样
电池是把氧化还原释放的化学能变成电能的装置。做法是把氧化和还原分开在两个电极上进行，中间用导线连接 —— 这样电子只能走导线，途中就能做电功。
谁当负极？离子化倾向大的那个金属 —— 它更愿意失去电子。失电子就是氧化，所以负极发生氧化反应;电子沿导线到另一极被接收，所以正极发生还原反应。两极之间的电位差叫电动势。
有一条约定容易记反：电流的方向与电子的流动方向相反。电流被规定为从正极流向负极（这是历史约定，早于电子的发现），而电子实际从负极流向正极。题目问哪一个，答案就不同。
定量表达
丹尼尔电池是最标准的例子：锌板插在硫酸锌溶液里、铜板插在硫酸铜溶液里，两液之间用素烧板隔开（让离子能缓慢通过而两液不迅速混合）。电池式写成 （−）Zn｜ZnSO₄aq｜CuSO₄aq｜Cu（＋），电动势约 1.1 V。负极 Zn → Zn2+ + 2e−，正极 Cu2+ + 2e− → Cu，总反应 Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu —— 正是把上一章那个自发反应拆成了两处。
按能否充电，电池分两类。一次电池放电后不能再用（锰干电池 1.5 V、锂电池 3.0 V）；二次电池（蓄电池）可以反向充电重复使用。给二次电池充电时，外部电源的正极接电池正极、负极接负极 —— 接反就不是充电了。
铅蓄电池是最常考的二次电池，电动势约 2.0 V，总反应 Pb + 2H2SO4 + PbO2 ⇌ 2PbSO4 + 2H2O（正向放电、逆向充电）。两个结论要记住：放电时硫酸被消耗、浓度下降，两极都生成 PbSO4 所以质量增加;充电时正好相反 —— 硫酸浓度回升、两极板质量减少。另外燃料电池（磷酸型约 1.2 V）负极通氢、正极通氧，总反应就是 2H2 + O2 → 2H2O —— 产物只有水。
- Pb
- 铅，负极活性物质（还原剂）
- H2SO4
- 硫酸，电解液，放电时被消耗
- PbO2
- 二氧化铅，正极活性物质（氧化剂）
- PbSO4
- 硫酸铅，放电时附着在两极板上
- H2O
- 水，放电时生成
- 从左往右是放电，从右往左是充电
- 每完成一次这个式子有 2 mol 电子流过
- 放电 → 硫酸变稀、极板增重；充电 → 硫酸变浓、极板减重
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