資源簡介

硫酸銅為電解液的鋅銅原電池中鋅電極的表面為什么會變黑
孫洪友

以硫酸銅為電解液的鋅銅原電池中的鋅電極為什么會變黑呢？黑色物質是氧化銅嗎？若是氧化銅那么在銅電極上也應是黑色啊，所以，絕不是氧化銅。我們也可以再做一個實驗：以稀硫酸為電解液的鋅銅原電池中的鋅電極的表面也會變黑，這樣就徹底排除了氧化銅的原因，那么，究竟是什么原因呢？
實際上在制氫氣的演示及學生的實驗時,也常用鋅粒與稀酸來制取。在實驗完畢,鋅的表面總是黑色,對于鋅的表面為什么會變黑的問題，有很多不同的回答: “由于鋅的質地不純,有雜質，鋅大部分反應后，雜質附著在表面上呈黑色。”也有這樣的解釋,“鋅與酸作用是鋅被氧化的過程，在氧化過程中產生了一種黑色物質,附著在鋅的表面”。但以上兩種解釋我都認為是不適當的,而在參考書上均未提到這一問題。因此,我在實驗探究的基礎上做出了下面的解釋,僅供參考,并希望批評指正。
鋅與稀硫酸反應后，鋅的表面凹凸不平，產生很多細小的鋅微粒，由于微粒太小，光被完全吸收，故呈現黑色。就像氯化銀受光的作用后，分解出來的銀微粒，由于微粒太小而呈黑色是一個道理。
　　 但為什么鋅和硫酸反應后表面會凹凸不平呢？這是因為在溶液（稀硫酸）中存在大量水分子，氫離子和水分子化合成水合氫離子（H3O+），水合氫離子與水分子均勻混合在一起，而溶質之間或其溶劑分子（這里指H3O+）之間是有一定距離的。當鋅與稀硫酸接觸時，彼此發生了置換反應，因為鋅表面的原子排列比較緊密，所以在它和稀硫酸作用時，相鄰的兩個鋅原子不可能同時和溶液里的水合氫離子（H3O+）作用，只有和水合氫離子（H3O+）靠得很近的鋅原子才能起置換反應，這樣就使鋅的表面呈現出凹凸不平的狀態。
　　同時，由于鋅的表面呈現凹凸不平的狀態，表面面積特別大，而氫具有能溶解在金屬里的性質，且凹凸不平的鋅也有較強的吸附能力，這樣使氫更易溶解在鋅的表面，因而就更增加了鋅表面的多孔現象，進而吸收了光線而變黑！
另外值得一說的是許多金屬在粉末狀時都與其原來的塊體色澤差別很大，有塊狀是為銀白色，但粉末時確是藍色，諸如此類的例子很多。例如：Al與酸反應，由于Al片表面的Al原子受反應時電子流動的振動，以及形成水合Al3+，產生與H2O的撞擊，使得Al中的晶界（即晶體中存在的某些縫隙）的縫隙得以擴大，最后脫離本體形成粉末，Al與酸反應劇烈時你可以看到溶液里充滿了灰色物質就是Al。而Zn由于某些原子，如晶胞（晶體中最小，且可重復單位）大等等原因，而使得Zn片上的粉末不能完全分離而顯示為其粉末狀時的黑色。 2011年11月27日

展開更多......

收起↑