是的，我終于又來了。之前的時間筆者作為新高一學生參加了強化班選拔夏令營，今天考完試了（這篇文章寫得較慢，所以發(fā)出來的時間晚了些）。

回到正題，初三化學學到第八單元的課題3后就經(jīng)常遇到這種題。題目就告訴你這樣做鐵釘生銹會超級快，老師也由于課程進度不太可能給你講其中的緣由。至少筆者上初三時老師就總說，這個到了高中會學的。那么如果你碰巧看到我的文章，那就讓我來詳細地講講，滿足你的好奇。

好玩的是，今年清華大學招生宣傳片《土豆少年》里面的土豆電池的基本原理，其實與這個問題的原理是一致的。

除了土豆電池，在物理書上我們也見過水果電池

在化學上，這些東西有一個共同的名字，叫原電池，是一種將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。我們來講解一下原電池的工作原理。但在此之前，我們先了解兩個概念：電解質(zhì)與氧化還原反應。

電解質(zhì)是溶于水溶液中或在熔融狀態(tài)下自身能夠?qū)щ姷?strong>化合物，與之相對的是非電解質(zhì)，非電解質(zhì)是指在水溶液里和熔融狀態(tài)下都不能導電的化合物。于是單質(zhì)與混合物（如硫酸溶液）通通不能叫電解質(zhì)，而二氧化碳溶于水后溶液導電，二氧化碳卻不是電解質(zhì)，因為二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸電離出氫離子、碳酸氫根離子與碳酸根離子，故電解質(zhì)的是碳酸而非二氧化碳本身，二氧化硫、氨氣之類同理。電解質(zhì)可分為強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)，水溶液中或熔融狀態(tài)下幾乎全部電離的是強電解質(zhì)，只有少部分電離的是弱電解質(zhì)。強酸（鹽酸，硫酸，硝酸等）、強堿（氫氧化鈉，氫氧化鉀，氫氧化鈣，氫氧化鋇等）、大部分鹽（硫酸鋇啥的也算哦，只要溶進去的部分全部電離即可）與活潑金屬氧化物是強電解質(zhì)。弱酸、弱堿、水等是弱電解質(zhì)。水會電離出一點氫離子和氫氧根離子。電解質(zhì)的強弱與溶解性無關(guān)，與導電性沒有必然聯(lián)系。溶液導電性強弱取決于溶液中自由移動的離子濃度。

高中的氧化還原反應是指反應過程中有元素化合價升降的反應。元素的化合價升高，失電子，我們就說這個元素被氧化，發(fā)生氧化反應；同理，元素化合價降低，得電子，我們說該元素被還原，發(fā)生了還原反應。氧化還原反應并不要求所有元素的化合價都改變?；蟽r的升降是氧化還原反應的外在特征。氧化還原反應中有氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物。氧化劑氧化別人，自己被還原，還原劑同理。氧化產(chǎn)物是還原劑被氧化的產(chǎn)物，還原產(chǎn)物同理。

有了這些簡單的知識鋪墊，我們就能開始學習原電池了。

如圖是一個經(jīng)典的原電池。我們將鋅片與銅片用導線和電流表串聯(lián)，然后插入稀硫酸，會觀察到鋅片逐漸溶解，銅片上有氣泡（氫氣）生成，電流表指針偏轉(zhuǎn)，這說明導線中產(chǎn)生了電流。鋅的活動性比銅強，更容易失去電子，于是被氧化成鋅離子進入溶液，而電子在鋅片與銅片之間的電壓作用下來到銅片上，由于異種電荷相互吸引，溶液中氫離子過來得電子，被還原變成氫氣。同理，鋅片附近由于有大量鋅離子帶正電吸來硫酸根離子。由我們的物理知識可得，鋅片為負極，銅片為正極。

這就是原電池。原電池放電時，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應。其形成條件有：

1.電極材料由兩種金屬活潑性不同的金屬或由金屬與其他導電的材料（非金屬或某些氧化物等，如碳棒）組成。

2.電解質(zhì)存在。

3.形成閉合回路。

4.發(fā)生的反應是自發(fā)的氧化還原反應。

我們不妨再看幾個原電池，寫寫它們的反應感受一下

對原電池我們不妨多說一些。上述原電池確實可用，但它效率不高，電流會很快衰減。雖然鋅片周圍有很多鋅離子，但總會有氫離子過來直接與鋅反應，鋅直接失電子被氧化。這里二者直接接觸轉(zhuǎn)移電子，相當于短路，于是有一部分化學能變成了內(nèi)能，原電池的效率就降低了。于是我們想到，能否將鋅與稀硫酸分開呢？當然可以。

我們放了一個鹽橋。鹽橋中通常裝有含KCl飽和溶液的瓊膠。鹽橋作為離子通道，氯離子流向硫酸鋅溶液，鉀離子流向稀硫酸，使得兩部分成電中性，將兩個半電池連接構(gòu)成閉合回路。同時我們又成功地避免了鋅片與氫離子直接接觸，減少電流衰減，提高效率。電極反應式與總反應與第一個原電池是一樣的。

我們知道，鋅片插入稀硫酸后鋅會被氧化成鋅離子，而我們講的第一個原電池中鋅也被氧化成鋅離子，二者的反應方程式寫出來是一樣的，那么哪個反應速率更快呢？答案是后者。一個在溶液里跑，一個在導線里跑，當然是在導線里跑的快了。

那么，說了那么多，這和今天的主題有什么聯(lián)系呢？我已經(jīng)說過，鐵釘包著碳粉與食鹽水生銹更快的原理就是原電池。金屬的腐蝕分兩種。一種叫化學腐蝕，指金屬與干燥氣體（氧氣、氯氣等）或非電解質(zhì)液體（石油等）直接反應引起的腐蝕。這種較為少見，更常見的是電化學腐蝕。電化學腐蝕是指不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生原電池反應，較活潑的金屬發(fā)生氧化反應被腐蝕。電化學腐蝕又分兩種，分別是析氫腐蝕和吸氧腐蝕，后者最為常見。我們就以生鐵為例。我們知道，生鐵的主要成分是鐵和碳。

當電解質(zhì)溶液酸性較強時，發(fā)生析氫腐蝕。生鐵中的鐵，碳與電解質(zhì)溶液構(gòu)成無數(shù)個微小的原電池，我們這里理想化一下，把鐵和碳分開來。顯然，鐵作負極，碳作正極。

那么，當電解質(zhì)溶液酸性很弱或呈中性（氯化鈉溶液就呈中性），且溶有氧氣，就發(fā)生吸氧腐蝕。

注意了，一般鐵都是被氧化成二價鐵的，除非遇到很強的氧化劑才直接被氧化到正三價（比如單質(zhì)溴，稀硝酸啥的）。注意了，鐵、鋁在濃硝酸、濃硫酸里被鈍化

腐蝕到二價鐵生成后，還會有一部分后續(xù)反應。

這樣，你聽懂了嗎