硫酸铜为电解液的锌铜原电池中锌电极的表面为什么会变黑

硫酸铜为电解液的锌铜原电池中锌电极的表面为什么会变黑 孙洪友 以硫酸铜为电解液的锌铜原电池中的锌电极为什么会变黑呢？黑色物质是氧化铜吗？若是氧化铜那么在铜电极上也应是黑色啊，所以，绝不是氧化铜。我们也可以再做一个实验：以稀硫酸为电解液的锌铜原电池中的锌电极的表面也会变黑，这样就彻底排除了氧化铜的原因，那么，究竟是什么原因呢？ 实际上在制氢气的演示及学生的实验时,也常用锌粒与稀酸来制取。在实验完毕,锌的表面总是黑色,对于锌的表面为什么会变黑的问题，有很多不同的回答: “由于锌的质地不纯,有杂质，锌大部分反应后，杂质附着在表面上呈黑色。”也有这样的解释,“锌与酸作用是锌被氧化的过程，在氧化过程中产生了一种黑色物质,附着在锌的表面”。但以上两种解释我都认为是不适当的,而在参考书上均未提到这一问题。因此,我在实验探究的基础上做出了下面的解释,仅供参考,并希望批评指正。 锌与稀硫酸反应后，锌的表面凹凸不平，产生很多细小的锌微粒，由于微粒太小，光被完全吸收，故呈现黑色。就像氯化银受光的作用后，分解出来的银微粒，由于微粒太小而呈黑色是一个道理。 　　 但为什么锌和硫酸反应后表面会凹凸不平呢？这是因为在溶液（稀硫酸）中存在大量水分子，氢离子和水分子化合成水合氢离子（H3O+），水合氢离子与水分子均匀混合在一起，而溶质之间或其溶剂分子（这里指H3O+）之间是有一定距离的。当锌与稀硫酸接触时，彼此发生了置换反应，因为锌表面的原子排列比较紧密，所以在它和稀硫酸作用时，相邻的两个锌原子不可能同时和溶液里的水合氢离子（H3O+）作用，只有和水合氢离子（H3O+）靠得很近的锌原子才能起置换反应，这样就使锌的表面呈现出凹凸不平的状态。 　　同时，由于锌的表面呈现凹凸不平的状态，表面面积特别大，而氢具有能溶解在金属里的性质，且凹凸不平的锌也有较强的吸附能力，这样使氢更易溶解在锌的表面，因而就更增加了锌表面的多孔现象，进而吸收了光线而变黑！ 另外值得一说的是许多金属在粉末状时都与其原来的块体色泽差别很大，有块状是为银白色，但粉末时确是蓝色，诸如此类的例子很多。例如：Al与酸反应，由于Al片表面的Al原子受反应时电子流动的振动，以及形成水合Al3+，产生与H2O的撞击，使得Al中的晶界（即晶体中存在的某些缝隙）的缝隙得以扩大，最后脱离本体形成粉末，Al与酸反应剧烈时你可以看到溶液里充满了灰色物质就是Al。而Zn由于某些原子，如晶胞（晶体中最小，且可重复单位）大等等原因，而使得Zn片上的粉末不能完全分离而显示为其粉末状时的黑色。 2011年11月27日 ... ...