水果电池的原理? 化学反应式是什么?

Question

这个问题, 以前在百度上以及网上,被问过很多次
但是 我没看明白.所以回答时候, 请不要照搬以往的回答, 我不会采纳转载来的回答. 请真正懂的人回答一下, 谢谢.

具体指出 以 铜和铁为例, 指出为什么正负极是 ? 和 ?.
并具体指出 ,在正极和负极附近发生了怎样的化学反应, 方程式是什么?

Answer 1

碧落海的Irene 的回答很正确，4a4的回答很易懂。我支持他们两位。
添一点自己的：这种水果电池中的反应，学名叫原电池反应。原电池的构成条件有三个：
（1）电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物等）组成。
（2）两电极必须浸泡在电解质溶液中。
（3）两电极之间有导线连接，形成闭合回路。
只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流，所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外，还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说，化学电源必须是原电池，但原电池不一定都能做化学电池。（以上是百度百科里的知识，很正确，不得不采纳）
然后来分析一下这段材料。两种金属活动性不同的金属，具体来讲，就是你说的一块铁片，一块铜片。电解质，通俗来讲，就是酸碱盐之类的东西，水果里面的酸和无机盐在这个原电池中充当电解质。然后你把两块金属，也就是两个电极，通过小电珠等连起来，就构成了一个回路：铜片→导线→小电珠→导线→铁片→水果（水果里面的电解质溶液也可以导电的！可以把它也看成一段导线）→铜片。回路（你可以理解成一个首尾相接的电路环）有了，那么回路里只要有一个力推着电子走，就会有电流了。
那么，这个理从哪里来呢？我们不考虑太复杂的情况，假设水果里的各种电解质中只有某种酸参与了反应。我可以先告诉你，酸参加反应，实际上是一种叫做氢离子（H+）的东西参加了反应。所以我们只考虑氢离子好了。我们知道，当把一种比较活泼的金属比如铁放到酸里时，他会被酸腐蚀。准确的讲，铁与氢离子发生了反应。用离子反应方程式表示是：
2Fe + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2
这个不懂没关系。简单地说，铁原子觉得自己身上的电子一点也不缺，但氢离子却是非常迫切地想要一个电子。于是，铁给了它一个电子，还嫌不够，又给了另外两个氢离子每人一个电子，自己变成了铁离子，进入了溶液中。氢离子得到电子，就变成了氢原子，转眼间忘恩负义，变成氢气玩去了....
然后再看看铜，他可是个小气鬼，一点也不愿意给别人电子。于是他就不与酸反应。用专业术语讲，叫金属活动性较低。
当分别单独放入酸中时，铁与酸反应冒氢气泡，铜不反应。可当用导线把他们连起来后，情况就发生了变化。铁依然失电子，但却变成了默默奉献：他把电子通过小电珠和导线传到了铜那里，然后通过铜传给氢离子，这时的铜接受了铁传来的电子，也假慷慨起来。在我们看起来，铜那边的氢离子得了电子变成了氢气，但实际上，是铁在默默贡献电子。在小电珠所在的电路（外电路）里，电子从铁经过小电珠流到铜，所以如碧落海所言，铜是正极。
那个金属活动性顺序，可以理解为付出电子的慷慨程度，排在前面的最慷慨。
为什么用导线一连，电子就一定先跑到铜那边去再与氢离子结合呢？我也不知道，我们老师也没讲。高中阶段不必掌握。记住：电子一定通过导线先流向金属活动性弱的一端，也就是说，活动性强的，一定做负极。
关于方程式，由于水果中有成千上万种有机物，发生的反应很多，但原理都与以酸为例的反应类似。即使是酸，也有好多种，所以只能写离子方程式：
铁片：Fe –3e- = Fe3+ 氧化反应(负极)

铜片附近：2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应(正极)
嗯，就是这样了~头一次打这么多字，累死了....呼呼.....谢谢你了楼主！

Answer 2

铁是负极 失电子 Fe—2eˉ=Fe2+
铜是正极 2H+＋ 2eˉ=H2 ↑ 氢离子为水果中的酸电离出来
总方程：Fe + 2H+＝Fe2+ + H2↑
水果电池制作
您知道有些您吃的水果和蔬菜也可以发电吗？试试以下实验！
工具和材料
• 3 个柠檬（酸橙也可以）
• 3 个光亮的铜币。我们使用硬币
• 3 颗镀锌的螺丝钉
• 4 根导线，最好导线上带有夹子。
• 一把小刀
• 小的纸质粘贴标签
• 低电压驱动的发光二极管（LED）。我们使用 Radio Shack 的 276-330 型。
• 一个 35 毫米塑料胶卷壳或是类似的小容器。最好使用一个黑色不透明的胶卷壳。
• 一个钉子或小锥子
镀锌的螺丝钉可以在大部分五金商店买到。它们也被称作“电镀”螺丝钉。给螺丝钉镀锌是为了防止它们生锈，这使螺丝钉外表看起来比较光亮。带夹子的导线可以在五金店或是电子商店买到。
制作方法
首先，转动所有柠檬，每次一个。一边转动一边用手挤压它们直到感觉它们变得有点“柔软”。这样做是为了让柠檬内部产生更多的果汁。这一步非常重要；因为这样可以帮助您得到柠檬电池最好的效果。
将一颗镀锌螺丝钉拧进一个柠檬的大约 1/3 处。使用小刀，小心的在柠檬另一边 1/3 处切开一个 1 厘米的切口。
注意：最好由成年人使用小刀。无论怎样，都请“小心”并且“缓慢”的使用小刀。
将铜币插入切口直到硬币的一半都在柠檬中。
注：确定您使用的是有光泽的新硬币。如果硬币较旧而没有光泽，用百洁丝将硬币磨光。
无论您是否相信，现在就可以从柠檬中得到电流了！如同其它电池一样，硬币是它的正极（+），螺丝钉是负极（-）。遗憾的是，这个电池很弱。但是如果您有几个这样的电池，可以将它们联接在一起组成柠檬电池组。
像这样将硬币和螺丝钉插入其它两个柠檬。接着，使用导线和夹子，将第一个柠檬上的螺丝钉与第二个柠檬上的硬币连接在一起，以此类推，这样就将三个柠檬电池联接在一起了。同时也给第一个硬币和最后一颗螺丝钉连上带夹子的导线。
最后，给连接到第一个硬币上的夹子标上“+”并给连接到最后一个螺丝钉上的夹子标上“-”。像真正的电池组一样，柠檬电池组也有正极（+）和负极（-）。
当像这样串联时，这些柠檬电池共同产生与几个小电筒电池串联所产生的相同的电压，或者说是电势，大约在 2.5 伏到 3 伏之间。但是柠檬电池组不能产生足够的电流以使电筒灯泡发光。
我们怎样才能辨别出确实实现了电池组呢？一个办法是将只需要 2.5 伏到 3 伏电压而且不需太大电流的用电设备连接到电池组上。可以使用一种称为发光二极管的设备，也可以简称为 LED 。很低的电压和很小的电流就能使 LED 发光。
我们所使用的 LED 包装盒上的说明是：5 毫米红色 LED，1.8 伏，20 毫安。这意味着 LED 的直径为 5 毫米，它只需要 1.8 伏和 20 毫安的电流就可以发光。实际上，小于 20 毫安的电流可以使 LED 微微发光。我们的柠檬电池有足够的电压但是电流不够。所以我们需要寻找一些办法来观察微弱的亮光。我们将它装入胶卷壳的以隔绝外部的光亮。
使用钉子，小心的在胶卷壳外边大约在一半高的地方钻出两个小孔。可以让成年人来帮您实现这一步。
接着，给一个小孔标上“+”另一个标上“-”。

将 LED 的管脚弯曲成向外的平滑曲线。然后近距离仔细观察 LED 。它基本上是圆的。但是，如果将它倾斜到特定的角度，您会看到在一个管脚的附近有一个扁平的表面。离这个扁平表面最近的管脚就是负极。在照片中，左边的管脚是 LED 的负极。您能看到在最左边管脚附近的小扁平表面吗？

将 LED 的负极管脚与标有“-”的胶卷壳上的小孔对齐。将 LED 塞入胶卷壳。使 LED 的负极管脚穿过标有“-”的小孔，然后使另一个（正极）管脚穿过标有“+”的小孔。

将管脚从小孔中拉出来并检查以确保它们与标签所标示的一致。也给胶卷壳的顶部加上标签。确定 LED 朝向我们。
让我们准备好一切等待最后一刻的来临。使含有 LED 的胶卷壳标有“+”的一边对准柠檬电池组标有“+”的夹子。将柠檬电池组标有“-”的夹子靠近胶卷壳标有“-”的一边。

现在一切准备就绪！将 LED 的正极连接到柠檬电池组的正极。将 LED 的负极连接到柠檬电池组的负极。LED 发光了！
但 LED 发的光很暗，这是因为来自电池组的电流太小。黑色的胶卷壳可以帮助您观察到暗淡的灯光。LED 的末端起到放大镜的作用。当您直接观察 LED 的末端时，可以容易的看到发光现象。
这证明了您真的成功制作了一个可以使用的柠檬电池！祝贺您！
疑难解答
如果您不能看到 LED 发光请尝试以下方法：
1. 您可能弄反了 LED 的极性，也就是正极和负极颠倒了。反转 LED 并观察它是否发光。
2. LED 发出的光可能非常暗淡。将 LED 放到一个更暗的屋子里，并在实验前使您的眼睛适应更暗淡的光线。
3. 确定所有的连接都可靠：确保导线夹与硬币和螺丝钉的连接还有柠檬中的硬币和螺丝钉都牢固。

Answer 3

碧落海的Irene 的回答很正确，4a4的回答很易懂。我支持他们两位。
添一点自己的：这种水果电池中的反应，学名叫原电池反应。原电池的构成条件有三个：
（1）电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物等）组成。
（2）两电极必须浸泡在电解质溶液中。
（3）两电极之间有导线连接，形成闭合回路。
只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流，所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外，还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说，化学电源必须是原电池，但原电池不一定都能做化学电池。（以上是百度百科里的知识，很正确，不得不采纳）
然后来分析一下这段材料。两种金属活动性不同的金属，具体来讲，就是你说的一块铁片，一块铜片。电解质，通俗来讲，就是酸碱盐之类的东西，水果里面的酸和无机盐在这个原电池中充当电解质。然后你把两块金属，也就是两个电极，通过小电珠等连起来，就构成了一个回路：铜片→导线→小电珠→导线→铁片→水果（水果里面的电解质溶液也可以导电的！可以把它也看成一段导线）→铜片。回路（你可以理解成一个首尾相接的电路环）有了，那么回路里只要有一个力推着电子走，就会有电流了。
那么，这个理从哪里来呢？我们不考虑太复杂的情况，假设水果里的各种电解质中只有某种酸参与了反应。我可以先告诉你，酸参加反应，实际上是一种叫做氢离子（H+）的东西参加了反应。所以我们只考虑氢离子好了。我们知道，当把一种比较活泼的金属比如铁放到酸里时，他会被酸腐蚀。准确的讲，铁与氢离子发生了反应。用离子反应方程式表示是：
2Fe + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2
这个不懂没关系。简单地说，铁原子觉得自己身上的电子一点也不缺，但氢离子却是非常迫切地想要一个电子。于是，铁给了它一个电子，还嫌不够，又给了另外两个氢离子每人一个电子，自己变成了铁离子，进入了溶液中。氢离子得到电子，就变成了氢原子，转眼间忘恩负义，变成氢气玩去了....
然后再看看铜，他可是个小气鬼，一点也不愿意给别人电子。于是他就不与酸反应。用专业术语讲，叫金属活动性较低。
当分别单独放入酸中时，铁与酸反应冒氢气泡，铜不反应。可当用导线把他们连起来后，情况就发生了变化。铁依然失电子，但却变成了默默奉献：他把电子通过小电珠和导线传到了铜那里，然后通过铜传给氢离子，这时的铜接受了铁传来的电子，也假慷慨起来。在我们看起来，铜那边的氢离子得了电子变成了氢气，但实际上，是铁在默默贡献电子。在小电珠所在的电路（外电路）里，电子从铁经过小电珠流到铜，所以如碧落海所言，铜是正极。
那个金属活动性顺序，可以理解为付出电子的慷慨程度，排在前面的最慷慨。
为什么用导线一连，电子就一定先跑到铜那边去再与氢离子结合呢？我也不知道，我们老师也没讲。高中阶段不必掌握。记住：电子一定通过导线先流向金属活动性弱的一端，也就是说，活动性强的，一定做负极。
关于方程式，由于水果中有成千上万种有机物，发生的反应很多，但原理都与以酸为例的反应类似。即使是酸，也有好多种，所以只能写离子方程式：
铁片：Fe –3e- = Fe3+ 氧化反应(负极)

铜片附近：2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应(正极)

Answer 4

关于“水果电池”的实验探究
2008年02月13日
文章编号：1005－6629(2008)01－0017－02中图分类号：G633.8 文献标识码：C

1.问题的提出
在人教版《普通高中课程标准实验教科书•化学2》“化学能与电能”一节的教学内容中安排了实践活动“利用水果如苹果、柠檬或番茄等制作原电池”。那么，如何才能做成一个效果较好的水果电池呢？影响水果电池的电流的因素究竟有哪些呢？依据新课程的理念，我们把教材中的实践活动设计成了实验探究活动。用生活中的物质进行探究，既能引起学生浓厚的兴趣，培养学生的探究意识，也加强了化学与生活的联系。

2.探究目的
(1)巩固原电池的原理及形成形成；
(2)认识影响水果电池产生电流大小的因素；
(3)形成多角度思考问题的习惯；
(4)加强化学与生活的联系。

3.理论分析并提出假设
水果中含有大量糖类、蛋白质、生物酸等物质，其中的生物酸起到电解质的作用。往水果中插入不同金属电极并用导线连接起来，会有电子的转移，产生电流，形成水果电池。根据原电池的原理及形成条件，假设水果电池所产生的电流大小与水果本身即水果中所含的电解质溶液有关，与电极材料及电极之间的距离有关。

4.实验用品
微安计、导线、铜片、锌片、铝片、铁钉、石墨棒、苹果、西红柿、柠檬、杏、桃等。

5.实验探究
5.1不同水果对电池电流的影响
均选用铜片、锌片作电极，电极间距离设定为2cm，选取常见的水果如西红柿、柠檬、苹果、杏、桃，在同一水果或不同水果间用导线连接电极和微安计，测量不同水果在相同条件下所产生的电流。所测数据如表1。

从以上数据可知，不同的水果的剖面紧贴在一起组成的电池的电流大小不同，相比较而言西红柿和杏的水果电池电流较大。而不同水果组成的电池电流有的偏大，例如：柠檬和西红柿等；有的介于两种水果之间，例如：柠檬和苹果等；有的甚至偏小，例如：苹果和桃。
5.2不同电极对水果电池产生电流的影响
我们采用相同的水果西红柿，用铜片、锌片、铝片、铁钉及碳棒等组合成不同的电极，电极间的距离皆为2cm，插入到同一种水果中，用导线将它们与微安计连接起来，测量水果电池所产生的电流。所测数据如表2所示。

从以上数据可知，对于同一水果，在相同的电极距离下，采用Cu-Zn作电极所做成的水果电池的电流最大，用活泼金属Zn、Fe与碳棒组成电极所做成的水果电池的电流也较大。
5.3电极间距离对水果电池电流的影响
选用西红柿，用Cu-Zn作电极，将其按照不同的电极距离插入到西红柿中，用导线将它们与微安计连接起来，测量水果电池的电流。所测数据如表3。

从以上数据可知，对于同一种水果，相同的电极材料，电极间距离越大，电流越小。需注意的是，电极间的距离不宜太近，否则易导致短路。

6.结论
通过以上的实验探究，水果本身、电极材料及电极间的距离对水果电池产生的电流的影响：
(1)不同的水果连接成的水果电池电流不一样，这与水果中所含的电解质溶液有关；
(2)用Cu-Zn或活泼金属与碳棒作为水果电池的电极，效果较好；
(3)电极间的距离越小，水果电池的电流越大，但电极距离太近易导致短路。

http://www.sedu.org.cn/n594041/n594110/n594112/51923.html
看看有没有你要的···

Answer 5

铁是负极 失电子 Fe—2eˉ=Fe2+
铜是正极，本身不参加反应 2H+＋ 2eˉ=H2 ↑ 氢离子为水中电离出来
总方程：Fe + 2H+＝Fe2+ + H2↑