原电池的电势差是怎么产生的？
想象一下，你手里拿着一块锌片和一块铜片，然后把它们分别浸泡在各自的盐溶液里，比如锌片泡在硫酸锌溶液里，铜片泡在硫酸铜溶液里。这个时候，它们各自的电极上都发生着化学反应，但这些反应的“劲头”是不一样的。
1. 氧化还原反应是根源
原电池的核心动力来自于氧化还原反应。简单来说，就是有某种物质“失去”电子（被氧化），同时有另一种物质“得到”电子（被还原）。在原电池里，我们刻意选择了两种能够发生不同氧化还原反应的物质，并且让它们通过外部电路连接起来。
负极（活性较强的一极）： 拿锌片来说，锌比铜更容易失去电子。当锌片浸入硫酸锌溶液时，锌原子（Zn）会在锌片表面倾向于变成锌离子（Zn²⁺），同时放出两个电子（e⁻）。这个过程用化学方程式表示就是：
Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
这些被释放出来的电子，由于电荷的排斥，不会停留在锌片上，而是会顺着我们连接的外部导线，一股脑地往另一个电极那边跑。所以，锌片就成了负极，它有“慷慨”释放电子的倾向。
正极（活性较弱的一极）： 另一边，我们有铜片浸入硫酸铜溶液。溶液里有铜离子（Cu²⁺）。当电子通过外部电路流到铜片上时，这些电子会吸引溶液中的铜离子。铜离子得到电子后，会变成铜原子（Cu），然后沉积在铜片上。这个过程用化学方程式表示就是：
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu
由于电子被铜离子“消耗”了，铜片这边就成了正极，它倾向于“接收”电子。
2. 电子的定向移动与电势差的形成
现在，电子有了来处（负极）和去处（正极）。当我们将这两个电极通过导线连接起来时，电子就会从负极（锌片）出发，沿着导线流向正极（铜片）。
这种电子的定向移动，就形成了电流。而电子之所以会“有动力”地移动，正是因为负极的电势比正极的电势要高。
负极为什么电势高？ 因为负极的物质（比如锌）有强烈的失去电子的趋势，就像一个“电子富裕”的源头。这些自由电子堆积在锌片上，使得锌片带有负电荷，从而拥有较高的电势。
正极为什么电势低？ 因为正极的物质（比如铜离子）有强烈的获得电子的趋势。它们从溶液中“夺取”电子，使得正极区域的电子浓度相对较低，因此电势较低。
3. 离子在电解质溶液中的作用
光有电子在外部导线里跑还不够，原电池要能持续工作，还得靠电解质溶液来“打圆场”。
负极反应的持续： 锌原子不断变成锌离子进入溶液，这会使得溶液中的正电荷（Zn²⁺）浓度增加。如果只是这样，溶液带上了正电荷，就会阻碍电子的进一步释放。
正极反应的持续： 铜离子不断变成铜原子沉积在电极上，这使得溶液中的正电荷（Cu²⁺）浓度降低。如果溶液中只有正电荷的减少，会导致负电荷（比如硫酸根离子SO₄²⁻）相对过剩，同样会阻碍电子的流入。
为了维持电荷的平衡，电解质溶液中的离子就开始“各司其职”了：
在负极附近： 溶液中的阴离子（比如SO₄²⁻）会向负极（锌片）移动，中和掉一部分过剩的锌离子带入的正电荷，维持电荷平衡。
在正极附近： 溶液中的阳离子（比如另一个电极的阳离子，或者在某些情况下是溶液本身的阳离子）会向正极（铜片）移动，补充被消耗的铜离子，或者带走正极区域多余的负电荷，维持电荷平衡。
总结一下，原电池的电势差是怎么产生的？
1. 本质是氧化还原反应的能量差： 两种不同活性的物质（电极材料）在合适的电解质溶液中，会发生氧化还原反应。一种物质失去电子的能力（负极）比另一种物质获得电子的能力（正极）要强。
2. 电子的“位差”： 负极的物质倾向于释放电子，导致负极表面电子富集，电势升高。正极的物质倾向于接收电子，导致电子被消耗，电势降低。
3. 电势差的驱动： 这种电势上的差异，就像一个“势能差”，驱动着电子从高电势的负极流向低电势的正极，形成电流。
4. 离子的补偿： 电解质溶液中的离子通过定向移动，补偿了电极反应过程中产生的电荷不平衡，使得整个原电池能够持续工作，维持电势差的存在。
所以，原电池的电势差，就是化学能转化成电能的“能量差”，它由电极材料的化学性质决定，并通过电子和离子的运动得以体现和维持。
网友意见
前边这位 @nobody 已经开了个好头了。我这里再引申一些内容。
把砖头从地面抬高到楼顶，砖头就获得了势能，等楼顶的砖头失去了楼房的支撑，这块砖要掉下来。这是重力势能对砖做了功。
化学物质被制备出来，也具有了一种势能，储存了一定的能量。也有办法让其释放出来。这就是把它们配成原电池。（想想元素从宇宙早期产生出来，每种原子蕴含的能量也是有多有少。把原子的能量释放出来，就是利用了核能，核电厂的例子容易想到；而把分子或者固体的部分能量释放出来，做成化学电池就是一种方法。）
历史上，伽伐尼用电线把青蛙腿连起来，发现青蛙腿能动，认为生命之所以存在，是因为生物体内存有电。这个说法促成了世界名著《佛兰肯斯坦》的诞生。这时候另一个科学家伏打反对。伏打敏锐地察觉到，青蛙的体液是电解质，只要把电解质里放上两种不同的金属，两金属之间就会产生静电势。一旦连上就能形成闭合回路。
这里我们看到，要做成电池（19世纪的，伏打电堆或伽伐尼电池，还不是原电池），必须用到两种金属，再让电荷可以在它们之间流动，这就是为什么要把两片金属插入电解质溶液了。对于一个物理系学过固体物理的学生来说，应该立即能反应出来，由于不同金属原子核对电子的束缚能力不同，所以一旦让两种金属之间的电子可以自由流动的话，（实际上电子不会从一个电极跑到另一个电极，而是类似接力，总的效果是电荷发生了传递）系统中必然出现电子的流，直到平衡这个流才消失。这时候就是电池放电放完了。
睡前口胡一通，明天抽空查查书。
刘寿长，高等物理化学。
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