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关于盐桥

(2012-11-05 16:42:04)
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杂谈

 

一、盐桥的构成:
盐桥里的物质一般是强电解质而且不与两池中电解质反应,教材中常使用装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管,离子可以在其中自由移动并能向左右两个烧杯中迁移,但琼脂是不流出来的。
用作盐桥的溶液需要满足以下条件:阴阳离子的迁移速度相近;盐桥溶液的浓度要大;盐桥溶液不与溶液发生反应或不干扰测定。
常用的盐桥溶液有:饱和氯化钾溶液KNO3等。
二、盐桥的作用:
   
盐桥起到了使整个装置构成通路、保持电中性的作用,又不使两边溶液混合。盐桥是怎样构成原电池中的电池通路的呢?

Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中,使ZnSO4溶液中Zn2+过多,即正电荷增多,溶液带正电荷。Cu2+获得电子沉积为Cu,溶液中Cu2+过少,SO42-过多,即负电荷增多,溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性,将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在,其中Cl-ZnSO4溶液迁移,K+CuSO4溶液迁移,分别中和过剩的电荷,使溶液保持电中性,反应可以继续进行。盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路,盐桥既可沟通两方溶液,又能阻止反应物的直接接触。可使由它连接的两溶液保持电中性,否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电,铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移,使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。导线的作用是传递电子,沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路,保持电中性就是化学原电池的盐桥起到电荷桥梁的作用,保持两边的电荷平衡,以防止两边因为电荷不平衡而阻碍氧化还原反应的进行。
三、盐桥反应现象:
1
、检流计指针偏转(或小灯泡发光),说明有电流通过。从检流计指针偏转的方向可以知道电流的方向是Cu→Zn极。根据电流是从正极流向负极,因此,Zn极为负极,Cu极为正极。而电子流动的方向却相反,从Zn→Cu极。电子流出的一极为负极,发生氧化反应;电子流入的一极为原电池的正极,发生还原反应。
一般说来,由两种金属所构成的原电池中,较活泼的金属是负极,较不活泼的金属是正极。其原理正是置换反应,负极金属逐渐溶解为离子进入溶液。反应一段时间后,称重表明,Zn棒减轻,Cu棒增重。

Zn - 2e = Zn2+(负极)            Cu2+ + 2e = Cu(正极)


原电池发生原理是要两极存在电位差,锌铜原电池实际发生的电池反应是锌与铜离子的反应,铜片只起到导电作用,并不参与反应。

2、取出盐桥,检流计指针归零,重新放入盐桥,指针又发生偏转,说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用。盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管,溶液不致流出来,但离子则可以在其中自由移动。
四、问题讨论与疑问:

1.能用金属来代替盐桥吗?
答:不可以,在电路接通的情况下,这个盐桥只是整个回路的一部分,随时要保持电中性,琼脂作为盐桥因其中含有两种离子,可以与溶液中的离子交换,从而达到传导电流的目的,而且琼脂本身可以容纳离子在其中运动,故应该有一个离子的通道即盐桥
2. 原电池电解液在两烧杯中,两烧杯间有盐桥,是不是琼脂中的钾离子会进入溶液?那么两烧杯中的阴阳离子能通过盐桥吗?
答:两烧杯中的离子会通过盐桥的,但不会太多。盐桥用一段时间就会失效了,要重新浸到饱和食盐水(或是KCl溶液)里。。

3.  在有盐桥的铜锌原电池中,电解质溶液的选择为什么要与电极材料的阳离子相同?如Zn极对应的是硫酸锌,能不能是氯化锌或者氯化钠?
答:可以的,如果该溶液中溶质的阳离子对应的金属单质比电极强的话没有问题。反正这边发生的反应只是Zn的溶解而已。但是如果比电极弱的话,例如硫酸铜,锌就会置换出铜,在表面形成原电池,减少供电量。故不能使用硫酸铜溶液。

 

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