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例析盐桥的优点

(2013-11-07 08:46:44)
标签:

高中化学

教育

文化

  

有盐桥的优点:

1.使两个半电池构成闭合回路

2.避免反应物直接接触,从而使原电池产生较持续..稳定的电流

3.能提高电池的使用效率

4.保持溶液电中性,

5.使溶液温度不变

没有盐桥的原电池缺点:

1、效率低.

2、温度变.

3、电流不稳定.

 【例题】 下图是某校化学兴趣小组探究原电池工作原理的实验,请你分析实验结果后回答相关问题:

 http://s14/mw690/001onuhagy6E1Kv9nkN8d&690                          (1)实验一中铜片和锌片表面均有红色物质析出,电流计指针偏转,但较短时间内电流计明显减小。实验结束时测得锌片的质量减少了3. 94 g,铜片增重了3.84 g,则原电池的工作效率是___(工作效率指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率)。
(2)实验二中刚将铜片、锌片插入溶液中时电流计指针发生偏转,但立即就归零了。为什么锌的电子不能持续通过导线流向铜极给Cu2+?                           。 

(3)与实验一相比,实验三中原电池的工作效率大大提高,原因是                  
实验三中盐桥中K+流向        溶液(填ZnSO4或CuSO4),如果Zn的消耗速率为1×10-3mol/s,则K+的迁移速率为       mol/s。

(4)你根据实验一、二、三可得出的结论是                        写出两点即可)。实验四中电流计指针有偏转,写出铜极的电极反应式:             

  【解析】(1)Cu片质量增加是由于溶液中的Cu2在Cu极获得电子变为Cu,Zn失电子的物质的量等于Cu2获得电子的物质的量,即参与形成原电池的n(Zn)=n(Cu)=0.0 6 mol,其质量为0.06 mol×65 /mol=3.9 。实际测得锌片减少了3.94 ,说明Zn直接与Cu2发生置换反应Zn片上析出Cu,由反应:Zn+Cu2=Cu+Zn2 ,结合差值法可得Zn的质量为0.04mol×65g/mol =2.6g ,参加反应的Zn的总质量为(3.9 +2.6)g ,所以原电池的工作效率为3.9/6.5×100%=60%。

    (2)将铜片、锌片插入溶液中的瞬间,Zn、Cu 之间存在电势差,能产生短暂的电流,但整个装置不能形成闭合回路,锌的电子就不能持续通过导线流向铜极给Cu2,所以立即就归零了。

    (3)实验三中,Zn为原电池的负极,其电子沿着导线流向Cu,Cu极上富集有大量的负电荷,所以带正电的K向CuSO4溶液迁移。根据电子守恒可知K的迁移速率为Zn的消耗速率的两倍。对比实验一和实验二的装置特点可知,Zn片没有直接插入CuSO4溶液中,Zn不能直接与 Cu2发生置换反应而大大提高了原电池的工作效率。

(4)据实验一、二、三的现象和原电池的形成条件及应用去分析。           【答案】 (1)60%         (2)未形成闭合回路
(3)氧化剂和还原剂互不接触,电子只能通过导线发生转移。     CuSO4  , 2×10-3

(4)A、Zn的活泼性比Cu强  B、原电池的两极只有形成闭合电路才能产生电流或正负极在同一电解质溶液中时,工作效率低        O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-  

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