原電池中的鹽橋的作用與反應(yīng)本質(zhì)

認(rèn)識(shí)原電池中的“橋”一、鹽橋的構(gòu)成與原理：

鹽橋里的物質(zhì)一般是強(qiáng)電解質(zhì)而且不與兩池中電解質(zhì)反應(yīng)，教材中常使用裝有飽和KCl瓊脂溶膠的U形管，離子可以在其中自由移動(dòng)，這樣溶液是不致流出來(lái)的。

用作鹽橋的溶液需要滿足以下條件：

陰陽(yáng)離子的遷移速度相近；鹽橋溶液的濃度要大；鹽橋溶液不與溶液發(fā)生反應(yīng)或不干擾測(cè)定。鹽橋作用的基本原理是：

由于鹽橋中電解質(zhì)的濃度很高,兩個(gè)新界面上的擴(kuò)散作用主要來(lái)自鹽橋,故兩個(gè)新界面上產(chǎn)生的液接電位穩(wěn)定。又由于鹽橋中正負(fù)離子的遷移速度差不多相等,故兩個(gè)新界面上產(chǎn)生的液接電位方向相反、數(shù)值幾乎相等,從而使液接電位減至最小以至接近消除。

常用的鹽橋溶液有：飽和氯化鉀溶液、4.2mol/LKCl、0.1mol/LLiAc和0.1mol/LKNO3等。

二、鹽橋的作用：

鹽橋起到了使整個(gè)裝置構(gòu)成通路、保持電中性的作用，又不使兩邊溶液混合。鹽橋是怎樣構(gòu)成原電池中的電池通路的呢？Zn棒失去電子成為Zn2+進(jìn)入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2+過(guò)多，即正電荷增多，溶液帶正電荷。Cu2+獲得電子沉積為Cu，溶液中Cu2+過(guò)少，SO42-過(guò)多，即負(fù)電荷增多，溶液帶負(fù)電荷。當(dāng)溶液不能保持電中性，將阻止放電作用的繼續(xù)進(jìn)行。鹽橋的存在，其中Cl-向ZnSO4溶液遷移，K+向CuSO4溶液遷移，分別中和過(guò)剩的電荷，使溶液保持電中性，反應(yīng)可以繼續(xù)進(jìn)行。鹽橋中離子的定向遷移構(gòu)成了電流通路，鹽橋既可溝通兩方溶液，又能阻止反應(yīng)物的直接接觸?？墒褂伤B接的兩溶液保持電中性，否則鋅鹽溶液會(huì)由于鋅溶解成為Zn2+而帶上正電，銅鹽溶液會(huì)由于銅的析出減少了Cu2+而帶上了負(fù)電。鹽橋保障了電子通過(guò)外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過(guò)程得以繼續(xù)進(jìn)行。導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路，保持電中性就是化學(xué)原電池的鹽橋起到電荷“橋梁”的作用，保持兩邊的電荷平衡以防止兩邊因?yàn)殡姾刹黄胶猓ㄒ贿吺ル娮樱贿叺玫诫娮釉斐傻模┒璧K氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。

三、鹽橋反應(yīng)現(xiàn)象：

1、檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)（或小燈泡發(fā)光），說(shuō)明有電流通過(guò)。從檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的方向可以知道電流的方向是Cu極→Zn極。根據(jù)電流是從正極流向負(fù)極，因此，Zn極為負(fù)極，Cu極為正極。而電子流動(dòng)的方向卻相反，從Zn極→Cu極。電子流出的一極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；電子流入的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)。

一般說(shuō)來(lái)，由兩種金屬所構(gòu)成的原電池中，較活潑的金屬是負(fù)極，較不活潑的金屬是正極。其原理正是置換反應(yīng)，負(fù)極金屬逐漸溶解為離子進(jìn)入溶液。反應(yīng)一段時(shí)間后，稱重表明，Zn棒減輕，Cu棒增重。Zn-2e=Zn2+（負(fù)極）Cu2++2e=Cu（正極）原電池發(fā)生原理是要兩極存在電位差，鋅銅原電池實(shí)際發(fā)生的電池反應(yīng)是鋅與銅離子的反應(yīng)，銅片只起到導(dǎo)電作用，并不參與反應(yīng)。2、取出鹽橋，檢流計(jì)指針歸零，重新放入鹽橋，指針又發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明鹽橋起到了使整個(gè)裝置構(gòu)成通路的作用。鹽橋是裝有飽和KCl瓊脂溶膠的U形管，溶液不致流出來(lái)，但離子則可以在其中自由移動(dòng)。

四、問(wèn)題討論與疑問(wèn)：

1.能用金屬來(lái)代替鹽橋嗎？

答：不可以，在電路接通的情況下，這個(gè)鹽橋只是整個(gè)回路的一部分，隨時(shí)要保持電中性，瓊脂作為鹽橋因其中含有兩種離子，可以與溶液中的離子交換，從而達(dá)到傳導(dǎo)電流的目的，而且瓊脂本身可以容納離子在其中運(yùn)動(dòng)，液接電勢(shì)??；若用金屬作鹽橋(已經(jīng)不能叫做鹽橋了)電子流向一極后不能直接從另一極得到補(bǔ)充，必然趨勢(shì)就是向另一極釋放金屬陽(yáng)離子或者溶液中的金屬陽(yáng)離子在電子流出的那一極得電子析出金屬，這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與電池電勢(shì)相反的電勢(shì)(應(yīng)該算液接電勢(shì)的一部分)，從而降低了整個(gè)電池的電勢(shì)。所以，光有自由電子是不夠的，應(yīng)該有一個(gè)離子的通道即“鹽橋”

2.原電池電解液在兩燒杯中，兩燒杯間有鹽橋，是不是瓊脂中的鉀離子會(huì)進(jìn)入溶液？那么兩燒杯中的陰陽(yáng)離子能通過(guò)鹽橋嗎？

答：雙液電池使用鹽橋目的就是為了消除液接電勢(shì),一般鹽橋中充滿