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1、认识原电池中的“桥一、盐桥的构成与原理： 盐桥里的物质一般是强电解质而且不与两池中电解质反响，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，这样溶液是不致流出来的。 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响或不干扰测 定。盐桥作用的根本原理是： 由于盐桥中电解质的浓度很高, 两个新界面上的扩散作用主要来自盐桥, 故两个新界面上 产生的液接电位稳定。又由于盐桥中正负离子的迁移速度差不多相等, 故两个新界面上产 生的液接电位方向相反、数值几乎相等, 从而使液接电位减至最小以至接近消除。常用的盐桥溶液有：饱和
2、氯化钾溶液、4.2mol/LKCI、0.1mol/LLiAc和0.1mol/LKNO3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ZnS04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CI-向ZnSO4溶液迁移，K+向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保 持电中性，反响可以继续进行。盐桥中离子的定
3、向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两 方溶液，又能阻止反响物的直接接触。可使由它连接的两溶液保持电中性，否那么锌盐溶 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。而盐桥的作用那么是沟通内电路，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 因为电荷不平衡一边失去电子，一边得到电子造成的而阻碍氧化复原反响的进行。三、盐桥反响现象：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
4、向可以 知道电流的方向是Cu极-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极-Cu极。电子流出的一极为负极，发生 氧化反响；电子流入的一极为原电池的正极，发生复原反响。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。 其原理正是置换反响，负极金属逐渐溶解为离子进入溶液。反响一段时间后，称重说明， 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响是锌与铜离子的 反响，铜片只起到导电作用，并不参与反响。
5、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 离子那么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局部，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，从而到达传导电流的目的，而且琼脂本身可以容纳离子在其中运动，液接电势小；假设用金属作盐桥（已经不能叫做盐桥了）电子流向一极后不能直接从另一极得到补充，必然趋势就是向另一极释放金属阳 离子或者溶液中的金属阳离子在电子流出的那
6、一极得电子析出金属，这个过程会产生一个 与电池电势相反的电势（应该算液接电势的一局部），从而降低了整个电池的电势。所以， 光有自由电子是不够的，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：双液电池使用盐桥目的就是为了消除液接电势,一般盐桥中充满着琼脂。琼脂作为盐 桥因其中含有阴阳两种离子，盐桥中的阴离子和阳离子通过定向移动进入到阴极池和阳极 池从而到达传导电流使双液电池形成闭合回路的目的，所以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。两烧杯中的离子会通过盐桥的但不会
7、太多， 因这时两池中的浓度差相对太小的缘故此说法有待商榷，欢送专家指导，谢谢。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？锌在负极失去电子，变成离子进入溶液，电子沿外导线流到正极铜上面，硫酸铜溶液 中的铜离子在正极上得到电子变成铜单质析出。硫酸铜溶液中的阴离子通过盐桥移动到硫 酸锌溶液中，而形成回路。4. 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
8、的反响只是 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，在外表形成原电池，减少供电量。使用盐桥就是为了防止这种情况，至于电解液要跟 电极相同那是一个做题的技巧，具体问题具体分析就好了。5. 锌与硫酸锌溶液会反响？请参阅“电极电势及“双电层理论 双电层理论 德国化学家能斯特H. W. Nernst提出了双电层理论electron double layer theoryl解释电极电势的 产生的原因。双电层理论 :胶核的静电作用把溶液中的反离子吸附到其周围。受胶核电位 离子的静电引力和反离子热运动的扩散作用、溶液对反离子的水化作用，反离子的浓度随 与固体外表距离增加浓度逐渐
9、减少，分布符合Boltzmann分布。德国科学家W. Nernst对电极电势产生机理作了较好的解释。他认为：当把金属插入 其盐溶液中时，金属外表上的正离子受到极性水分子的作用，有变成溶剂化离子进入溶液 而将电子留在金属外表的倾向。金属越活泼、溶液中正离子浓度越小，上述倾向就越大。 与此同时，溶液中的金属离子也有从溶液中沉积到金属外表的倾向，溶液中的金属离子浓 度越大、金属越不活泼，这种倾向就越大。当溶解与沉积这两个相反过程的速率相等时， 即到达动态平衡：当金属溶解倾向大于金属离子沉积倾向时，那么金属外表带负电层，靠近金属外表附 近处的溶液带正电层，这样便构成“双电层。相反，假设沉积倾向大于溶解
10、倾向，那么 在金属外表上形成正电荷层，金属附近的溶液带一层负电荷。由于在溶解与沉积到达平衡时，形成了双电层，从而产生了电势差，这种电势差叫电 极的平衡电极电势，也叫可逆电极电势。金属的活泼性不同，其电极电势也不同，因此，仅供学习参考可以用电极电势来衡量金属失电子的能力。电极电势以符号E Mn+/ M表示，单位为 V（伏）。如锌的电极电势以EZn2+/ Zn表示，铜的电极电势以ECu2+/Cu表示。实验中，因为Cu/Cu+的标准电极电势为+0.34V，而锌与锌离子的标准电极电势为 -0.76V,所以铜作正极，锌作负极。这就构成了原电池。1、阴极上是阳离子放电：依照的是金属活动顺序表.排在越前的金
11、属离子越难放电Ag+Hg2+Cu2+ （H+） Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+ 离子氧化性 越强越先放电2、阳极上是阴离子放电：S2I BrCl 0HS042 N03 F 阴离子复原性越强越先放电越王勾践剑的含铜量约为80%-83%、含锡量约为16%-17%，另外还有少量的铅和铁，可能是原料中含的 杂质。作为青铜剑的主要成分铜，是一种不活泼的金属，在日常条件下一般不容易发生锈蚀，这是越王勾 践剑不锈的原因之一。在古代墓葬中，它发生锈蚀的途径一般说来有这样几条：在潮湿的条件下，有空气 或氧气存在时，发生锈蚀，生成铜盐；在潮湿的条件下与贵重金属（如金、银等）接触，产生电化学
12、腐蚀； 与硫或含有硫的物质接触，生成铜的硫化物等。再来看看越王勾践剑所处的外部环境：该剑1965年冬出 土于湖北江陵望山一号楚墓内棺中，位于墓主人的左侧，出土时插在髹漆的木质剑鞘内。这座墓葬深埋在 数米的地下，一椁两棺，层层相套，椁室四周用一种质地细密的白色黏土、考古学界称之为白膏泥的填塞， 其下部采用的还是经过人工淘洗过的白膏泥，致密性更好。加上墓坑上部经过夯实的填土等原因，使该墓 的墓室几乎成了一个密闭的空间，这么多的密封层根本上隔绝了墓室与外界之间的空气交换。现代科学告 诉我们：在完全隔绝氧气的条件下，即使在中性或微酸性的水中，钢铁都不会生锈的。这是越王勾践剑不 锈的原因之二。望山一号楚
13、墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水位较高，该墓的墓室曾经长期 被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，根本上为中性，这从该墓出土的大量精美的漆木器保存情况较好而得 到证实。地下水浸泡后，墓室内空气的含量更少。这是越王勾践剑不锈的原因之三。此外，还有三点证 据可以证明，越王勾践剑的不锈之谜完全是它所处的环境条件所致。第一，越王勾践剑出土时不是绝对 的没有生锈，只是其锈蚀的程度十分轻微，人们难以看出。该剑出土后一直放在囊盒中妥善保管，但是， 仅供学习参考出土至今还缺乏40年，该剑的外表已经不如出土时明亮，说明在目前这样好的保管条件下，锈蚀的进程也 是难以绝对阻止的。第二，与越王勾践剑同时出土的还有三
14、件青铜剑，这三件青铜剑都放在该墓棺外的 椁室内，相对说来它们所处环境的密封程度不如越王勾践剑，但是它们的锈蚀程度也较轻微，甚至与越王 勾践剑完全相同。例如，出土于该墓头箱（考古术语，指墓主人头部所对的椁室）、编号为T10 9的青铜剑， 素面无花纹，出土时“刃薄而锋利，保持着耀目的光泽（考古开掘报告语）；出土于该墓边箱（考古术语， 指墓主人身旁所对的椁室）、编号为B127的青铜剑，形制与越王勾践剑相近，“整个剑身的两侧均满饰黑 色的菱形花纹，非常优美。保存也很完好，刃薄而锋利，可与越王勾践剑媲美。（考古开掘报告语）收藏 于湖北省博物馆内、被称为“铜斧之王的大铜斧，出土于湖北大冶铜绿山古代开采铜矿
15、石的矿井内，外 表布满了与刃部垂直的划痕，是一件古代劳动人民实用的采矿工具。由于出土于古代矿井淤泥中，出土时 外表仍然泛有青铜的光泽，锈蚀程度也较轻微。第三，与越王勾践剑时代相近、制造工艺也相近的吴王 夫差矛，1983年出土于江陵马山楚墓，由于该墓的保存情况不好，棺木等大都已经腐烂，夫差矛出土时不 仅矛柄几乎全部腐烂，其青铜外表也都布满了绿色的锈层。后德俊研究员说，他曾亲手保护处理过这件珍 贵文物，其锈蚀情况与同时期的其它出土青铜器根本相同。以上所述均已说明，越王勾践剑的不锈之谜 完全是它所处的环境条件所致，而不是其它。勾践剑外表上的硫化物，其实是墓室中尸体、丝绸衣物、 食物等腐烂后产生的。仅供学习参考
