原電池中鹽橋的作用

2022-08-10 07:27:03 字數 1068 閱讀 6295

山東省壽光市現代中學劉福 2023年7月20日 17:12

必修二教材裡所講的原電池,是為了便於說明原電池化學原理的一種最簡單的裝置。如果用它作電源,不但效率低,而且時間稍長,電流就不斷減弱,因此不適合於實際應用。這是什麼原因呢?

主要是由於在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡,把銅極跟稀硫酸逐漸隔開,這樣就增加了電池的內阻,使電流不能暢通。為了避免發生這種現象,反應原理教材給出了如圖的原電池裝置。

在兩個燒杯中分別放入鋅片和鋅鹽溶液、銅片和銅鹽溶液,將兩個燒杯中的溶液用乙個裝滿電解質溶液的鹽橋(如充滿kcl飽和溶液和瓊脂製成的膠凍)連線起來,再用導線將鋅片和銅片聯接,並在導線中串聯乙個電流錶,就可以觀察到下面的現象:

(1)電流錶指標發生偏轉,根據指標偏轉方向,可以判斷出鋅片為負極、銅片為正極。

(2)銅片上有銅析出,鋅片則被溶解。

(3)取出鹽橋,指標回到零點,說明鹽橋起了溝通電路的作用。

發生上述現象的原因是由於鋅比銅活潑,容易失去電子變成zn2+進入溶液,電子通過導線流向銅片,硫酸銅溶液中的cu2+從銅片上獲得電子變成銅原子沉積在銅片上。

由於電子從鋅片流到銅片,所以鋅片上發生氧化反應,銅片上發生還原反應。

zn - 2e-=zn2+

cu2+ + 2e-=cu

總反應式:cu2+ + zn=cu+ + zn2+

一定時間後,溶液會因帶電離子的積累(znso4溶液中的zn2+離子過多,cuso4溶液中的so42-離子過多)而阻礙電子的轉移。但有鹽橋存在,允許溶液中離子遷移,以中和過剩的電荷,起了溝通電路的作用,使傳遞電子的反應能繼續進行。於是,鋅和cuso4的氧化還原反應的化學能轉變成外電路上電子流動的電能。

從分析銅-鋅原電池的組成可以看出,原電池是由兩個半電池組成的。鋅和鋅鹽溶液組成乙個半電池,銅和銅鹽溶液組成另乙個半電池。組成半電池的導體叫電極,失去電子的電極為負極,得到電子的電極為正極。

不參加電極反應的電極叫惰性電極,如銅電極。

上述原電池的裝置可用符號來表示:

zn|znso4‖cuso4|cu

負極鹽橋正極

每個半電池都由兩類物質組成,一類是可作還原劑的物質,如鋅和銅。另一類是可作氧化劑的物質, 如znso4和cuso4。

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