原电池盐桥作用
基于原电池中盐桥的设计研究
基于原电池中盐桥的设计研究发布时间:2023-02-02T16:04:21.328Z 来源:《基础教育参考》2023年1月作者:王勇[导读] 在高中课本中提到:双液电池中盐桥的主要功能就是平衡电荷,并连通内电路,从而构成闭合电路。
盐桥的设计应用不仅仅是原电池工艺的改变,更是打破旧思维的创新。
不少老师对盐桥作用的解释还比较模糊,这就需要教师们较为深入的了解盐桥的工作原理和盐桥的制作,无论是知识储备,还是课堂教学都是非常有必要的。
王勇五河县高级中学安徽省蚌埠市 233300【摘要】在高中课本中提到:双液电池中盐桥的主要功能就是平衡电荷,并连通内电路,从而构成闭合电路。
盐桥的设计应用不仅仅是原电池工艺的改变,更是打破旧思维的创新。
不少老师对盐桥作用的解释还比较模糊,这就需要教师们较为深入的了解盐桥的工作原理和盐桥的制作,无论是知识储备,还是课堂教学都是非常有必要的。
【关键词】原电池,盐桥的作用,盐桥的制备中图分类号:G626.5 文献标识码:A 文章编号:ISSN1672-6715(2023)1-068-01引言:针对部分教师对盐桥的解释还比较模糊的现状,文章中对盐桥的基本作用、有无盐桥的实验进行了对比。
具体解释了盐桥有效的降低液接电位,使原电池能持续、稳定的产生电流,并详细的介绍了如何自己动手制作盐桥。
对于教师的教育教学具有一定价值。
在高中化学的电化学一节中,很多教师对盐桥作用的解释比较模糊,一般就是介绍盐桥是沟通电路形成闭合回路。
但是学生很容易产生疑问,因为不使用盐桥若用导线连接也可以形成闭合回路。
很多老师在以前的教学中就遇到学生如此的发问,鉴于此,以下是对盐桥作用的解读以及在教学中如何对盐桥开展的做法,供大家参考。
一、盐桥的基本功能:通过平衡电荷,形成闭合回路,从而产生电流试验方法1:将单液铜锌原电池中的硫酸铜溶液分成两份,分别加于两个烧杯中,依次插入锌片后与铜片通过导线相连,并连接灵敏电流计构成闭合回路。
带盐桥的原电池ppt
氧化还原反应
在原电池中,化学反应是氧化还原反应,其中负极发生氧化反应,正极发生还原反应。
基本原理
作用
盐桥的作用是平衡原电池两极之间的电荷差,使原电池能够持续产生电流。
性质
盐桥的电阻比导线小得多,因此电流主要通过盐桥流动,而不是通过导线。
03
盐桥原电池的应用
带盐桥的原电池可以作为可再充电的电池系统,将电能转化为化学能储存起来。在需要时,这些储存的化学能可以再次转换为电能,从而延长设备的使用时间。
能量存储
带盐桥的原电池还可以应用于燃料电池、太阳能电池等能量转换装置中,将化学能或太阳能转化为电能,提高能源的利用效率。
能量转换
在能源存储和转换中的应用
要点一
要点二
优化电解质体系
针对不同的电极材料和电池体系,需要优化电解质体系,以实现更好的电化学性能和稳定性。
提高安全性和环保性
针对电池在使用过程中可能出现的安全问题和环保问题,需要进一步研究和改进,以实现电池的安全使用和环保生产。
要点三
THANKS
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盐桥的作用和性质
03
盐桥
盐桥中的离子从负极流向正极,而电子则从正极流向负极。因此,盐桥中的离子和电子形成了电流回路。
工作过程
01
负极
在负极,电子被释放到导线中,同时发生氧化反应。负极的反应物质通常是金属或金属氧化物。
02
正极
在正极,电子被吸收,同时发生还原反应。正极的反应物质通常是金属离子或非金属离子。
xx年xx月xx日
带盐桥的原电池
目录
contents
提高原电池能量转换效率有效方法
《大学化学先修课》课程小论文第十章小论文题目:提高原电池能量转换效率有效方法xxxxxxxxxxxxx摘要:提高原电池能量转换效率有效方法之一是利用盐桥,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)而阻碍氧化还原反应的进行。
实验证明,对于双液锌铜原电池,使用盐桥后原电池的能量转化率可提高很多。
关键词:原电池能量转换效率盐桥双液原电池正文:课堂上,曾经讲过提高原电池能量转换效率有效方法之一是利用盐桥,盐桥常出现在原电池中,通常是由琼脂和饱和氯化钾或饱和硝酸钾溶液构成的。
用来在两种溶液中转移离子。
[1]盐桥作用的基本原理是: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。
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。
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(一边失去电子,一边得到电子造成的)而阻碍氧化还原反应的进行。
[2]带有盐桥的原电池中负极没有和反应物溶液直接接触,二者不会直接发生置换反应,化学能不会转化为热能,几乎全部转化为电能;而没有盐桥的原电池中的负极与反应物溶液直接接触,两者会发生置换反应,电子直接从还原剂转移给氧化剂,就没有电子通过外电路的定向移动,即没有形成电流,部分化学能转化为热能,化学能不可能全部转化为电能。
[3]实验证明,对于双液锌铜原电池,使用盐桥后原电池的能量转化率高达90.76%[4]采用双液原电池是提高能量转换效率的有效办法。
原电池中盐桥知多少
原电池中盐桥知多少原电池属于电化学的知识范畴,是中学化学理论体系中不可缺少的一部分,同时原电池与物理学科中的电学、能量的转换有密切联系,是氧化还原反应、离子反应等知识的综合运用。
原电池安排在氧化还原反应、离子方程式和电解知识后教学,符合化学学科知识的逻辑体系和学生认知规律。
通过化学能和电能之间的相互转化,能够使学生对氧化还原反应的认识及化学反应中能量变化的认识更加深刻。
教学中在高二化学《原电池》这一节中出现了盐桥这一装置。
盐桥在原电池中的作用,盐桥的使用技巧等等,作为新生事物,给学生造成的困惑不少。
要想对盐桥形成全面的认识,笔者以为就要从引入盐桥的目的进行探讨。
盐桥是琼脂和kcl饱和溶液搞成的。
盐桥里的物质一般是强电解质而且不与电池中电解质反应,教材中常使用装有饱和kcl琼脂溶胶的u型管,离子可以在其中自由移动,这样溶液是不致流出来的。
对没有盐桥的以硫酸铜为电解质的铜—锌原电池为例。
接通电路后可观察到的主要现象是:锌片溶解,铜片上有红色物质生成,导线中有电流通过。
但细心的同学还会观察到,原电池工作一段时间后,锌电极也开始产生红色物质,导线中的电流越来越小,用纯度很高的锌做电极依然如此,那锌电极为什么会有铜生成呢?从理论上看,铜应该只在铜电极生成,但由于锌电极浸泡在硫酸铜溶液中,不可避免会有少量铜离子直接在锌片上获得电子,这样这部分锌失去的电子就没有通过导线,使一部分化学能没有转变为电能,,且生成的铜覆盖在锌表面,直接与锌构成许多微小的原电池,这将加快锌的溶解,而溶解的锌失去的电子没有通过导线,直接被铜离子获得,使锌上析出更多的铜,这种循环会促使电路中电流不断减小,电池效率进一步降低,因此这样的电池工作时间短,不能持续供电,不具有使用价值。
要解决这个问题,关键是不能让负极金属与参与反应的电解质接触,既电池反应的还原剂与氧化剂不能接触。
因此有人提出如图b的方案,很显然电池没有构成闭合回路,它是不能工作的。
原电池中的盐桥的作用与反应本质
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,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应或不干扰测定。
盐桥作用的基本原理是: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:饱和氯化钾溶液、4.2mol/LKCl、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-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(一边失去电子,一边得到电子造成的)而阻碍氧化还原反应的进行。
人教版高二化学选修4教学课件:第四章4.1 原电池(共12张PPT)
例:写出下列装置的电极反应式
二、设计原电池
设计思路
1. 写出电极反应式 将已知的氧化还原反应拆分为氧化反应和还原
反应两个半反应。 2. 确定电极材料
以两极反应原理为依据,确定电极材料。 如,发生氧化反应的物质为金属单质,可用该 金属直接作负极;用较不活泼的金属(或能导电的惰 性材料)作正极。 3. 确定电解质溶液 一般选用总反应式中的电解质溶液;若有盐桥 ,阳离子与电极相对应,电极不与电解质溶液反应
2. 工作原理
电极反Байду номын сангаас式的书写
(1)遵循离子方程式书写规则。 注意:生成难溶物沉积在电极上,不标“↓”。
(2)方法步骤 标变价→列物质→注得失→配守恒
负极:氧化反应,还原剂 − ne- ══ 氧化产物 正极:还原反应,氧化剂 + ne- ══ 还原产物 电池反应 = 负极反应式 + 正极反应式
注意:同时书写正负极反应式,以得失电子数 相等配平;书写单个电极反应式,化为最简整数比 。
第四章 电化学基础
第一节 原电池
一、原电池
−
+
1. 装置
盐桥:装有含琼胶的KCl饱和溶液 盐桥的作用: ① 构成闭合回路。 ② 平衡电荷。盐桥中的阴、阳离子定向迁移(溶液中的离子不能通过盐桥),使电
解质溶液保持电中性,反应持续进行,能长时间稳定放电。 ③ 避免电极与电解质溶液直接反应,最大程度地将化学能转化为电能。
达标练习
教材 P73 习题
课后作业
学法 P105-106
这一 样个 的人 人所 才受 有的 学教 问育 。超
过 了 自 己 的 智 力 ,
You made my day!
我们,还在路上……
原电池习题_化学原电池题目及解析题
问题解决
铜银原电池(盐桥)
电极反应:
Cu 盐桥 Ag
负极: Cu - 2e- = Cu2+
正极:
2Ag + +2e- =2Ag CuSO4溶液
总反应:
铜半电池
Cu + 2Ag + = Cu2+ + 2Ag
AgNO3溶液
银半电池
练习反馈
(高考真题)依据氧化还原反应: 2Ag+(aq) + Cu(s) == Cu2+(aq) + 2Ag(s)
锌半电池
铜半电池 总反应: Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu
知识小结
一. 盐桥的作用:
1.沟通内电路 2.平衡电荷,使溶液呈电中性
二.加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理:
半电池中:活泼金属(还原性强)作负极,失电子被氧化 另半电池:电解质溶液中氧化性强的离子在正极得电子被还原 外电路中:电子由负极经导线流向正极 内电路中:两极之间通过盐桥构成闭合回路。
练习
判断下列装置是否能形成原电池? CDE
A
B
C
D
E
F
Zn
Cu
ee-
Zn2+
Cu2+ Cu2+
CuSO4
1、铜锌原电池的工作原理
• (1)锌失去电子变成锌离子进入溶液中 • (2)失去的电子通过导线流向铜 • (3)铜离子在铜表面得到电子生成铜 • (4)导线中电子是由锌极流向铜极,溶液
中铜离子向铜移动,硫酸根离子向锌极移 动,电子和离子的移动形成一个闭合的回 路。
Cl- K+
K+ Cl-
原电池中的盐桥的作用与反应本质
认识原电池中得“桥"一、盐桥得构成与原理:ﻫ盐桥里得物质一般就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与KCl琼脂溶胶得U形管,离子可以在其中自由移动,这样溶液就是不致流出来得、用作盐桥得溶液需要满足以下条件:ﻫ阴阳离子得迁移速度相近;盐桥溶液得浓度要大;盐桥溶液不与溶液发生反应或不干扰测定、盐桥作用得基本原理就是:ﻫ由于盐桥中电解质得浓度很高, 两个新界面上得扩散作用主要来自盐桥,故两个新界面上产生得液接电位稳定。
又由于盐桥中正负离子得迁移速度差不多相等, 故两个新界面上产生得液接电位方向相反、数值几乎相等, 从而使液接电位减至最小以至接近消除。
常用得盐桥溶液有:饱与氯化钾溶液、4、2mol/LKCl、0、1mol/LLiAc与0。
1mol/LKNO3等。
二、盐桥得作用:ﻫ盐桥起到了使整个装置构成通路、保持电中性得作用,又不使两边溶液混合、盐桥就是怎样构成原电池中得电池通路得呢?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,将阻止放电作用得继续进行。
盐桥得存在,其中Cl-向ZnSO4溶液迁移,K+向CuSO4溶液迁移,分别中与过剩得电荷,使溶液保持电中性,反应可以继续进行。
盐桥中离子得定向迁移构成了电流通路,盐桥既可沟通两方溶液,又能阻止反应物得直接接触、可使由它连接得两溶液保持电中性,否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电,铜盐溶液会由于铜得析出减少了Cu2+而带上了负电。
盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜得不断转移,使锌得溶解与铜得析出过程得以继续进行。
导线得作用就是传递电子,沟通外电路。
而盐桥得作用则就是沟通内电路,保持电中性就就是化学原电池得盐桥起到电荷“桥梁"得作用,保持两边得电荷平衡以防止两边因为电荷不平衡(一边失去电子,一边得到电子造成得)而阻碍氧化还原反应得进行。
原电池习题附答案(吕忠皓数理化)
第17讲原电池 基本知识1、原电池工作原理构成原电池的四个条件:一、有两个活沷性不同的电极,二、将电极插入电解液中,三、两电极间构成闭合回路,四、能自发进行氧化还原反应。
2、盐桥盐桥的作用:使两个半电池中的溶液连成一个通路,隔离氧化剂和还原剂。
盐桥的优点:减少了内能的产生,提高了电池的效率,使原电池能持续、稳定地产生电流。
3、原电池原理的应用1)比较金属活动性的强弱——一般强的都为负极;2)加快化学反应速率;3)用于金属的防护——电池的正极受保护;4)设计原电池习题基础题1、在如图中的8个装置中,属于原电池的是_______2、关于如图所示的实验,下列说法不正确的是() A.往Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀B.Fe电极上有气泡产生C.Zn片上发生反应:Zn-2e-=Zn2+D.电压计指针有偏转3、将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中,用导线和电流表连接成原电池,装置如图所示。
此电池工作时,下列叙述正确的是()A.Mg比Al活泼,Mg失去电子被氧化成Mg2+B.铝条表面虽有氧化膜,但可不必处理C.该电池的内外电路中,电流均是由电子定向移动形成的D.Al是电池负极,开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出4、依据氧化还原反应2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如下图所示。
请回答下列问题:(1)电极X的材料是_____,电解质溶液Y是________;(2)银电极为电池的_____极,发生的电极反应为__________________;X电极上发生的电极反应为____________________________。
(3)外电路中的电子是从_____电极流向_____电极。
5、下图为一原电池装置,下列叙述中正确的是() A.铜离子在铜片表面被还原B.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液C.电流从锌片经导线流向铜片D.铜是阳极,铜片上有气泡产生6、根据下图,下列判断中正确的是A.烧杯a中的溶液pH不变B.烧杯a中发生氧化反应C.烧杯a中发生的反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-D.烧杯b中发生的反应为Zn-2e-=Zn2+拔高题7、控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-=2Fe2++I2设计成如图所示的原电池.下列判断不正确的是()A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极8、已知可逆反应:AsO43-+2I-+2H+⇌AsO33-+I2+H2O据此设计出如图所示的实验装置(装置中盐桥的作用是使整个装置形成一个闭合回路).进行如下操作:(Ⅰ)向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸,发现微安表指针偏转;(Ⅱ)若改向(B)烧杯中滴加40% NaOH溶液,发现电流计指针向前述相反方向偏转.试回答下列问题:(1)两次操作过程中电流计指针为什么会发生偏转?__________________________________________(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反?__________________________________________(3)(Ⅰ)操作过程中,C1棒发生的反应为__________________________________________(4)(Ⅱ)操作过程中,C2棒发生的反应为__________________________________________9、①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。
化学反应原理疑难问题解答
《化学反应原理》疑难问题解答问题1:关于盐桥第1章第3节为原电池中提到了双液电池的盐桥问题。
关于盐桥的结构和作用原理查了很多资料才大概搞明白,真惆怅~大致了解了双液电池之所以使用盐桥是为了消除液间电势、盐桥中的阴离子和阳离子会定向移动进入到阴极池和阳极池、盐桥使用一段时间后需要重装溶液......下面是些参考资料:液接电位:当组成或活度不同的两种电解质接触时,在溶液接界处由于正负离子扩散通过界面的离子迁移速度不同造成正负电荷分离而形成双电层,这样产生的电位差称为液体接界扩散电位,简称液接电位,液接电位的影响因素:液接电位是由于离子运动速度不同而引起的液接电位的大小:一般不超过30mV液接电位的稳定性:不稳定(扩散过程是不可逆的)液接电位的存在使实验时很难得出稳定的实验数值液接电位是引起电位分析误差的主要原因之一减免液接电位的方法:在两种溶液之间插入盐桥以代替原来的两种溶液的直接接触,减免和稳定液接电位用作盐桥溶液的条件: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盐桥作用的原理: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致接近消除例如,0.1mol/L HCl与0.1mol/L KCl的液接电位约为27mV,当其间插入饱和氯化钾盐桥后,接界电位减小至1mV以下。
常用的盐桥溶液:有饱和氯化钾溶液、4.2mol/L KCl、0.1mol/L LiAc和0. 1mol/L KNO3盐桥的使用形式:有单盐桥、双盐桥和固态U型盐桥外盐桥溶液的作用:①防止参比电极的内盐桥溶液从液接部位渗漏到试液中干扰测定②防止试液中的有害离子扩散到参比电极的内盐桥溶液中影响其电极电位单盐桥与双盐桥的选择:盐桥溶液不影响测定时应使用单盐桥参比电极否则必须使用双盐桥参比电极固态U型盐桥的制备方法:3g琼胶+ 100ml饱和氯化钾溶液在水浴上加热制成溶液趁热用吸气球吸入U型玻管中充满冷却冻结问题2:关于电极反应中电子书写的位置。
双液原电池
a.形成闭合回路。 b.平衡电荷。
导线的作用:传递电子,沟 通外电路。 而盐桥的作用:沟通内电路。
锌铜原电池装置示意图
双液原电池的优 点:
能产生持续、稳 定的电流。
单液电池、双液电池异同
相同点:都有导电性不同的两个电极;都能产生电 流;外电路均是电子的定向 移动, 内电路均是离子的定向移动。
双液原电池双液原电池创新实验单液原电池盐桥半电池
如何把该装置改成一个原电池?
G
⑤
双液原电池
(1)电流表发生偏转; (2)锌片不断溶解,铜 片上有红色物质析出; (3)取出盐桥,指针回 零点。
双液原电池的工作原理
(1)盐桥----装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的 胶冻
G(-)
(+)
Zn
C
G
(-)
Zn
盐桥
C (+)
FeCl3 溶液
ZnCl2溶液
FeCl3溶液
负极(Zn):Zn-2e-=Zn2+(氧化反应) 正极(Pt或C):2Fe3++2e-=2Fe2+(还原反应)
不同点:1中电流持续、稳定,两个电极反应在不同 区域进行, 中间用盐桥连接. 2中电流不稳定,两个电极反应在同一区域进行.
请将氧化还原反应 Cu+2Ag+ = Cu2++2Ag
设计成一个双液电池和单液电池装置
Ag
Cu
AgNO3
CuSO4
利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ,设 计一个单液原电池,一个双液原电池(使用盐 桥),画出原电池的示意图,并写出电极反应。
原电池中关于“盐桥”的探究与启示
2013-07课堂内外原电池中关于“盐桥”的探究与启示文/万英华在高中化学选修四中第四章第一节《原电池》的内容中,有一个知识点:盐桥,这一知识点是新课标教材新增内容。
对于盐桥,大多数学生无法理解,难免提出一些疑问,下面就学生提出的几个有关盐桥的问题进行探讨。
一、原电池中为什么要使用盐桥如图1,有盐桥时,用铜、锌片和硫酸铜溶液组成原电池,电流表指针偏转,有电流通过。
锌片电流计ZuSO4溶液铜片CuSO4溶液e-→图1若取出盐桥,由于Zn原子失电子产生锌离子使锌片周围溶液带正电,而铜离子在铜片(正极)上得电子析出,导致铜片附近硫酸根增多而带负电。
因此负极的正电荷增多而导致电子(负电荷)难以流出,正极负电荷增多也会导致电子流入困难,从而电池不能产生持续稳定的电流。
加了盐桥后(设为KCl,图1),随着反应的进行,盐桥中带负电离子(Cl-)会流到锌片处,带正电离子(K+)流到铜片,中和两极上的电荷,从而保持两边溶液电中性而保证电流的持续稳定。
总之,原电池盐桥的作用是保持两极溶液的电中性和沟通回路。
如果教师按照教材这样的描述给学生讲解,很多学生往往意犹未尽、如鲠在喉,仍然不能正确理解此处盐桥引入的意义。
在此,如果引入液接电势的概念(当组成或活度不同的两种电解质接触时,在溶液接界处由于正负离子扩散通过界面的离子迁移速度不同造成正负电荷分离而形成双电层,这样产生的电位差称为液体接界扩散电位,简称液接电位),才能讲清盐桥的作用,即液接电位减至最小以致接近消除,以使电池产生持续稳定的电流。
二、盐桥中的K+、Cl-向两极溶液中扩散,两极溶液中的离子是否也向盐桥中扩散下面以电池Zn(s)│ZnSO4‖KCl饱和溶液‖CuSO4│Cu(s)为例,进行实验探究。
其电池装置如图2所示实验现象:一段时间后,盐桥右端下部溶液变成蓝色。
原因:在原电池开始工作的一段时间内,由于盐桥中电解质溶液浓度高,K+、Cl-几乎担负了通过液相接界的全部电流的迁移。
铜锌原电池带盐桥
铜锌原电池带盐桥1.引言1.1 概述铜锌原电池是一种常见的原电池类型,它由铜和锌两种材料构成。
在这种电池中,锌材料作为负极,铜材料作为正极,它们之间通过一个盐桥连接起来。
铜锌原电池的工作原理是通过化学反应将化学能转化为电能。
在电池运行过程中,锌在负极发生氧化反应,即将锌离子化,并释放出电子。
这些电子通过外部电路流向正极,从而产生电流。
与此同时,盐桥的作用是维持电池中的电中性,将阴离子和阳离子在两个电极之间传递,以保持电荷平衡。
盐桥在铜锌原电池中起到了非常重要的作用。
首先,它提供了离子传递的通道,促进了电子在外部电路中的流动。
其次,盐桥还能够补充电池中可能由于电荷转移而产生的电荷不平衡,保持电池的稳定性和持续性。
通过铜锌原电池带盐桥的设计,我们可以有效地利用化学能转化为电能,实现能源的转换和利用。
这种电池具有结构简单、成本低廉、稳定性高等优点,因此在许多应用领域得到广泛应用。
本文旨在探讨铜锌原电池带盐桥的原理和作用,并总结其在能源领域的优点。
同时,我们也将展望未来在这一领域的研究方向,以期进一步提高铜锌原电池的性能和应用范围。
通过深入研究铜锌原电池带盐桥的技术,我们可以为可再生能源领域的发展和应用做出更大的贡献。
1.2 文章结构文章结构包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分为整篇文章的开头,用于引入主题,提供背景信息和研究意义。
在本文中,引言部分可以首先介绍铜锌原电池以及其在能源领域的应用,然后再引出本文要讨论的关键问题——铜锌原电池带盐桥的作用和优点。
正文部分是详细阐述文章的内容。
2.1节可以介绍铜锌原电池的原理,包括电池的构造、工作原理和反应方程式等。
可以对铜和锌的电化学特性进行说明,并解释它们在电池中产生电能的机制。
2.2节是重点内容,可以重点介绍盐桥在铜锌原电池中的作用。
盐桥是连接两个半电池中电解液的通道,它起到平衡电荷和离子浓度的作用,保持电池正常工作。
可以详细解释盐桥是如何实现离子传递的,并阐述其在电池中维持电位差和防止极化等方面的意义。
浅议盐桥原电池原理
浅议盐桥原电池原理摘要:必修2的铜锌原电池,在图1中锌片和铜片用导线连接后形成了原电池,电流表指针偏转,说明有电流产生。
关键词:铜锌原电池盐桥电极电势一、必修2的铜锌原电池原理在图1中锌片和铜片用导线连接后形成了原电池,电流表指针偏转,说明有电流产生。
具体从理论上讲:负极为Zn,它失电子变成锌离子出现在负极表面,使负极周围带了大量正电,从而吸引溶液中的阴离子,排斥溶液中的阳离子,所以Cu离子不易在负极处得电子.而导线电阻小,所以大量电子通过导线转移到铜电极,使它带负电,吸引溶液中阳离子(Cu2+),让它们在铜表面发生还原反应,从而使铜成为正极.所以负极出现Zn的溶解这个氧化过程,正极出现Cu离子得电子生成Cu的还原过程,导线就有电子流过.当然,从事实来说,由于Zn可能含杂质,而且它直接和硫酸铜接触,所以锌的表面也会有铜出现的,而在原电池中,一般活泼金属作负极,失去电子发生氧化反应。
而溶液中铜离子在正极铜片上得到电子发生还原反应。
负极:Zn-2e==Zn2+正极:Cu2++2e-===Cu总反应:Zn+Cu2+===Cu+Zn2+此电池并不能持续稳定的提供电流,究其原因。
锌片在硫酸铜溶液中,铜离子也可到负极去得到少量电子,在锌片上覆盖一层铜,若锌片被铜片包裹,两极电势相同,就破坏了形成原电池的条件,不能形成电流。
二、盐桥原电池原理如何形成持续、稳定的电流,使化学能全部转化成电能。
那就要负极完全与铜离子隔离,使铜离子只能在正极区得到电子发生还原反应,这就需要把两极的电解质溶液完全隔离开来。
那么如何让溶液中的阴阳离子形成定向移动,因此必须建立一个离子的通道。
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?选修4铜锌原电池原电池就很好阐述了这一问题。
如图2 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。
盐桥名词解释
盐桥名词解释盐桥1、物质:主要指导电子和带电离子之间发生反应的一切物质,它是无色、无臭、无味的。
它不能参与化学反应,只能改变元素周期表中某些元素化合价的数值,而且要求其化合价必须为零,故又称“中性原子”。
2、基本原理:把带正电荷的原子核,先置于含有弱酸或强碱的溶液中,然后再置于含有带正电荷的离子的溶液中,以便形成相应的盐,以改变元素化合价的数值。
例如:金属钠在氯化钠溶液中可置换出氯离子,而在硫酸铜溶液中则置换出铜离子。
所以称这种装置为盐桥,而它的英文名称为salt bridge。
3、结构特点:( 1)盐桥中的碱金属和碱土金属的化合物呈两性,其盐(通常为强碱弱酸盐或强碱弱酸盐)可分别与含氢的离子交换,但由于这类元素的原子结构较特殊,因此,使得在整个盐桥中总是呈现出阴离子多于阳离子的状态,从而使得盐桥中存在着许多盐桥阳离子和盐桥阴离子。
4、测量方法:( 1)在桥上用溶液置换原电池内的阴、阳两种溶液,如原电池中的阳极为银或锌,则阴极可用AgNO4溶液,根据AgNO4溶液的颜色判断出阴极的颜色。
( 2)若原电池中阴、阳两极相同,则置换后可以知道相应的离子浓度。
( 3)如原电池中阴、阳两极不同,即原电池中带正电荷的阴离子大于阳离子,则需用天平测出盐桥中各种离子的质量,按下列关系计算各种离子的浓度。
5、作用原理:将两种电解质溶液分别引入两个原电池中,原电池就可以分别工作了,而外加电源,由于自身的电压非常高,只需对盐桥进行短暂的充电,电解质溶液就可以参加反应,因而可以在任何地方对金属做电解反应实验,不受地点的限制。
特别适用于野外或没有实验室条件的单位或个人做金属氧化还原实验。
例如:对金属作电解反应,探究铁与硫酸铜溶液反应时电子的转移情况;进行火花放电实验等。
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原电池盐桥作用
电池的盐桥作用可以把电池中电解质溶液上下两端分开,从而形成一个完整的电流循环系统。
从理论上讲,电池具有恒定电压和恒定电流输出,使用盐桥可以把电池中的电解质溶液上下两端分开,避免了液面差的不稳定,而且可以保持一定的电解反应,从而维持电池的一定的输出电压和电流。
盐桥的具体结构部分:它一般包含由铁丝、木条和镍币
构成的新旧电池桥;由焊接管和漏斗内组成浓硫酸类液体盐桥,以及由板材、棒材和胶带组成的新旧电池桥。
盐桥的功能是形成一个完整的电流循环系统,可以把电
池中电解质溶液上下两端分开,从而形成恒定电压和恒定电流输出。
它还可以避免液体液面差的波动,使液体恒定,同时保持阴、阳极电解反应的活性,从而保持电池的安定输出电压和电流,使电池的续航能力和充电量都得以提高。
有了盐桥的这种作用,电池的安全性和可靠性得到了有
效的改善,使电池具有良好的续航能力、高效充电,为电池的使用带来更大的便利性。