鹽橋與原電池.doc

為什么把原電池中的鹽橋換成銅導(dǎo)線后電流表指針還會(huì)偏轉(zhuǎn)增城市仙村中學(xué) 湯燕春人教版新課標(biāo)教材選修四化學(xué)反應(yīng)原理第四章第一節(jié)原電池中，有一個(gè)丹聶耳電池鋅銅電池。其實(shí)驗(yàn)步驟如下：用一個(gè)裝有飽和氯化鉀溶液的鹽橋，將置有鋅片的ZnSO4溶液和置有銅片的CuSO4溶液連接起來(lái)，將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，并在中間串聯(lián)一個(gè)電流表，觀察有什么現(xiàn)象發(fā)生，取出鹽橋，又有什么現(xiàn)象發(fā)生？并附有一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置圖。我在進(jìn)行課堂教學(xué)的過(guò)程中，按照步驟以及裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以觀察到：有鹽橋存在的時(shí)候，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即有電流通過(guò)電路，取出鹽橋則無(wú)電流通過(guò)。然而有個(gè)學(xué)生提出問(wèn)題，如果將鹽橋換成銅線，電流表是否偏轉(zhuǎn)？說(shuō)實(shí)在的，這個(gè)問(wèn)題我也搞不清楚，因?yàn)閺膩?lái)沒(méi)有嘗試過(guò)。帶著疑問(wèn)，我馬上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)把鹽橋換為銅導(dǎo)線的時(shí)候，我們驚奇地發(fā)現(xiàn)，電流表指針同樣發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且產(chǎn)生的電流較大。面對(duì)學(xué)生那疑惑而渴求的目光，我是愛(ài)莫能助，因?yàn)槲易约阂彩前偎疾坏闷浣狻Ｒ驗(yàn)楦鶕?jù)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電理論，電解質(zhì)溶液在水分子的作用下電離成自由移動(dòng)的陰陽(yáng)離子，陰陽(yáng)離子向相反的方向移動(dòng)而導(dǎo)電。換成銅導(dǎo)線后，難道陰陽(yáng)離子能通過(guò)銅導(dǎo)線而使溶液保持電中性或者電子能通過(guò)溶液而導(dǎo)電？為了解決這個(gè)問(wèn)題，課后我又重新設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)一裝置及溶液見(jiàn)下圖，將圖1中的鹽橋換為銅線，并接上電流表，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)電流表都有讀數(shù)，且指針都向相同的方向偏轉(zhuǎn)，且電流表上的讀數(shù)一樣，此實(shí)驗(yàn)證明了銅導(dǎo)線中確實(shí)有電流通過(guò)，且電子由鋅片流出（ab）,銅導(dǎo)線中電子流向?yàn)閏d是否由于ZnSO4溶液中Zn2+水解溶液呈酸性，而此時(shí)原電池實(shí)際上是由Zn片作負(fù)極，Cu片作正極，H2SO4溶液構(gòu)成原電池呢？所以我又設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)二。實(shí)驗(yàn)二裝置及溶液如下圖，此時(shí)電解質(zhì)溶液就只有ZnSO4溶液，此時(shí)電流表同樣偏轉(zhuǎn)，此實(shí)驗(yàn)證明由鋅作負(fù)極，銅作正極，ZnSO4溶液做電解質(zhì)溶液組成了原電池。我又將ZnSO4溶液換成了KCl溶液，即實(shí)驗(yàn)三，發(fā)現(xiàn)電流表仍有讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)三 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下，沒(méi)有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，沒(méi)有構(gòu)成原電池的條件，上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了電流的產(chǎn)生并不是ZnSO4溶液中Zn2+水解溶液呈酸性而由鋅作負(fù)極，銅作正極，ZnSO4溶液組成了原電池。但是為什么還產(chǎn)生電流呢？是不是還存在別的反應(yīng)？聯(lián)想到金屬的電化學(xué)腐蝕，是不是跟空氣中的氧氣有關(guān)呢？于是又設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)四進(jìn)行驗(yàn)證。此時(shí)同樣有電流產(chǎn)生，且電子方向也是從鋅片流出（ab）,銅導(dǎo)線中電子流向是cd。實(shí)驗(yàn)四后來(lái)我又做了大膽的嘗試，將銅導(dǎo)線導(dǎo)線換成鎂片，為了防止鎂片跟CuSO4溶液反應(yīng)，故將CuSO4溶液的燒杯一邊與電流表相連的鎂片換成銅導(dǎo)線。裝置如下圖：實(shí)驗(yàn)五此時(shí)觀察到電流的方向跟實(shí)驗(yàn)四的方向相反，即電子從鎂片流出(dc)。并且觀察到鎂片快速溶解，很快有白色沉淀生成。取少量沉淀于試管中，并加少量蒸餾水，滴加酚酞，溶液變紅，說(shuō)明白色沉淀是Mg(OH)2。并且右邊燒杯中與鎂片相連的銅導(dǎo)線上有銅析出，與鋅片相連的銅片溶解。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以分析得到：此時(shí)左邊燒杯中同樣是一個(gè)原電池，因?yàn)殒V比鋅的金屬性活潑，所以此時(shí)鎂作負(fù)極，電子從鎂流出（dc），鋅作正級(jí)。跟實(shí)驗(yàn)四中電流方向相反。右邊燒杯中與鎂片是相連的銅導(dǎo)線作為電解池的陰極有銅析出，與鋅片相連的銅片作為陽(yáng)極銅片溶解。證明了左邊就是一個(gè)原電池右邊是一個(gè)含有CuSO4溶液電解池。實(shí)驗(yàn)四和實(shí)驗(yàn)五證明了實(shí)驗(yàn)一中，即將鹽橋換上銅導(dǎo)線產(chǎn)生電流確實(shí)跟鋅片的吸氧腐蝕有關(guān)。我的實(shí)驗(yàn)探究也到此為止，沒(méi)有深究下去了，其實(shí)到現(xiàn)在為止，我還是沒(méi)徹底弄清楚：為什么把原電池中的鹽橋換成銅導(dǎo)線后電流表指針還會(huì)偏轉(zhuǎn)呢？形成原電池的條件有四:一、有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，二、