盐桥与原电池.doc

为什么把原电池中的盐桥换成铜导线后电流表指针还会偏转增城市仙村中学 汤燕春人教版新课标教材选修四化学反应原理第四章第一节原电池中，有一个丹聂耳电池锌铜电池。其实验步骤如下：用一个装有饱和氯化钾溶液的盐桥，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液连接起来，将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察有什么现象发生，取出盐桥，又有什么现象发生？并附有一个实验装置图。我在进行课堂教学的过程中，按照步骤以及装置图进行实验，可以观察到：有盐桥存在的时候，电流表指针发生偏转，即有电流通过电路，取出盐桥则无电流通过。然而有个学生提出问题，如果将盐桥换成铜线，电流表是否偏转？说实在的，这个问题我也搞不清楚，因为从来没有尝试过。带着疑问，我马上进行实验。当把盐桥换为铜导线的时候，我们惊奇地发现，电流表指针同样发生偏转，且产生的电流较大。面对学生那疑惑而渴求的目光，我是爱莫能助，因为我自己也是百思不得其解。因为根据电解质溶液导电理论，电解质溶液在水分子的作用下电离成自由移动的阴阳离子，阴阳离子向相反的方向移动而导电。换成铜导线后，难道阴阳离子能通过铜导线而使溶液保持电中性或者电子能通过溶液而导电？为了解决这个问题，课后我又重新设计了实验来验证。实验一装置及溶液见下图，将图1中的盐桥换为铜线，并接上电流表，发现两个电流表都有读数，且指针都向相同的方向偏转，且电流表上的读数一样，此实验证明了铜导线中确实有电流通过，且电子由锌片流出（ab）,铜导线中电子流向为cd是否由于ZnSO4溶液中Zn2+水解溶液呈酸性，而此时原电池实际上是由Zn片作负极，Cu片作正极，H2SO4溶液构成原电池呢？所以我又设计了实验二。实验二装置及溶液如下图，此时电解质溶液就只有ZnSO4溶液，此时电流表同样偏转，此实验证明由锌作负极，铜作正极，ZnSO4溶液做电解质溶液组成了原电池。我又将ZnSO4溶液换成了KCl溶液，即实验三，发现电流表仍有读数。实验三 在这个实验条件下，没有自发进行的氧化还原反应，没有构成原电池的条件，上述实验说明了电流的产生并不是ZnSO4溶液中Zn2+水解溶液呈酸性而由锌作负极，铜作正极，ZnSO4溶液组成了原电池。但是为什么还产生电流呢？是不是还存在别的反应？联想到金属的电化学腐蚀，是不是跟空气中的氧气有关呢？于是又设计了实验四进行验证。此时同样有电流产生，且电子方向也是从锌片流出（ab）,铜导线中电子流向是cd。实验四后来我又做了大胆的尝试，将铜导线导线换成镁片，为了防止镁片跟CuSO4溶液反应，故将CuSO4溶液的烧杯一边与电流表相连的镁片换成铜导线。装置如下图：实验五此时观察到电流的方向跟实验四的方向相反，即电子从镁片流出(dc)。并且观察到镁片快速溶解，很快有白色沉淀生成。取少量沉淀于试管中，并加少量蒸馏水，滴加酚酞，溶液变红，说明白色沉淀是Mg(OH)2。并且右边烧杯中与镁片相连的铜导线上有铜析出，与锌片相连的铜片溶解。根据实验现象可以分析得到：此时左边烧杯中同样是一个原电池，因为镁比锌的金属性活泼，所以此时镁作负极，电子从镁流出（dc），锌作正级。跟实验四中电流方向相反。右边烧杯中与镁片是相连的铜导线作为电解池的阴极有铜析出，与锌片相连的铜片作为阳极铜片溶解。证明了左边就是一个原电池右边是一个含有CuSO4溶液电解池。实验四和实验五证明了实验一中，即将盐桥换上铜导线产生电流确实跟锌片的吸氧腐蚀有关。我的实验探究也到此为止，没有深究下去了，其实到现在为止，我还是没彻底弄清楚：为什么把原电池中的盐桥换成铜导线后电流表指针还会偏转呢？形成原电池的条件有四:一、有自发的氧化还原反应，二、