化学自习室移动版

许多中专(包括普通中学)的化学教师来函 ，要我谈谈Cu—Zn原电池中使用“盐桥”的作用 何在？现就此问题作如下的说明。

大家知道，Cu—Zn原电池的电动势ε是 由下列几项组成：

即此电池的电动势ε包括了四个部分：

①正电极与溶液之间的电位跃E_正

②负电极与溶液之间的电位跃E_负

③在两种溶液液接界面上的液接电势 E_液接，它一般不超过40毫伏；

④金属间的接触电势E_接触    (其数值在零 点几至几伏特的范围内)。

上述按排电动势ε的组成已经消除了金属 之间的接触电势E_接触 。然而液接电势E_接触 的存在对原电池电动势正确数值的测得带来了比较严重的影响。所谓液接电势是指在不同电解 质溶液的界面上或同一电解质不同浓度溶液界 面上所产生的电势差。其产生的原因是阴、阳 离子扩散(迁移)运动速度不同，在界面上形成 了双电层的结构之故。使用“盐桥”的作用就是 为了消除液接电势。

下图表示在相同浓度的不同电解质溶液中 离子迁移的情况。左边是盐酸溶液，右边是与 盐酸同浓度的KCl溶液,中间是一个可让离子 扩散通过的薄膜。在界面上H^＋自左向右扩散，K^＋自右向左扩散(Cl^－离子的扩散对总的结果 没有影响）。因H^＋的迁移速度比大，所以 在相同时间内自左向右迁入数比自右向左 迁入数多，这样就形成了如图所示的左负右正的双电层，出规了电势差。

对于相同的电解质而浓度不同的溶液中 阴、阳离子迁移的情况所产生的液接电势，可作类似说明，这里就不多谈了。

由于目前计算和测定液接电势存在不少困 难，所以常用“盐桥”把E_接触 降低到1到几毫 伏。

“盐桥”的作用可以归纳为：

(a)装有饱和KCl溶液的“盐桥”，架于两 个半电池间，这样既可沟通两溶液;又可避免两 种溶液的直接接触。

(b)由于“盐桥”中KC1溶 液浓度很大，故与较稀的其它电解质溶液接触 时，“盐桥”中K^＋与Cl^－向外扩散就成为这两 溶液接界面上离子扩散的主要部分。

(c)由于K^＋与Cl^－的扩散速度几乎相等，因此，在这两个接界面上只会产生两个很小的液接电势，而且这两个很小的电势在电路上方向恰好相反， 因而能够相互抵消。所以使用“盐桥”就能在很大程度上抑制液接电势，使之近于完全消除。

(d)“盐桥”还可以让Cu—Zn.原电池中Zn^2＋向 Cu半电池扩散，SO₄^2－向Zn半电池扩散，以 便保证两个半电池溶液中正、负离子保持电荷 平衡（即呈电中性），致使电流源源不断地畅通。 这一点是相当重要的，在一般教材中往往受到 忽视，最后还要指出，“盐桥”中的电解质要求能 配成髙浓度、正/负离子的迁移速度应接近相 等、不与电池中的溶液发生化学作用。除了 KCl 是理想的电解质外，KNO₃或NH₄NO₃的浓溶液也可作为“盐桥”中的电解质。