高中化學(xué)里的鹽橋

楊延光 李友銀

（安徽省合肥一中 安徽 合肥 230091）

在人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第一章第三節(jié)“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”中提到了雙液電池的鹽橋問(wèn)題。鹽橋的作用是什么？引入鹽橋有何應(yīng)用？

一、關(guān)于鹽橋的作用

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，雙液電池使用鹽橋目的就是為了消除液接電勢(shì)，鹽橋中的陰離子和陽(yáng)離子分別通過(guò)定向移動(dòng)進(jìn)入到負(fù)極池和正極池使雙液電池形成閉合回路。

液接電位是指當(dāng)組成或活度不同的兩種電解質(zhì)接觸時(shí)，在溶液接界處由于正負(fù)離子擴(kuò)散通過(guò)界面的離子遷移速度不同造成正負(fù)電荷分離而形成雙電層，這樣產(chǎn)生的電位差稱為液體接界擴(kuò)散電位，簡(jiǎn)稱液接電位。液接電位是引起電位分析誤差的主要原因之一。在兩種溶液之間插入鹽橋以代替原來(lái)的兩種溶液的直接接觸，即可達(dá)到減免和穩(wěn)定液接電位的目的。

用作鹽橋的溶液需要滿足以下條件：陰陽(yáng)離子的遷移速度相近，鹽橋溶液的濃度要大，鹽橋溶液不與其所接觸溶液發(fā)生反應(yīng)或不干擾測(cè)定。鹽橋作用的基本原理是：由于鹽橋中電解質(zhì)的濃度很高，兩個(gè)新界面上的擴(kuò)散作用主要來(lái)自鹽橋，故兩個(gè)新界面上產(chǎn)生的液接電位穩(wěn)定，又由于鹽橋中正負(fù)離子的遷移速度差不多相等，故兩個(gè)新界面上產(chǎn)生的液接電位方向相反、數(shù)值幾乎相等，從而使液接電位減至最小以至接近消除。常用的鹽橋溶液有： 飽和氯化鉀溶液、4．2mol／L KCl、0．1mol／LLiAc和 0．1mol／LKNO3等。

中學(xué)化學(xué)里雙液電池中使用鹽橋，不是一個(gè)普通的技術(shù)改進(jìn)，而是對(duì)舊的思維模式的一個(gè)質(zhì)的突破。過(guò)去認(rèn)為氧化劑、還原劑只有直接接觸、相互作用才能發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，而現(xiàn)在，是使氧化劑和還原劑近乎完全隔離，并在不同的區(qū)域之間通過(guò)特定的裝置實(shí)現(xiàn)了電子的定向轉(zhuǎn)移，為原電池持續(xù)、穩(wěn)定地產(chǎn)生電流創(chuàng)造了必要的條件，也為原電池原理的實(shí)用性開(kāi)發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。［1］

二、鹽橋的制作簡(jiǎn)介

目前鹽橋制作大致有以下幾種：

⑴ 用含飽和氯化鉀溶液的瓊脂充入U(xiǎn)型管制作的；也有人用塑料管充瓊脂制成鹽橋［2］；

⑵用棉花塞住盛有飽和氯化鉀溶液的U型管兩頭（有的直接用浸漬氯化鉀溶液的棉線或棉花條）；

⑶瓷片鹽橋（用瓷片封住U型導(dǎo)管兩頭）［3］；

⑷用金屬代替鹽橋構(gòu) 成 雙 聯(lián) 電 池 的［4］， 這 種改進(jìn)會(huì)對(duì)中學(xué)生的認(rèn)知造成不必要的干擾，筆者認(rèn)為不能在中學(xué)中采用；

⑸用U型毛細(xì)管束作鹽橋，用于以井穴板上的微型電化學(xué)實(shí)驗(yàn)［5］；

⑹用素?zé)沾芍齐姌O浸入氯化鉀溶液用于恒溫原電池［6］。

對(duì)于用含飽和氯化鉀溶液和瓊脂制作的鹽橋，筆者認(rèn)為在中學(xué)價(jià)廉易制備，無(wú)須作多大改動(dòng)，原因是：瓊脂價(jià)格并不昂貴，目前市價(jià)約20元／100克，能制很多鹽橋；在食品添加劑店或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)購(gòu)買均比較方便；U型管等儀器在中學(xué)使用很普遍；操作并不復(fù)雜，均為中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作。

鑒于有人提到用含飽和氯化鉀溶液的瓊脂制作的鹽橋放置時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)干涸；筆者認(rèn)為鹽橋只要在使用后用蒸餾水洗凈然后用塑料袋扎緊就能保存很長(zhǎng)時(shí)間；還有人提到每次使用都要現(xiàn)制很麻煩，筆者認(rèn)為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貋?lái)做實(shí)驗(yàn)就必需要每次現(xiàn)制，因?yàn)槭褂煤髸?huì)有離子遷移對(duì)鹽橋造成污染。

為了節(jié)約試劑又不影響學(xué)生對(duì)鹽橋的理解，筆者作了兩個(gè)小小的創(chuàng)新與改進(jìn)，一是使用彎制成U型的玻璃導(dǎo)管填充瓊脂，這樣可連接兩只小燒杯做實(shí)驗(yàn)；二是在U型管內(nèi)填充少量含飽和氯化鉀溶液的瓊脂作鹽橋。

三、鹽橋的兩種新用法

第一種新用法：

原電池實(shí)驗(yàn)就在填充少量含飽和氯化鉀溶液的瓊脂的U型管內(nèi)進(jìn)行，圖3就是以兩只碳棒為電極的氯化鐵－碘化鉀原電池。裝置簡(jiǎn)單，藥品用量少，現(xiàn)象明顯，適合課堂演示。

第二種新用法：

在電解時(shí)使用鹽橋，在填充少量含飽和硝酸鈉溶液的瓊脂的U型管內(nèi)進(jìn)行電解硫酸鈉溶液，一端加入酚酞試液，一端加入石蕊試液?，F(xiàn)象明顯，效果很好。把兩端管內(nèi)的溶液倒入小燒杯中，溶液的紅色消失。這有助于學(xué)生理解電極區(qū)pH和電解池pH，突破教學(xué)難點(diǎn)。這種鹽橋也可以用于其他電解實(shí)驗(yàn)。

［1］ 人教社化學(xué)室．選修4化學(xué)反應(yīng)原理教師教學(xué)用書［M］．北京：人民教育出版社，2007

［2］ 秦旅．巧制鹽橋［J］．化學(xué)教育，1998，（6）：39

［3］ 李森蘭等．一種新型鹽橋——瓷片鹽橋的制備與測(cè)試［J］．洛陽(yáng)師專學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，1993，（1）：63

［4］ 王文．以“金橋”代替鹽橋 ［J］．棗莊師專學(xué)報(bào)，2006，（4）：62－63

［5］ 張慶云．U型毛細(xì)管束在微型伏打電池中的應(yīng)用［J］．微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，2006，（2）：45

［6］ 周廣運(yùn)等．電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中微型玻璃儀器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］．大學(xué)化學(xué)，1999，（2）：43－44

［7］ 華中師范大學(xué)，陜西師范大學(xué)，東北師范大學(xué)．分析化學(xué)［M］．北京：高等教育出版社，2001，（6）

［8］ 人教社化學(xué)室．普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)［M］．北京：人民教育教育出版社，2003