高2021届高2018级高中化学一轮复习核心素养提升19盐桥原电池的分析与判断

素养说明:相对于常规原电池,盐桥原电池能减少副反应,提高电池的供电效率。一些原电池装置考查题,常带有盐桥,正确理解盐桥作用,注意盐桥中的离子移向是解题关键。

1.盐桥的构成

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。

2.盐桥的作用

(1)连接内电路,形成闭合回路；(2)平衡电荷,使原电池不断产生电流。

3.单池原电池和盐桥原电池的对比

图1和图2两装置的比较

相同点正负极、电极反应、总反应、反应现象负极:Zn－2e－===Zn2＋

正极:Cu2＋＋2e－===Cu

总反应:Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋

不同点图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋,会有一部分Zn与Cu2＋直接反应,该装置中既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高。图2中Zn和CuSO4溶液在两个池子中,Zn 与Cu2＋不直接接触,不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程,所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定,且持续时间长

关键点盐桥原电池中,还原剂在负极区,而氧化剂在正极区

[题型专练]

1.(2018·河南高三复习诊断)一定条件下,实验室利用如图所示装置,通过测电压求算K sp(AgCl)。工作一段时间后,两电极质量均增大。下列说法正确的是()

A.右池中的银电极作负极

B.正极反应为Ag－e－===Ag＋

C.总反应为Ag＋＋Cl－===AgCl↓

D.盐桥中的NO－3向右池方向移动

【解析】若“右池中的银电极作负极”,Ag失去电子被氧化为Ag＋:Ag－e－=== Ag＋,电极质量减轻,不符合题干中的信息“两电极质量均增大”,A项错误。该装置图很容易让考生联想到盐桥电池,抓住“两电极质量均增大”判断,若左池Ag 失去电子被氧化为Ag＋,Ag＋再结合溶液中的Cl－生成AgCl:Ag－e－＋

Cl－===AgCl,即左池的银失去电子作负极；此时右池电解质溶液中的Ag＋在银电极表面得到电子被还原为Ag:Ag＋＋e－===Ag,即右池的银电极为正极；两个电极反应式相加得到总反应:Ag＋＋Cl－===AgCl↓；综上所述,B项错误,C项正确。根据“阴阳相吸”可判断盐桥中的NO－3向负极方向(即左池)移动,D项错误。

答案 C

2.(2018·山西联考)某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:Cr2O2－7>Fe3＋,设计了盐桥式的原电池,如图。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是()

A.甲烧杯的溶液中发生还原反应

B.乙烧杯中发生的电极反应为:2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O2－7＋14H＋

C.外电路的电流方向是从b到a

D.电池工作时,盐桥中的SO2－4移向乙烧杯

【解析】A项,甲烧杯的溶液中发生氧化反应: Fe2＋－e－===Fe3＋；B项,乙烧杯的溶液中发生还原反应,应为Cr2O2－7得到电子生成Cr3＋；C项,a极为负极,b极为正极,外电路中电流由b到a；D项,SO2－4向负极移动,即移向甲烧杯。

答案 C

3.控制适合的条件,将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。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.电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态

D.电流表读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极

【解析】由图示结合原电池原理分析可知,Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原,I－失去电子变成I2被氧化,所以A、B正确；电流表读数为零时,Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率,反应达到平衡状态,C正确；D项,在甲中溶入FeCl2固体,平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动,I2被还原为I－,乙中石墨为正极,D不正确。

答案 D

4.(原创题)已知反应AsO3－4＋2I－＋2H＋AsO3－3＋I2＋H2O是可逆反应。设计如图装置(C1、C2均为石墨电极),分别进行下述操作:

Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸

Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液

结果发现电流表指针均发生偏转。

试回答下列问题:

(1)两次操作过程中指针为什么发生偏转？_____________________________________________________________________ _

_____________________________________________________________________。

(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之。_____________________________________________________________________ _

____________________________________________________________________。

(3)操作Ⅱ过程中,盐桥中的K＋移向烧杯溶液(填“A”或“B”)。

(4)Ⅰ操作过程中,C1棒上发生的反应为_____________________________________________________________________。

答案(1)两次操作中均能形成原电池,化学能转变成电能

(2)(Ⅰ)加酸,c(H＋)增大,平衡向正反应方向移动,AsO3－4得电子,I－失电子,所以C1极是负极,C2极是正极。(Ⅱ)加碱,c(OH－)增大,平衡向逆反应方向移动,AsO3－3失电子,I2得电子,此时,C1极是正极,C2极是负极。故化学平衡向不同方向移动,发生不同方向的反应,电子转移方向不同,即电流表指针偏转方向不同

(3)A(4)2I－－2e－===I2