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电化学：盐桥与离子交换膜一、盐桥在双液原电池中，用阴、阴离子迁移速率相近的盐制成胶状（通常用琼脂，保证阴、阳离子在其中能自由扩散），要求盐与双液电池中的电解质溶液不发生化学反应，通常可以是KCl、KNO3等，但在电解质溶液中存在还原性强的离子，一般KNO3就不能用(NO3—在有H+时的氧化性)。
2020年全国I卷化学第27(2)题：电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。
盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∝)应尽可能地相近。
根据下表数据，阳离子u∝×108/(m2·S—1·V—1)阴离子u∝×108/(m2·S—1·V—1)Li+ 4.07 HCO3—4.61Na +5.19 NO3—7.40Ca2+6.59 Cl—7.91K+7.62 SO42—8.27K+与Cl—或NO3—，组合Li+与HCO3—。
但Li+与HCO3—的电迁移率(u∝)小且可能反应生成Li2CO3，故不宜选用。
Ca2+与SO42—不仅电迁移率(u∝)差较大且属微溶物质，故不宜选用。
“阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应”，题给的电解质溶液含有Fe2+和，不能选用含HCO3—和NO3—的盐。
综合考虑，只能选用KCl。
二、离子交换膜具有离子选择性透过的聚合物薄膜。
在电化学和电渗领域有广泛的应用。
离子交换膜(有阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜等)不仅可以在电解质溶液中作隔膜，防止某离子或气体通过，保证得到电解产物或提高产物纯度，而且可以包裹住电极防止电极与电解质溶液反应。
（1）在原电池中的应用水溶液锂电池能让Li+通过H2O和H+不能通过的特制聚合物薄膜紧密包裹的金属锂，外层紧密套上锂导电陶瓷（使得金属锂与水隔绝）作电池负极，与锂离子电池的传统正极材料及水溶液构成高能量密度、高能量利用率的电动汽车新型水锂电池。
【辨析】锂电池与锂离子电池是两种不同的电池，但都同属锂系电池。
考点一 原电池的工作原理1．概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。
2．原电池的构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。
3．工作原理 以锌铜原电池为例(1)反应原理(2)①盐桥中装有饱和的KCl 、KNO 3等溶液和琼胶制成的胶冻。
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)图Ⅰ中Zn 在CuSO 4溶液中直接接触Cu 2＋，会有一部分Zn 与Cu 2＋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，装置的温度会上升。
图Ⅱ中Zn 和CuSO 4溶液分别在两个池子中，Zn 与Cu 2＋不直接接触，不存在Zn 与Cu 2＋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。
深度思考1．正误推断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)在原电池中，发生氧化反应的一极肯定是负极( )(2)在原电池中，负极材料的活泼性肯定比正极材料强()(3)在原电池中，正极本身肯定不参与电极反应，负极本身肯定要发生氧化反应( ) (4)其他条件均相同，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长( ) (5)在锌铜原电池中，由于有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× 2．能用金属代替盐桥吗？答案 不行以，在电路接通的状况下，这个盐桥只是整个回路的一部分，随时要保持电中性，琼胶作为盐桥因其中含有两种离子，可以与溶液中的离子交换，从而达到传导电流的目的，而且琼胶本身可以容纳离子在其中运动；若用金属代替盐桥，电子流向一极后不能直接从另一极得到补充，必定结果就是向另一极释放金属阳离子或者溶液中的金属阳离子在电子流出的那一极得电子析出金属，从而降低了整个电池的电势。
2018——2019学年北京高三化学二轮复习电化学（盐桥问题）注意事项：1答题前，务必先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，认真核对条形码上的姓名、准考证号，并将条形码粘贴在答题卡的指定位置上。
2答题时使用0.5毫米黑色签字笔或碳素笔书写，字体工整，笔迹清楚。
3请按照题号在各题的答题区域（黑色线框内作答，超出答题区域书写的答案无效。
4保持卡面清洁，不折叠，不破损。
知识精讲：1、原电池中盐桥的作用(1)构成闭合回路，形成原电池。
(2)避免电极与电解质溶液直接反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。
(3)盐桥中的阴、阳离子定向迁移，使溶液保持电中性，反应持续进行，能长时间稳定放电。
2 电化学装置中都有两个电极，分别发生氧化反应与还原反应。
若两个电极插在同一电解质溶液的容器内，则由于阴阳离子的移动速率不同而导致两极之间出现浓度差，以及因电极本身直接与离子反应而导致两极之间电势差变小，影响了电流的稳定。
为解决这个问题，人们使用了盐桥。
盐桥主要出现在原电池中，有时也可在电解池中出现，其主要作用就是构建闭合的内电路，但不影响反应的实质。
盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。
3 盐桥是新课改教材中出现的新名词，因而围绕盐桥的电化学知识已成为新课改地区命题的一个热点，所以有必要分析研究盐桥问题的考查思路。
常从以下四方面命题。
(1)考查盐桥的作用；(2)考查含盐桥的电化学总反应式的书写；(3)考查盐桥内溶液离子的移动方向；(4)考查含盐桥的电化学装置的设计。
典型题目组题组一明确原理，设计装置1．根据下图，下列判断中正确的是()A．烧杯a中的溶液pH降低B．烧杯b中发生氧化反应C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2答案 B2．能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。
设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
高考理综题中的盐桥电池问题分析
郭宏杰;赵春燕
【期刊名称】《教育教学论坛》
【年(卷),期】2014(000)021
【摘要】盐桥是高中化学新课改教材中出现的新名词，盐桥的主要作用就是构建闭合的内电路，平衡电荷，使原电池不断产生持续、稳定的电流。
因而有关盐桥的问题已成为新课标高考命题的热点，所以有必要对它进行分析。
【总页数】1页(P83-83)
【作者】郭宏杰;赵春燕
【作者单位】山西省侯马一中，山西侯马 043002;山西省侯马职业中专学校，山西侯马 043002
【正文语种】中文
【中图分类】G632.474
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【最新整理，下载后即可编辑】认识原电池中的“桥”一、盐桥的构成与原理：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。
用作盐桥的溶液需要满足以下条件：阴阳离子的迁移速度相近；盐桥溶液的浓度要大；盐桥溶液不与溶液发生反应或不干扰测定。
盐桥作用的基本原理是：由于盐桥中电解质的浓度很高, 两个新界面上的扩散作用主要来自盐桥, 故两个新界面上产生的液接电位稳定。
又由于盐桥中正负离子的迁移速度差不多相等, 故两个新界面上产生的液接电位方向相反、数值几乎相等, 从而使液接电位减至最小以至接近消除。
常用的盐桥溶液有：饱和氯化钾溶液、4.2mol/LKCl、0.1mol/LLiAc和0.1mol/LKNO3等。
二、盐桥的作用：盐桥起到了使整个装置构成通路、保持电中性的作用，又不使两边溶液混合。
盐桥是怎样构成原电池中的电池通路的呢？Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2+过多，即正电荷增多，溶液带正电荷。
Cu2+获得电子沉积为Cu，溶液中Cu2+过少，SO42-过多，即负电荷增多，溶液带负电荷。
当溶液不能保持电中性，将阻止放电作用的继续进行。
盐桥的存在，其中Cl-向ZnSO4溶液迁移，K+向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。
盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触。
可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。
盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。
导线的作用是传递电子，沟通外电路。
而盐桥的作用则是沟通内电路，保持电中性就是化学原电池的盐桥起到电荷“桥梁”的作用，保持两边的电荷平衡以防止两边因为电荷不平衡（一边失去电子，一边得到电子造成的）而阻碍氧化还原反应的进行。
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。
