异型盐桥原电池原理探究装置的设计与应用

郑晓红

在人教版高中化学选修5中，介绍原电池原理的实验装置中包括一个U型盐桥，两种溶液，两支电极，这是学习原电池原理的经典装置。学完原理之后，在后续教学中还需引导学生进行实验探究，如果仍用该装置来探究原电池原理，会遇到两个问题：一是 U型管盐桥较长，其电阻较大，不利于原电池带动负载运作起来；二是每次更换电极和溶液时，就需更换一根盐桥，实验操作烦琐，盐桥使用量大。笔者设计的两种实验装置，主要是解决上述两个问题，以便于开展实验探究。

一、实验仪器及试剂

自制带孔试管、直通管、烧杯等。

含硝酸钾的琼胶(琼胶的凝度：1 L水中加入7 g琼脂粉；含盐量：100 mL琼胶液中加入20 g硝酸钾)、饱和硝酸钾溶液等。

二、主要部件及仪器组装

图1 主要部件图及实物图

1.实验装置一(如图1a所示)

制作方法：在一个烧杯中，倒入热的含琼胶的硝酸钾溶液至6 cm高度，插入多支下端有孔的试管，冷却，凝固；小心分离每支试管即可。

2.实验装置二(如图1b所示)

制作方法：在一个烧杯中，先倒入热的含琼胶的硝酸钾溶液至3 cm高度，冷却，凝固；再倒入温热的含琼胶的硝酸钾溶液至6 cm高度，插入多支直通管，冷却，凝固；在上述烧杯与直通管之间再倒入温热的琼胶溶液至烧杯口沿附近，冷却，凝固(起固定直通管作用)。

三、实验操作

1.实验装置一使用方法

在上述试管的上端装入电解质溶液，插入相应的电极。取两支上述试管(半电池)置入硝酸钾饱和溶液中，两孔相对，连通外电路，即可组成一个内阻较小的原电池。

2.实验装置二使用方法

在直通管的上端分别装入不同的电解质溶液，分别插入相对应的电极。在各种电极中任选两个，连通外电路，即可组成一个内阻较小的原电池。

实验效果如图2所示。

图2 实验效果图

四、装置改进的意义

异型盐桥是实用、简单、宜推广的实验探究装置，装置一较适合演示实验，装置二较适合学生实验。

在实验探究活动中，利用异型盐桥不仅能够简化实验步骤，提高原电池的工作效率，减少盐桥用量，增加更多用于思考的时间，更重要的是可以启示学生利用化学原理，采用更加灵活、多样的实验方法来开展探究活动。