揭秘盐桥Cu-Zn原电池：Zn不与ZnSO4反应时的电子转移原理
揭秘盐桥Cu-Zn原电池：Zn不与ZnSO4反应时的电子转移原理
在盐桥搭建的Cu-Zn原电池中，Zn不与ZnSO4反应，那么究竟是什么在失电子呢？这个问题困扰着许多学生。让我们一起来探讨这个问题。
盐桥Cu-Zn原电池的结构
盐桥搭建的Cu-Zn原电池如下图所示：
组成原电池的三个条件为：
- 电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物等）组成。
- 两电极必须浸泡在电解质溶液中，并形成闭合回路。
- 还要有一个自发形成的氧化还原反应。
学生的疑惑
在以上三个条件的影响下，对照上面用盐桥搭建的Cu-Zn原电池装置图，学生都不解了。Zn极与它浸泡的电解液ZnSO4不反应，Cu极与它浸泡的CuSO4也不反应，也就是说没有一个自发形成的氧化还原反应了，也就没有满足构成原电池的三个条件了。
课本的解释只是说利用盐桥使得两边的电解液保持电中性，从而保证电子可以源源不断地从Zn极流向Cu极。但学生更不解了，Zn极与它浸泡的电解液ZnSO4不反应，Zn就不会因为失电子而成为Zn2+了，那就不会使ZnSO4溶液中因为Zn2+的增多而带电性；同理，Zn不失电子，Cu极中CuSO4中的Cu2+也不会因为从Cu极上得到电子析出，而使CuSO4溶液因为Cu2+减少而带负电。
原理解释
对于学生这样的疑惑，我们可以从以下几个方面来理解：
电极电势的差异：原电池中，电极不一定要和电解质溶液反应。只要作为两极的材料具有电势差即可。锌是金属晶体，内部每时每刻都在进行着自由电子离开原子核与靠近原子核的过程。该过程是可逆的，每时每刻都有电子靠近、远离原子核。如果把锌板插入硫酸锌、铜板插入硫酸铜，电子远离锌原子核后，由于铜原子核得电子能力更强，所以电子由锌板通过导线到达铜板与硫酸铜中的铜离子结合，成为单质铜。实际上是锌与硫酸铜反应！这也是常说的电极电势差而导致电子的转移。
电池的总反应：从高中阶段的要求来看，还是只能从电池的总反应：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 这个自发的氧化还原反应去理解，而盐桥，则是导致Zn、Cu2+这两个不在一个溶液体系环境中的物质发生反应的原因。
结论
即使在Zn不直接与ZnSO4反应的情况下，由于锌和铜的电势差，电子仍然可以从Zn极流向Cu极。这种电子转移是通过盐桥保持电解液电中性的条件下实现的。这一现象体现了原电池工作原理的复杂性和精妙之处。