改进原电池
物理化学实验项目改进创新 以“原电池电动势的测定及在热力学上的应用”为例
在热力学上的应用”为例
目录
01 一、背景与意义
03 三、实验原理
02 二、实验目的与意义 04 四、实验材料与方法
目录
05 五、实验结果
07 参考内容
06 六、实验分析
内容摘要
随着科学技术的发展，物理化学实验在许多领域都具有广泛的应用。原电池 电动势是其中一个重要的物理化学参数，它反映了电池将化学能转化为电能的能 力。本次演示以“原电池电动势的测定及在热力学上的应用”为例，探讨实验项 目的改进与创新。
2、实验方法
（4）数据处理：根据实验数据，计算原电池电动势。可以绘制温度与电动势 之间的关系图，或者浓度与电动势之间的关系图等。
五、实验结果
五、实验结果
通过实验，我们获取了在不同温度和不同电解液浓度下的原电池电动势数据。 以下是部分实验数据的表格和图表：
五、实验结果
表格：不同温度下原电池电动势数据 图表：温度与电动势之间的关系图通过图表的方式展示了温度与电动势之间 的关系，可以观察到随着温度的升高，电动势呈现出一定的变化趋势。根据这些 数据，我们可以分析热力学性质对能量转化效率的影响。
谢谢观看
三、实验原理
在热力学中，原电池电动势与反应物的活度、反应温度等因素有关。通过测 定不同条件下的原电池电动势，可以研究热力学性质与能量转化效率之间的关系， 为优化能源利用提供理论支撑。
四、实验材料与方法
1、实验材料
1、实验材料
本实验所需材料包括：原电池、电解液、电极、导线、伏特表、恒温水浴、 计时器等。其中，原电池可采用酸性锌锰电池或碱性锌锰电池；电解液可根据实 验需求选择不同种类的溶液；电极选用碳棒或石墨电极；伏特表用于测量电极电 势差；恒温水浴用于控制反应温度；计时器用于记录实验时间。
4.1原电池《盐桥原电池及改进创新》教学设计2023-2024学年高二上学期化学人教版(2019)
《盐桥原电池的工作原理及改进创新》教学设计一、教学目标【知识与技能】⑴了解原电池的构造和基本工作原理；⑵能够正确书写电极反应式和电池总反应方程式；⑶了解盐桥的作用，会判断和设计简单的原电池。
【过程与方法】⑷通过实验探究活动，使学生体验化学能与电能转化的探究过程，并了解原电池的构造和工作原理；⑸通过单液原电池和u型管盐桥原电池的分析对比，学生间相互讨论交流以及教师引导，使学生具备发现问题，分析问题并解决问题的能力。
【情感态度与价值观】⑴通过分组实验与讨论，体验小组合作学习的乐趣，培养团结协作的精神；⑵通过实验探究活动，增强学生探索化学反应原理的兴趣，掌握学习和研究化学问题的方法。
二、教材分析本节内容以（必修2）第六章第一节“化学反应与能量变化”第一课时《化学反应与电能》为基础，进一步介绍原电池的组成和工作原理，通过对原电池中闭合电路形成过程的分析，引出半电池、盐桥等概念。
同时原电池的原理又为后面金属的腐蚀和防护，常见电池的原理及电解原理等重要电化学知识的学习奠定了基础。
新课程标准对原电池知识有新的要求，通过教学体验化学能与电能转化的探究过程，了解原电池的工作原理，能判断电极名称，根据题意写出电极反应式和电池总反应式。
三、学情分析知识角度，高二学生在必修1、必修2和选择性必修1中已经学习过氧化还原反应、原电池的相关知识，同时物理学中电学知识也相当丰富，学习本节内容并不陌生，难度不大。
认知角度，高二学生形象思维能力已充分发展，抽象思维能力也在迅速发展中，同时具有强烈的好奇心和求知欲，对实验探究的热情高，但抽象思维能力和探究能力还不够成熟，需要老师适时的组织和引导。
四、教学重点和难点【教学重点】进一步了解原电池的工作原理，了解u型管盐桥原电池的缺点并改进创新。
【教学难点】盐桥原电池的工作原理，u型管盐桥原电池缺点并改进创新。
五、教学策略【教学方法】以“小组实验探究式教学法”为主，贯穿“小组合作讨论法”，引导学生发现问题、分析问题、解决问题；运用学案和多媒体辅助教学。
原电池知识点系统总结
原电池知识点系统总结原电池知识点系统总结从能量转化角度看，原电池是将化学能转化为电能的装置；从化学反应角度看，原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行。
下面是小编整理的原电池知识点系统总结，欢迎来参考！1.原电池的定义电能的把化学能转变为装置叫做原电池。
2.原电池的工作原理将氧化还原反应中的还原剂失去的电子经过导线传给氧化剂，使氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行，从而形成电流。
3.构成条件两极、一液(电解质溶液)、一回路(闭合回路)、一反应(自发进行的氧化还原反应)。
4.正负极判断负极：电子流出的极为负极，发生氧化反应，一般较活泼的金属做负极正极：电子流入的极为正极，发生还原反应，一般较不活泼金属做正极判断方法：①由组成原电池的两极电极材料判断:一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
注意：Cu-Fe(Al)与浓HNO3组成的原电池以及Mg-Al与NaOH 溶液组成的原电池例外。
②根据电流方向或电子流动方向判断:电流是由正极流向负极;电子流动方向是由负极流向正极。
③根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。
④根据现象判断：溶解的电极为负极，增重或有气泡放出的电极为正极⑤根据离子的流动方向判断：在原电池内的电解质溶液，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。
5.电子、电流、离子的移动方向电子：负极流向正极电流：正极流向负极阳离子：向正极移动阴离子：向负极移动6.电极反应式(以铜-锌原电池为例)负极(Zn)：Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)正极(Cu)：Cu2++2e-= Cu (还原反应)总反应： Zn+ Cu2+=Zn2++ Cu7.原电池的改进普通原电池的缺点：正负极反应相互干扰;原电池的电流损耗快。
①改进办法：使正负极在两个不同的区域，让原电池的氧化剂和还原剂分开进行反应，用导体(盐桥)将两部分连接起来。
《原电池实验的深入探索——寻找自制理想电池的最优实验方案》
高中化学·人教版选修四《化学反应原理》第四章《原电池实验的深入探索》说课稿佛山市顺德区李兆基中学黎秀梅一、教材背景分析（一）教材分析本节实验课在教材中没有直接呈现，以高二年级所使用教材（人教版）选修四《化学反应原理》第四章“电化学基础”中第一节第二节知识为基础，针对原电池应用而设计的实验改进探究课。
本节实验课的内容在教材第四章的首页被指明其重要性——化学能与电能的相互转换则必须通过一定的装置。
装置设计的合理性，对于能量的转换效率至关重要。
因此，非常有必要开展这一节实验课。
同时，尽管已经接触了很多次单液原电池和双液原电池，但是并未真正从本质上理解为什么要引入双液原电池，仅仅停留在增强电池稳定性方面，而不知道U型管盐桥双液原电池的电流很小，并不具有实际应用意义。
而且，第一节第二节内容均未介绍离子交换膜在电池中的作用，恰恰这几乎是近三年全国一高考卷电池装置中均涉及到膜。
所以，通过本节课自制膜电池，可以补充教材中关于膜实验的空白。
（二）学情分析高二学生已掌握简单原电池的工作原理，具备初步设计简单实验的能力，但是对实际生活中带膜的化学电源、电解池、工业生产问题缺乏知识迁移能力，也就是缺乏科学创新思维和实验综合分析能力以及从宏观实验到微观探析的推理能力。
因此，本节课对学生思维能力的培养非常有必要。
（三）教评目标●教学目标：①通过对原电池实验的创新改进，加深对与原电池工作原理的认识，提高学生的设计实验能力和创新能力，发展科学探究与创新意识核心素养。
②利用数字化实验仪器，将微观发生的反应可视化，结合数据曲线，初步形成分析推理、对比归纳能力，发展宏观辨识与微观探析核心素养。
③通过探究原电池如何提供稳定持续电流的过程，了解科学探究的步骤和方法。
在自主探究与交流互动中，培养求真务实，勇于探索的科学态度。
●评价目标：①通过对原电池工作原理的微观本质的讨论和点评，诊断并发展学生对原电池本质的认识水平（物质水平、微粒水平）。
提高原电池能量转换效率有效方法
《大学化学先修课》课程小论文第十章小论文题目：提高原电池能量转换效率有效方法xxxxxxxxxxxxx摘要：提高原电池能量转换效率有效方法之一是利用盐桥，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。
实验证明，对于双液锌铜原电池，使用盐桥后原电池的能量转化率可提高很多。
关键词：原电池能量转换效率盐桥双液原电池正文：课堂上，曾经讲过提高原电池能量转换效率有效方法之一是利用盐桥，盐桥常出现在原电池中，通常是由琼脂和饱和氯化钾或饱和硝酸钾溶液构成的。
用来在两种溶液中转移离子。
[1]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。
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。
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。
[2]带有盐桥的原电池中负极没有和反应物溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而没有盐桥的原电池中的负极与反应物溶液直接接触，两者会发生置换反应，电子直接从还原剂转移给氧化剂，就没有电子通过外电路的定向移动，即没有形成电流，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。
[3]实验证明，对于双液锌铜原电池，使用盐桥后原电池的能量转化率高达90.76%[4]采用双液原电池是提高能量转换效率的有效办法。
原电池实验改进
宿迁市1号实验
一、问题的提出
苏教版化学2上给出的铜锌原电池装置作为一 个演示实验却存在一些不足： 1．该装置需要稀硫酸较多，不符合绿色化学 思想。 2．用该装置实验往往铜片和锌片同时有气泡 产生，甚至锌片产生的气泡比铜片还多。演示 实验本来是为理论知识的学习服务，在学生还 没有掌握原电池原理的情况下，显然不符合学 生的认知规律。
实验现象更加明显。
谢谢！Βιβλιοθήκη 二、实验改进1．用U型管代替教材上的装置节约硫酸用量。
2．铜丝代替铜片现象更明显。
3．在锌片表面涂凡士林消除锌极上的气泡。
4．用鳄鱼夹直接连接铜丝和锌片可减小电阻。
教 材 装 置
改 进 后 装 置
三、装置优点
1.装置简单，药品用量少、铜丝上产生气泡现
象明显。 2.装置小巧，可做分组实验，产生的臭味几乎 没有。 3.用鳄鱼夹直接连接铜丝和锌片，减小电阻使
原电池演示实验装置改进
【提出问题】在人教版《普通高中课程标准实验教科书·化学2》“化学能与电能”中学习了原电池的原理，我们认识了电池的实质，同学们能否自己动手，运用生活中的材料制作简易电池，如何制作呢？又如何检验原电池是否正常工作？如果根据实践活动“利用水果如苹果、柠檬或番茄等制作原电池”。
那么, 如何才能做成一个效果较好的水果电池呢? 影响水果电池的电流的因素究竟有哪些呢?【探究目的】1. 巩固原电池的原理及形成形成;2. 认识影响水果电池产生电流大小的因素;3. 形成多角度思考问题的习惯;4. 加强化学与生活的联系。
【实验设计方案】1. 实验思路水果中含有大量糖类、蛋白质、生物酸等物质, 其中的生物酸起到电解质的作用。
许多水果(如番茄)的汁液显酸性,若在这些水果里平行地插入铜片和锌片即可形成原电池。
理科教材中的探究活动通常将两个半熟的番茄相连,再用铜片和锌片作电极,构成原电池,同时使用检流计来检验原电池，该实验在理论上是可行的,但实际操作过程中往往收不到理想的效果。
原因在于通过此种方式形成的电路中,电压太小,电阻却较大,即便是灵敏电流计在很多时候也很难测出如此微小的电流。
故而本实验利用音乐贺卡和发光二级管来检验原电池是否正常工作，同时探究水果电池所产生的电流大小与电压与水果电池个数，电极材料及电极之间的关系。
2．实验原理运用生活中常见的水果作为电解质，用两种极性不同的金属，铜片和锌片做为电极，锌片做负极，铜做正极，运用检流表，电压表，发光二级管以及音乐贺卡来检验原电池是否正常工作，以及电流、电压大小。
原电池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生，从而在外电路中产生电流。
水果电池是利用两种金属片的电化学活性是不一样的，其中更=较活泼的金属片能置换出水果中的酸性物质的氢离子，这样，从理论上来说电流大小直接和果酸浓度相关，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
本实验所设计原电池正负极反应如下：铜锌原电池电池反应方程式：Zn+2H+=Zn2++H2负极(Zn)：Zn-2e-＝Zn2+正极(Cu）：2H+＋2e-＝H2锌电极失去电子，从导线经过电流表到达铜表面，电流表指针发生偏转，电流方向与电子转移的方向相反。
原电池产生的电功
原电池产生的电功
受使用的时间、使用方式和环境的影响，原电池的电功是一个可以改变的量。
当不能改变
环境影响时，使用方式和用时是改善原电池电功的最有效的方法。
下面就来谈谈如何改善：
首先，要注意的是使用时应尽量减少放电幅度，尽量保持在40%-80%的电量，尽量不要放
电低于10%。
这样可以有效减少电池的耗电量，预防休息状态下惯性放电，减少电池放电
终止时的浪费。
其次，应尽量避免滥用电池，特别是要避免长期高量级的连续放电。
当电池的充电比较频
繁的时候，也会对电池的电功产生影响，所以应尽量不要频繁充电和放电。
再次，定期清理电池耗电件和检查电路，清除舱外杂物和污垢，这有利于降低电池在使用
过程中的耗电率，避免电池无意引起的信号叠加和短路，减少因设备故障而造成的不必要
浪费。
最后，合理安置电池，尽量避免高温和直射阳光，这两种环境诱发的高温会提高电池耗电量，影响电功的正常使用，所以要注意安置的位置。
通过以上的几点建议，可以较好地改善原电池的电功，使用更长久、更有效率。
原电池创新实验案例
原电池创新实验案例
嘿，朋友们！今天咱来讲讲原电池创新实验案例，这可超级有趣哦！
咱先来说说一个简单的例子，就像把铜片和锌片放进稀硫酸里，哇塞，神奇的事情就发生啦！这不就形成了一个原电池嘛。
那如果我们把柠檬拿来代替稀硫酸呢？你能想象那会是啥样吗？这就好比是在平常的生活里找到了一个特别的魔法材料。
我记得有一次和小伙伴一起做实验，我们突发奇想，要是把几种不同的金属片组合起来会怎样呢？于是我们就开始捣鼓，就像一群好奇的探险家在寻找宝藏一样。
结果呢，哎呀，那个电流的变化真的让我们兴奋得不行！“哇，这太神奇了吧！”我们都忍不住叫起来。
再给你们讲个更厉害的，有人竟然用盐水和金属丝做出了原电池！这不是像变魔术一样吗？这就好像是在一堆平淡无奇的东西里突然变出了惊喜。
想想看，生活中那些普通的东西，在我们的创意和探索下，居然能发挥出这么大的作用，这难道不令人惊叹吗？
还有哦，有一次我们尝试把原电池和小灯泡连接起来，当小灯泡亮起来的那一刻，那种成就感简直爆棚！“哇塞，我们成功啦！”大家都欢呼雀跃。
在这些实验过程中，我们不断尝试新的方法，就像在未知的领域里勇敢闯荡。
每一个新的发现都让我们雀跃不已，每一次的失败也让我们更加坚定要找到答案。
这不就是科学的魅力所在吗？
所以啊，原电池的创新实验真的有无穷的乐趣和惊喜等着我们去挖掘，去探索！不要害怕失败，大胆地去尝试吧，你一定会收获满满的！。
化学选修四原电池教案
《原电池》教案凯里一中高二化学组潘先锋教学目标：知识与技能：1．掌握原电池的概念和原电池的工作原理；2．掌握构成原电池的基本条件；3．学会设计原电池；技能与方法：1．通过实验探究原电池原理，学会观察、学会提问、学会思考；2．通过对单池原电池与双池原电池的设计对比，学会比较，评价设计方案；情感与价值观：1．通过自主探究根据现象设疑，根据疑问求解的模式，进行自主学习，激发学生的学习兴趣，培养科学探究态度和科学创新精神；2.在小组合作的过程中，培养团结合作的探究学习观念，强化合作意识；教学重点：设计原电池教学难点：原电池中盐桥的作用分析教学方案：教师引导实验探究与学生自主提问推进相结合教学用品：多媒体设备：多媒体电脑及显示屏实验仪器：每组电流表，导线两根，原电池容器两个，铜电极，锌电极，碳电极，盐桥。
（共8组，根据人数而定，7人一组）化学药品：硫酸铜溶液、硫酸锌溶液。
教学过程：【新课引入】播放电视剧《寻秦记》中的一小段视频，通过其中所述的发电装置，引出这节课所要将的内容----原电池【环节一】预习成果展示（5分钟）检查学生的预习情况，并让学生交流分享自己的预习成果，同时对预习的问题提出质疑。
学生预习展示完之后，对学生的预习成果进行评价。
【环节二】问题讨论及成果展示（30分钟）请同学用自己预习准备的知识来解决以下问题：1、判断“硫酸发电图”的正负极2、写出正负极电极反应3、写出总反应探究一体验原电池如果将硫酸发电图转化为我们所熟悉的原电池装置图（如图所示），从理论上来说硫酸发电图中装置是可以发电的，通过这个装置图，你预计有什么现象产生呢？[学生实验]：现在请各个小组按照实验装置图来进行实验。
提醒学生： 1.观察锌片、铜片、电流表的变化并如实记录；2.注意合作分工，讲究效率；思考：1.通过实验你发现了什么问题呢？2.为什么锌片会有气泡产生呢？学生小组讨论，最后老师对学生的讨论结果进行评价及总结。
探究二改进原电池引导学生思考以下问题：思考：1.怎样改进才保证只有铜电极产生氢气，而避免锌电极上产生氢气呢？教师让学习小组汇报自己的改进方案，并进行评价及总结。
4.1原电池教学设计高二上学期化学人教版选择性必修1
高中化学人教版（2019）选择性必修1 第四章化学反应与电能第一节原电池第一节原电池教学内容分析1、教材分析本节课内容是以必修第二册第六章“化学能与能量”为基础，进一步介绍原电池的组成和工作原理，通过对原电池中闭合电路形成过程的分析，引出半电池、盐桥、内电路、外电路和电流衰减等概念，帮助学生对电化学的研究和应用范围形成一个概貌性的认识。
2、学情分析学生在必修第二册中学习了由锌、铜和稀硫酸溶液组成的简单原电池，初步了解了原电池原理。
本节课将学习带有盐桥的较复杂的原电池，进一步认识原电池的构成和反应原理。
盐桥原电池对学生而言不是一个普通的技术改进问题，而是一次思维模式的一个质的突破，盐桥原电池将氧化还原反应分隔在两个不同的区域进行，通过特定的装置实现电子的定向移动，形成持续、稳定的电流，提高原电池电流稳定性。
本节课的学习为学生认识原电池工作原理和原电池原理的实用性开发奠定基础。
教学目标1、通过原电池实验，认识原电池构成的基本要素，能设计简单的原电池。
2、在分析锌铜原电池的过程中，逐步建立原电池的系统分析思路，能建构原电池思维模型并运用思维模型分析其工作原理。
3、了解电池的发展史，能从能量视角、守恒视角和带电粒子运动视角分析电池的研发和利用，学习科学家严谨求实的科学态度，培养责任意识和创新精神。
教学重点：原电池构成的基本要素，原电池的工作原理教学难点：原电池思维模型的建构教学流程：教学过程：（1）组装原电池并完成实验，观察实验现象并填写下表。
电流表读数/mA 锌片 铜片 实验现象 20s 30s 40s结论（2）在学案上画出装置图，分析盐桥原电池的工作原理。
【归纳】从电流的大小与稳定性角度比较单双液原电池的优缺点 【思考与交流】 使用盐桥为什么电流强度变小？ 如何改进，增大电流强度？ 能否设计实验验证？组装原电池验证改进方案。
观察实验现象，分析装置的改进效果。
归纳总结盐桥原电池的工作原理。
小组讨论、交流，分析锌铜双液原电池存在的不足，思考改进的措施。
原电池实验的改进与拓展原电池实验教学实录
则说明化学能越大ꎬ转化得到的电能越大.
【实验验证】学生实验 ３ꎬ现象见表 ４.
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表 ４ 实验 ３ 现象
正极
负极
电流表
现象
【培养学生化学核心素养目标】 化学课堂教学是培养 学生化学核心素养的重要载体ꎬ在教学中创设相关情境ꎬ 培养学生“ 提出问题—猜想与假设—实验验证—分析与 论证—得出结论” 的科学探究方法ꎻ同时培养学生喜爱探 究、乐于探究、善于探究ꎬ不断追求科学发展的精神.
二、实验内容设计
本实验是对选修四第四章第一节原电池实验 ４ － １ 的改进拓展. 力图解决两个问题:
为了解决上述问题ꎬ突出重点ꎬ突破难点ꎬ构建了三 个实验模型:
单池原电池(如图 １):证明化学能转化为电能了. 但 在实现能量转化过程中存在矛盾ꎬ因为氧化剂与还原剂 没有隔开ꎬ部分反应直接发生ꎬ化学能不能全部转化为电
能ꎬ且电流不稳定、不能持续供电. 双池原电池(如图 ２):是对单池原电池的改进ꎬ氧化
剂与还原剂近乎完全隔开ꎬ利用盐桥连接ꎬ克服了化学能 的损失ꎬ实现化 学 能 全 部 转 化 为 电 能ꎬ 为 原 电 池 持 续、 稳 定得产生电流创造了必要的条件.
负极反应:Ｚｎ － ２ｅ － ������������Ｚｎ２ ＋ 正极反应:Ｃｕ２ ＋ ＋ ２ｅ － ������������Ｃｕ 总反应:Ｚｎ ＋ Ｃｕ２ ＋ ������������Ｚｎ２ ＋ ＋ Ｃｕ
【分析与论证】 单池原电池与双池原电池对比:１. 总反
应ꎬ电极反应都相同. ２. 导线中电子流向相同. ３. 阳离子和阴
原电池实验的改进与拓展
———原电池实验教学实录
郑丽霞
( 广东省佛山市第一中学化学科组 ５２８０００)
摘 要:原电池是电化学学习的基础内容也是核心内容ꎬ原电池实验是帮助学生认识和理解原电池概念 和工作原理的必要成分. 本实验教学构建了三个层次的原电池模型:单池原电池、双池原电池、多反应双池原 电池. 双池原电池弥补了单池原电池的缺陷ꎬ而多反应双池原电池则是一个拓展提升ꎬ体现了科学发展服务于 社会需求的理念ꎬ也提升了学生的化学核心素养.
原电池的发展现状
原电池的发展现状原电池是指尚未使用、具有良好效果的新电池。
随着科学技术的迅速发展，原电池的研发也在不断地进行着。
目前，原电池的发展主要集中在以下几个方面。
首先是原电池的能量密度的提高。
能量密度是指电池单位体积或单位质量所储存的能量。
随着现代社会对便携式电子设备的需求不断增加，人们对电池的能量密度要求也越来越高。
目前，原电池的能量密度已经从最初的几十瓦时/公升提高到了几百瓦时/公升，甚至更高。
这使得电池在体积上更加小巧，能够更好地适应现代科技的发展需求。
其次是原电池的循环寿命的延长。
循环寿命是指电池能够充放电多少次后仍能保持一定的电容量和输出功率。
原电池的循环寿命一直是制约电池发展的关键因素之一。
然而，通过改进电池的电解质、阳极材料和氧化还原反应等方面的研究，原电池的循环寿命得到了显著的提高。
现在的原电池循环寿命已经达到了几千次，甚至上万次。
这无疑将极大地提高电池的使用寿命和使用效果。
再次是原电池的安全性能的提升。
电池的安全性一直是人们关注的一个重要问题。
过去，不少电池由于内部结构设计不当或者材料选用不当，导致电池短路、漏液甚至爆炸等问题频发。
然而，通过改进电池的结构设计和选材等方面，原电池的安全性能得到了明显的提升。
现在的原电池具有过充电保护、过放电保护、过温保护等多重安全性能，能够更好地确保使用者的安全。
最后是原电池的环保性。
随着全球环境问题的凸显，人们对电池的环保性也越来越重视。
过去，因为电池材料中含有有害物质，如重金属等，导致电池在废弃后对环境产生严重污染。
然而，随着科技的发展，现在的原电池已经采用了更加环保的材料，如锂电池、钛酸锂电池等，减少了对环境的污染。
总之，原电池作为一种重要的能源储存技术，其发展一直在不断地进行着。
目前，原电池的能量密度、循环寿命、安全性能和环保性等方面已经取得了显著的进展。
相信随着科技继续发展，原电池的发展将会更加迅猛，为人们的生活带来更多的便利。
原电池电动势测定实验误差分析与改进
１ 原 电池 电动势 测定 实验 基本 原理
原 电池 由正 、 负两 个 电极 插 在相 应 的电解 质 溶 液 中所 构 成 。正极 （ 或 阴极 ） 发生 还原 反应 ， 负极 发生 氧化 反应 ， 原 电池 反应则是两个 电极反 应 的加 和。原 电池 电动 势为 组成 该 电池 的正 、 负 两个 电极 的电极电势的代数和 ， 即： Ｅ＝‘ Ｐ ＋一‘ ｐ 一 。原 电
３ 实验 的解 决 办法
（ １ ） 用砂纸 打磨 锌 电极 时 ， 以使 表面 光滑 ， 并 呈 银 白色 为 宜， 基本 上可以做到锌棒表面 的氧化 层打磨 较彻底 。由于饱 和 硝酸亚汞溶液有 剧毒 ， 当锌 棒浸 泡完后 取 出来 时 ， 建 议锌 棒在 瓶 口轻轻靠一下 ， 以便 锌棒 上 的液体挂 珠 流入试 剂瓶 中， 避免
ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ，ｔ ｈｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ ｄｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｍｐｒ ｏ ｖ ｅ ｄ， ｉ ｔ ｃ ａ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｌ ｍｅ ａ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ，
势 的 测 定 。当 铜 电极 电 镀 完 后 ， 常 有 同 学 忽 视 电 极 的 清 洗 环
常数 、 解离常数及 某些 热力学 函数 的改变值 。这就 要求实 验 测定结果可靠性 高 、 准确性 高 。作 为 实验 教学 所用 的 电池 ， 往
往 是 由铜 、 锌及其 相应 电解 质溶液所 构成 。通过较 长时 存 在 一定 的 问题 ， 导 致实验结果存在偏差 。因此 ， 作者对此进行 了一定 的探讨 。
物理化学实验改进：原电池电动势与液接电势的测定
大 学 化 学Univ. Chem. 2024, 39 (1), 248收稿：2023-07-20；录用：2023-09-01；网络发表：2023-09-05*通讯作者，Email:*******************基金资助：湖南师范大学校级教学改革项目(校行发教务字[2015] 90号)•化学实验• doi: 10.3866/PKU.DXHX202307059 物理化学实验改进：原电池电动势与液接电势的测定徐开颜1，高梅霞1，方正法1，杨素芳1,2,*1湖南师范大学化学化工学院，长沙410081 2湖南师范大学化学化工国家级实验教学示范中心，长沙 410081摘要：本文针对原电池电动势测定实验中被忽略的液接电势，设计了一套测定原电池总电动势的实验装置，将其纳入实验内容，并引入液接电势、可逆电池电动势与原电池总电动势的关系的探究。
改进装置简单、成本低，所测液接电势具有较好的稳定性、重现性。
改进后的实验更完整、真实地体现了原电池总电动势的组成，而并非仅局限于可逆电池电动势的测定，有助于学生建立完整、正确的原电池认知和电化学知识体系。
此外，测出的浓差液接电势可应用于离子迁移数的计算，将电动势法测离子迁移数融入教学，实现课程融合，提升学生对知识的综合运用能力。
关键词：液接电势；可逆电池电动势；半透膜中图分类号：O64；G64Improvement of Physical Chemistry Experiment: Measurement of Electromotive Force and Liquid Junction Potential of Primary BatteriesKaiyan Xu 1, Meixia Gao 1, Zhengfa Fang 1, Sufang Yang 1,2,*1 College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan Normal University, Changsha 410081, China.2 National Demonstration Center for Experimental Chemistry and Chemical Engineering Education, Hunan Normal University, Changsha 410081, China.Abstract: Expanding upon the "Basic Physical Chemistry Laboratory" module focused on the measurement of primary battery electromotive force (EMF), this paper introduces a novel experimental design. The design incorporates the often-neglected liquid junction potential, investigating its relationship with reversible battery EMF and the total EMF of the primary battery. The revised apparatus is cost-effective, straightforward, and offers stable and reproducible measurements for liquid junction potential. This improved experiment provides a more comprehensive and accurate representation of the components contributing to the total EMF of the primarybattery, transcending the limitations of merely measuring reversible battery EMF. As a result, the experiment aids students in forming a well-rounded and accurate understanding of primary batteries and the underlyingprinciples of electrochemistry. Furthermore, the measured liquid junction potential is applicable in calculating ion transference numbers, allowing for the integration of this advanced concept into the curriculum and thereby bolstering students' comprehensive skill set.Key Words: Liquid junction potential; Reversible battery electric potential; Semi-permeable membrane1 引言原电池电动势的测定是物理化学教学中电化学部分最重要的实验之一。
铜―锌原电池原理实验改进
铜―锌原电池原理实验改进在现代生活、生产和科学技术的发展中，电池发挥着越来越重要的作用，大至火箭飞船、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照相机、电话、助听器、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各种各样的电池。
而这些电池都是应用原电池原理制作出来的。
新人教版必修二第二章第二节安排了原电池原理及其应用的教学，这部分知识较抽象，学生难以理解。
因此，我对原演示实验进行了部分改进，能更直观的演示原电池原理，展示化学反应过程和结果。
原电池实验是现行高中教材中一个典型的演示实验，实验装置简单明了，学生很容易理解，但是，实际操作过程中确实存在一些问题。
现总结如下：1. 实验时往往在铜片和锌片上同时观察到有气泡产生。
2. 锌片溶解现象不明显。
3. 对于原电池的微观变化无法解释。
4. 电流方向的判断不直观。
总之，现象与知识无法合理统一，不利于学生真正理解和掌握。
演示实验大多是为教授知识和理论服务，只有与知识统一的实验现象才有利于学生对知识的理解和掌握。
因此，许多化学工作者为之努力，但往往锌失去电子变成锌离子进入溶液无法在短时间内观察到，与真正的统一仍有距离，许多教师纷纷采用电脑模拟的方法克服此难题，但毕竟不能代表实际实验。
那如何改进才能使原电池原理的实验现象与原电池原理真正统一呢？一、实验改进的目的通过改进锌电极来增强原电池的实验效果. 用发光二极管指示电流方向，直观明了。
二、改进原理及方法（装置如图所示）1. 锌片：锌片表面产生大量气泡是因为锌片不纯所致，使之表面产生许多微小的原电池，处理方法是用硝酸汞稀溶液浸泡，约20 分钟，再用水洗净即可，使锌极汞齐化，提高锌极H2 的过电位，消除气泡。
2. 电解质溶液：使用稀硫酸溶液，控制浓度在0.5-1.0mol/L 为宜。
且稀硫酸溶液纯度要高（含杂质会引起锌电极自动放电），可用分析纯硫酸与蒸馏水混合配置。
3. 为了更直观的观察出锌失电子成为锌离子进入溶液，电子沿导线流入铜片，氢离子在铜片上获得电子生成氢气而放出，可以考虑将锌电极设计成尖端，使之在短时间内放电而被消耗，这样可帮助我们认识微观变化过程。
原电池改进实验
实验五原电池改进实验一、探究问题的提出1、传统的原电池实验用电流计的偏转来检测电流并判断原电池的正、负极，电流计表面太小，指针太细，不便于学生观察，判断正、负极需要推理，不直观，而且电流计价格较高。
2、电解质溶液是构成原电池必不可少的一部分，电解质溶液具有一定的浓度，那么，电解质溶液的浓度对原电池反应有什么样的影响呢？3、在一个通路的原电池系统中会有电流通过，如果我们将几个原电池串联起来，通过系统的电流会增大吗？如果会增大，是串流越多电流越大还是有一个限度呢？4、传统的铜锌原电池大多采用锌片、铜片作为电极，那么锌片、铜片的面积大小对实验产生电流的大小有无影响呢？为了解决这些疑惑，增强原电池实验的直观性和趣味性，我们对实验进行了探究。
二、问题解决设想1、用发光二极管和音乐集成片代替电流计。
2、探究不同浓度电解质溶液下原电池的电流和电压。
3、探究串联不同个原电池的情况下系统总电压的变化，并用发光二极管的发光亮度和音乐集成片发出声音的响度进行表征。
4、改变电极表面积的大小，测定原电池电流大小进行探究。
三、实验设计方案1、探究不同浓度电解质溶液下原电池的电流和电压变化规律①配制浓度分别为1mol/L、2mol/L、4mol/L、6mol/L的HCl溶液，用四个50毫升小烧杯分别取30毫升备用。
②用导线将电流计和铜、锌电极连接起来，连接时注意正负极，此时电流计应处于关闭状态。
③将电极依次插入不同浓度的电解质溶液中，观察电极周围的变化，记录电流计读数。
2、探究串联不同个原电池的情况下系统总电压的变化，并用发光二极管的发光亮度和音乐集成片发出声音的响度进行表征。
①取四个50毫升小烧杯分别量取30毫升1mol/L的HCl溶液备用。
②测定没有串联电池情况下原电池的电压③依次测定两个、三个和四个电池串联情况下的电压，记录数据。
④按上述实验过程将万能电表换成发光二极管和音乐集成片进行实验表征。
四个原电池串联的实验图：3、改变电极表面积的大小，测定原电池电流大小的变化。
高考专题复习原电池
专题四原电池一．化学能怎样转化为电能实验一：将锌片插入稀硫酸中现象：离子方程式：实验二：将铜片插入稀硫酸中实验三：将锌片和铜片用导线连接起来插入稀硫酸中，有什么现象？电极名称负极正极电极材料电极反应反应类型总反应电子流向由沿导线流向氢离子移动方向硫酸根离子移动方向总结：原电池基本原理及概念1.概念：把________能转化为____能的装置2.原电池构成条件(1)两个的电极。
(2)将电极插入______________中。
(3)用导线连接电极构成____________。
(4)能自发进行的____________________。
二．原电池的改进用Zn 、Cu 、CuSO 4溶液组成锌铜原电池，分析电池反应 总反应： 负极： 正极：改进后优点：电流稳定，能量转换率提高。
盐桥：盐桥中一般装有由饱和KCl 溶液和琼脂制成的胶冻；胶冻的作用是防止管中溶液流出； K +和Cl -能在胶冻内自由移动。
工作原理分析：外电路：Zn 失去电子沿导线通过电流表进入铜片内电路：Zn 原子失去电子成为Zn 2+进入溶液，使ZnSO 4溶液因Zn 2+增加而带电，盐桥中的会移向ZnSO 4溶液；同时Cu 2+获得电子成为金属沉淀在铜片上，CuSO 4溶液因相对增加而带电，盐桥中的移向CuSO 4溶液，从而形成闭合回路。
盐桥作用：1. 2.【例】（08广东）用铜片、银片、Cu (NO 3)2溶液、AgNO 3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO 3的U 型管）构成一个原电池。
以下有关该原电池的叙述正确的是（） ①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为：Ag ++e -=Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO 3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A ．①②B ．②③C ．②④D ．③④改进CuSO 4CuZnA学习好资料欢迎下载三．常用化学电源电极方程式书写1.非燃料电池2.燃料电池下面以氢氧燃料电池为例，练习书写燃料电池的电极反应1、电解质为盐酸或硫酸时：总反应式：溶液的浓度，PH值变。
高中化学：原电池
四、知识与能力应用
[范例] 以2Fe3++2I- == 2Fe2++I2的反应为例，设 计带盐桥的原电池装置，标出正负极，写出电极 反应式（提示：电极材料可选用石墨等）
练习3.锌-空气电池由活性炭(空气扩散极)、锌、苛性碱溶液构成,
其中活性炭部分浸泡在苛性碱溶液中,其工作原理如图所示,负极
产物是ZnO。下列说法正确的是(
)
A.活性炭的作用是吸附空气,为电池提供氧化剂
B.原理图中的隔离膜为质子交换膜
C.负极反应式为Zn+H2O-2e-=ZnO+2H+ D.电池工作时,当电路中通过0.2 mol电子,消耗3.2 g O2
氢气、甲醇、天 然气、煤气与氧 气组成燃料电池
一次电池——锌锰干电池： 锌筒
酸性锌锰干电池：
石墨棒 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 MnO2和C
普通锌锰干电池的结构
负极(Zn)： Zn–2e- =Zn2+
正极(石墨)：2NH4++2e- =2NH3+H2
2MnO2+2e- +2NH4+=Mn2O3+H2O+2NH3
一、复习原电池的工作原理
物质变化： Zn+2H+ ==Zn2++H2↑
能量变化：
e-
e-
思考1： 乙装 置电流是如何 产生的？
Zn2+ H+
负极： Zn－2 e-=Zn2+
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Cu
内 电 路
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
A
Zn
Zn Cu
A
盐桥
Cu
CuSO4
【思考】改进后的原电池装置有什么优点？
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
【结论1】改进后的原电池装置，工作时具有 更高的能量转换率，电流更稳定
A
Zn Zn Cu 改进
CuSO4
A
盐桥
Cu
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
【结论2】改进后的原电池装置断路时，化学能不 【思考】改进后的原电池装置还有什么优点？ 会自动释放
锌片表面析出铜 电流表偏转
电流表偏转更大
外电路
Zn 2+ Zn －
e－ e
－ Cl － K － Cl－ K Cl K + +Cl K + +K +－ K Cl － Cl + － － ClK ClK + + － + K KCl Cl － + K － Cl Cl K － + +
SO42－
SO4
Cu2+ 2－
依据氧化还原反应： 2Ag＋(aq)＋Cu(s) = Cu2＋(aq)＋2Ag(s) 电流计 设计的原电池如图所示。 A
请回答下列问题： (1)电极X的材料是 Cu ； 电解质溶液Y是 AgNO3 ； CuSO4 Y 正 (2)银电极为电池的 极， 溶液 ++e- =Ag Ag 发生的电极反应为 ； -=Cu2+ Cu-2e X电极上发生的电极反应为 ； (3)外电路中的电子是从Cu电极流向 Ag电极
Cu2++2e－=Cu
Zn2+
Zn
Cu2+
Cu2+
负极
Cu -
Cu
CuSO4溶液
正极
解决问题
怎样改进才能避免锌电极上产生铜？
A
Zn
电解质溶液 A
Cu
改进 Zn Cu
CuSO4
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
？
实验验证
【温馨提示】
1.观察锌片、铜片、电流表的变化并如实记录；
2.相比之前的原电池，问题有没有解决？ 改进前现象 改进后现象 表面无铜析出
X
盐桥
Ag
某原电池装置如右图所示。下列有关叙述正 确的是 A．Fe作正极，发生氧化反应 B．负极反应： 2H+ + 2e－＝H2↑ C．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大 D．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不 变
作业
• 课后练习P73. 3，6
盐桥的作用： (1)传递离子，使整个装置构成通路。 (2)平衡电荷，保持溶液保持电中性。
改进后的优点：
(1)在不改变反应原理的情况下，具有更高 的能量转换率，电流比较稳定 (2)原电池装置断路时，化学能不会自动释放
总结
实际应用
浆 层 纸
绝缘环，用塑料制成。能防止电池的正 负极之间因为有灰尘进入或意外短路而 漏电，能延长电池的使用时间
改进原电池
想一想 下列哪些装置能形成原电池？ C
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A
A
Zn
Zn
Zn
Cu
Zn
Cu
硫酸铜
A
Zn
酒精
硫酸铜溶液
B
Cu
C
CuSO4
E
A
Zn Cu
实验验证
【温馨提示】
1.观察锌片、铜片、电流表的变化 并如实记录； 2.实验结束后请及时将电极从电解 质溶液中取出。
硫酸铜
【思考实验】你预计有哪些现象？
预期现象 锌片溶解 铜片上有铜析出 电流表指针偏转 实验现象 锌片上也有铜析出 铜片上有铜析出 电流表指针偏转
发现 问题
ZnHale Waihona Puke 上有铜产生1.能量转换率低
Zn含杂质，自身与硫酸铜构成原电 池，Cu2+在Zn表面得到部分电子 铜不断覆盖了锌片 2.电流衰减
断路情况下
3.负极损耗
锌与硫酸铜直接接触
Zn－2e－=Zn2+