课题1_原电池实验的探究[1]
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《实验化学》 专题5 电化学问题研究
课题1 原电池实验的探究
知识回顾：
电 化学 1、原电池是______能转化_______能的装置。 氧化还原 原电池反应的本质是____________反应。 2、如右图所示原电池： ⑴Zn电极是______极， 负 电极反应________________， Zn－2e－＝Zn2＋ 氧化 该反应是_________反应。
2．去极化剂的选择
加入物质 5ml 3%的 双氧水 0.5 g 重铬酸钾 小灯泡发 光的时间 约6 min 约13 min 小灯泡发 光的亮度 灯丝亮 三者中最 亮 重铬酸钾 效果最好 实验结论
0.5 g 高锰酸钾
约4 min
较双氧水 亮
3．电极材料的选择
电极材料：Zn－C（直径1.1cm），与Zn－Cu对比 溶液介质：稀硫酸 去极化剂：重铬酸钾晶体
●勿将电池存放在湿处。
●电池不可长时间放在数码机器内，以防止过度放 电以致即使再充电也无法使用 。 ●电池在长期使用或保养不当的情况下，其金属触片 会出现氧化现象，会导致手机的自动关机或通话时自 动断线，建议在使用前将触片擦拭干净。 ●一次性电池使用完毕后请注意回收…
实验表明： 电池的电流密度的大小与电极的表面积、极板之间 的距离和介质等因素有关； 无论何种材料制作的原电池，电池的极化作用都是 很强的，极化作用会使电极的放电反应变得迟钝，影响 电池的工作时间，而去极 化剂（如高锰酸钾、重铬 酸钾和过氧化氢等氧化剂） 由于有效降低了电极的极 化作用，提高了电池的放 电效率。为此设计了如下 图的实验装置。
电极的极化：两种极性（正、负）的物质分帮， 正的到一边，负的到另一边，分帮分得越厉害， 极性就越强 ，极性越强使电极的放电反应变得 迟钝，当加入一些强氧化剂时，可降低极化作用， 提高电池的效率。
电池使用小贴士
●勿使电池受热或将其扔进火中。
●勿将电池与项链、发卡等金属物体一起携带或存放， 以防止此类物品与电池基地金属正极和负极相接触 。
⑵Cu电极是______极， 正 2H＋＋2e－＝H2↑ 电极反应_________________， 该反应是_________反应。 还原 Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑ ⑶电池反应是______________________。
思考: 上述装置有何现象发生? Zn电极溶解, Cu电极表面有气泡产生 实际现象 zn片表面也产生气泡 原因：
电极的材料对电池效率的影响：
两电极材料的活泼性差异越大（两电极的 电势差越大），产生的电流与电压越大。
电极材料 电解液
电流计读数
实验结论
Zn － Cu 稀硫酸
大
Zຫໍສະໝຸດ Baidu－ Pb
稀硫酸
小
Cu电 极优于 Pb电极
实验表明：电池的效率确实与电极的表面积、极板 间距、电极的材料和电极的极化等因素有关。 但在具体的生产中是多个因素的综合考虑，比如 说：单从电极表面积角度考虑确实越大越好，但电池 的体积显然越小越方便，两者显然矛盾，所以更高效 的电极、电解质、电池的外壳等的研究尤为重要。 阅读课本p63 “检索咨询”
仍然有直接的置换反应发生，或在锌片表面也形 成许多微小原电池，使得一部分化学能转化为热能而 不能全部转化为电能。
普通原电池弊端
如图的锌铜原电池作电源，不但效率低，而且时间 稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。
改进关键点 zn片不和硫酸溶液直接接触
该电解质溶液不与Zn 极反应一般是该金属 离子的可溶性盐溶液
Zn － C
Al － Cu
稀盐酸
稀硫酸
亮，可照明
亮，持续一段时 间
Al － C
稀盐酸
亮，可照明
4．溶液介质的选择 电极材料：Zn － C（直径1.1cm） ，Al － C 溶液介质：加入约 10 g 氢氧化钠固体 去极化剂：重铬酸钾晶体 按照上述实验装置和操作方法进行实验，观察 实验现象。 Zn－C－NaOH： 小灯泡不亮，检流计偏转。 Al－C－NaOH： 小灯泡不亮，两极有气泡。
实验表明： 电池的电流密度的大小与电极的表面积、极 板之间的距离、电极的材料和介质等因素有 关. 1、电极的接触面积对电池效率的影响：
电极的接触面积越大,可供离子产生电流的 面积就越大,因此,就能产生越大的电流与电压。 2、电极的间距对电池效率的影响：
电极的间距越小,电解质溶液的电阻越小， 产生的电流与电压越大。
实验操作要点
1．装置的组装 取一块锌片（6cm×3.3cm）和一块铜片 （6cm×3.3cm），两者之间放一块海绵（厚度2cm）， 用橡皮筋固定好，用导线把小灯泡（2.5V 0.3A）和 锌片、铜片连接起来，插入放有50ml蒸馏水的100ml 小烧杯中，组装这样的装置多个备用。
海绵的作用： 防止两极相互接触，并缩短两 极间的距离
2．去极化剂的选择
向三个装置中分别加入 10ml 的稀硫酸，编号为 甲、乙、丙，观察小灯泡是否发光。 向甲装置中加入 5ml 3% 的双氧水，振荡溶液， 记录小灯泡发光的时间和亮度。
向乙装置中加入 0.5 g 的重铬酸钾晶体，振荡 溶液，记录小灯泡发光的时间和亮度。
向丙装置中加入 0.5 g 的高锰酸钾晶体，振荡 溶液，记录小灯泡发光的时间和亮度。
盐桥：（含饱和KCl溶
液的琼脂）
作用：消除浓差电势所引起 的极化作用，以平衡两电池 的电荷，获得稳定电流
e半电池 半电池
这样的装置克服了锌极板有大量气泡的现象， 有效地实现了化学能向电能的转化，很好地 避免了“单一”原电池部分化学能转化成热 能而带来的电池效率低下的问题.
但电流强度依然很小！实用价值不高！
电极材料：Al －C （直径1.1cm），与Al－Cu对比 溶液介质：稀盐酸 去极化剂：重铬酸钾晶体
按照上述实验装置和操作方法进行实验，观察现象。
3．电极材料的选择 电极材料 Zn － Cu 电解液 稀硫酸 小灯泡发光的亮 度 亮，持续一段时 间 实验结论 碳电极 优于 铜电极 碳电极 优于 铜电极
实验注意事项
1．电解质用浓硫酸或固体氢氧化钠立即加水配制成溶 液，由于它们溶解放热，形成热的介质，加快了电
极反应。
2．如要灯泡持续发亮，不断振荡是关键。可以用电极
搅拌溶液。海绵比两极板稍长，以防碰破烧杯底。
3. 锌片和铜片先用碱液处理，再用酸液处理，然后 用蒸馏水漂洗。
课题1 原电池实验的探究
知识回顾：
电 化学 1、原电池是______能转化_______能的装置。 氧化还原 原电池反应的本质是____________反应。 2、如右图所示原电池： ⑴Zn电极是______极， 负 电极反应________________， Zn－2e－＝Zn2＋ 氧化 该反应是_________反应。
2．去极化剂的选择
加入物质 5ml 3%的 双氧水 0.5 g 重铬酸钾 小灯泡发 光的时间 约6 min 约13 min 小灯泡发 光的亮度 灯丝亮 三者中最 亮 重铬酸钾 效果最好 实验结论
0.5 g 高锰酸钾
约4 min
较双氧水 亮
3．电极材料的选择
电极材料：Zn－C（直径1.1cm），与Zn－Cu对比 溶液介质：稀硫酸 去极化剂：重铬酸钾晶体
●勿将电池存放在湿处。
●电池不可长时间放在数码机器内，以防止过度放 电以致即使再充电也无法使用 。 ●电池在长期使用或保养不当的情况下，其金属触片 会出现氧化现象，会导致手机的自动关机或通话时自 动断线，建议在使用前将触片擦拭干净。 ●一次性电池使用完毕后请注意回收…
实验表明： 电池的电流密度的大小与电极的表面积、极板之间 的距离和介质等因素有关； 无论何种材料制作的原电池，电池的极化作用都是 很强的，极化作用会使电极的放电反应变得迟钝，影响 电池的工作时间，而去极 化剂（如高锰酸钾、重铬 酸钾和过氧化氢等氧化剂） 由于有效降低了电极的极 化作用，提高了电池的放 电效率。为此设计了如下 图的实验装置。
电极的极化：两种极性（正、负）的物质分帮， 正的到一边，负的到另一边，分帮分得越厉害， 极性就越强 ，极性越强使电极的放电反应变得 迟钝，当加入一些强氧化剂时，可降低极化作用， 提高电池的效率。
电池使用小贴士
●勿使电池受热或将其扔进火中。
●勿将电池与项链、发卡等金属物体一起携带或存放， 以防止此类物品与电池基地金属正极和负极相接触 。
⑵Cu电极是______极， 正 2H＋＋2e－＝H2↑ 电极反应_________________， 该反应是_________反应。 还原 Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑ ⑶电池反应是______________________。
思考: 上述装置有何现象发生? Zn电极溶解, Cu电极表面有气泡产生 实际现象 zn片表面也产生气泡 原因：
电极的材料对电池效率的影响：
两电极材料的活泼性差异越大（两电极的 电势差越大），产生的电流与电压越大。
电极材料 电解液
电流计读数
实验结论
Zn － Cu 稀硫酸
大
Zຫໍສະໝຸດ Baidu－ Pb
稀硫酸
小
Cu电 极优于 Pb电极
实验表明：电池的效率确实与电极的表面积、极板 间距、电极的材料和电极的极化等因素有关。 但在具体的生产中是多个因素的综合考虑，比如 说：单从电极表面积角度考虑确实越大越好，但电池 的体积显然越小越方便，两者显然矛盾，所以更高效 的电极、电解质、电池的外壳等的研究尤为重要。 阅读课本p63 “检索咨询”
仍然有直接的置换反应发生，或在锌片表面也形 成许多微小原电池，使得一部分化学能转化为热能而 不能全部转化为电能。
普通原电池弊端
如图的锌铜原电池作电源，不但效率低，而且时间 稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。
改进关键点 zn片不和硫酸溶液直接接触
该电解质溶液不与Zn 极反应一般是该金属 离子的可溶性盐溶液
Zn － C
Al － Cu
稀盐酸
稀硫酸
亮，可照明
亮，持续一段时 间
Al － C
稀盐酸
亮，可照明
4．溶液介质的选择 电极材料：Zn － C（直径1.1cm） ，Al － C 溶液介质：加入约 10 g 氢氧化钠固体 去极化剂：重铬酸钾晶体 按照上述实验装置和操作方法进行实验，观察 实验现象。 Zn－C－NaOH： 小灯泡不亮，检流计偏转。 Al－C－NaOH： 小灯泡不亮，两极有气泡。
实验表明： 电池的电流密度的大小与电极的表面积、极 板之间的距离、电极的材料和介质等因素有 关. 1、电极的接触面积对电池效率的影响：
电极的接触面积越大,可供离子产生电流的 面积就越大,因此,就能产生越大的电流与电压。 2、电极的间距对电池效率的影响：
电极的间距越小,电解质溶液的电阻越小， 产生的电流与电压越大。
实验操作要点
1．装置的组装 取一块锌片（6cm×3.3cm）和一块铜片 （6cm×3.3cm），两者之间放一块海绵（厚度2cm）， 用橡皮筋固定好，用导线把小灯泡（2.5V 0.3A）和 锌片、铜片连接起来，插入放有50ml蒸馏水的100ml 小烧杯中，组装这样的装置多个备用。
海绵的作用： 防止两极相互接触，并缩短两 极间的距离
2．去极化剂的选择
向三个装置中分别加入 10ml 的稀硫酸，编号为 甲、乙、丙，观察小灯泡是否发光。 向甲装置中加入 5ml 3% 的双氧水，振荡溶液， 记录小灯泡发光的时间和亮度。
向乙装置中加入 0.5 g 的重铬酸钾晶体，振荡 溶液，记录小灯泡发光的时间和亮度。
向丙装置中加入 0.5 g 的高锰酸钾晶体，振荡 溶液，记录小灯泡发光的时间和亮度。
盐桥：（含饱和KCl溶
液的琼脂）
作用：消除浓差电势所引起 的极化作用，以平衡两电池 的电荷，获得稳定电流
e半电池 半电池
这样的装置克服了锌极板有大量气泡的现象， 有效地实现了化学能向电能的转化，很好地 避免了“单一”原电池部分化学能转化成热 能而带来的电池效率低下的问题.
但电流强度依然很小！实用价值不高！
电极材料：Al －C （直径1.1cm），与Al－Cu对比 溶液介质：稀盐酸 去极化剂：重铬酸钾晶体
按照上述实验装置和操作方法进行实验，观察现象。
3．电极材料的选择 电极材料 Zn － Cu 电解液 稀硫酸 小灯泡发光的亮 度 亮，持续一段时 间 实验结论 碳电极 优于 铜电极 碳电极 优于 铜电极
实验注意事项
1．电解质用浓硫酸或固体氢氧化钠立即加水配制成溶 液，由于它们溶解放热，形成热的介质，加快了电
极反应。
2．如要灯泡持续发亮，不断振荡是关键。可以用电极
搅拌溶液。海绵比两极板稍长，以防碰破烧杯底。
3. 锌片和铜片先用碱液处理，再用酸液处理，然后 用蒸馏水漂洗。