原电池金属的电化学腐蚀实验设计

综合实验一原电池金属的电化学腐蚀

一、实验目的

1．通过原电池实验，加深对原电池工作原理的认识

2．通过制作氢氧燃料电池，了解燃料电池的工作原理。

3．能用实验的方法证明钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生，并能用化学知识加以解释。

4．初步了解生活中常见电池的化学原理，能根据已知的电池总反应式，判断电池的正负极，书写电极反应式。

二、实验器材

1．锌片、铜片、铝片、橡皮筋、二极管（或蜂鸣器、电流计）、碳棒、低压电源、砂纸、音乐集成电子元件、塑料薄膜（或保险袋）

2．6%H2O2 溶液1∶3的硫酸溶液、稀醋酸、K3[Fe(CN)6] 溶液、饱和食盐水、铁钉、酚酞、2mol·L-1 KNO3溶液

三、实验步骤

（一）原电池实验

1．在锌片和铜片之间放一块海绵，用棉线或橡皮筋固定好。用导线把二极管（或蜂鸣器、灵敏电流计）和锌片、铜片连接起来，插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察发生的现象。

2．一段时间后，向烧杯中加入5～10mL6%H2O2溶液，振荡，观察现象。

3．改用Al—Cu为电极材料，与稀盐酸组合成原电池，按照上述实验装置和操作方法进行实验，观察实验现象。

（二）燃料电池的制作

1．把两根碳棒表面包上一层薄海绵用橡皮筋扎紧。

2．将包有海绵的两根碳棒插入U型管里2mol·L-1 KNO3溶液中，并与16V直流电源连接，电解约1分钟，使两电极的碳棒上海绵中吸附很多小气泡。

3．切断电源，在两极之间接上二极管或蜂鸣器（原来连接直流电源正极的碳棒应该与二极管或蜂鸣器的正极相连接，若用贺卡的音乐集成电子元件效果更好），观察并记录现象。

4．将U型管中溶液换成饱和食盐水重复2、3两步实验，观察并记录现象。

（三）金属的腐蚀

1．析氢腐蚀

（1）取两根3～5cm长的铁钉，用砂纸打磨后再用稀盐酸除去铁锈，用水冲洗干净。

（2）把上述两根铁钉分别放入两支试管中，一支试管中各加入2mL水和1滴K3[Fe(CN)6]溶液，另一支试管中各加入2mL水、3滴稀醋酸和1滴K3[Fe(CN)6]溶液，观察比较铁钉表面是否粘附气泡，哪支铁钉表面周围先出现蓝色沉淀（Fe2+能与[Fe(CN)6]3-反应生成蓝色沉淀）。

2．吸氧腐蚀

（1）取一片铁片，用砂纸擦去铁锈，用水冲洗干净。在铁片上滴1-3滴含酚酞的饱和食盐水，静置1～2min，观察现象。

（2）取一药匙铁粉、半药匙碳粉、半药匙食盐于一片塑料薄膜（或保险袋）上，混合均匀，滴一滴管水。包起塑料薄膜（别包紧，要有空气）用手触摸塑料薄膜外面，观察并记录现象。

三、现象记录与结论

（一）原电池实验

电极反应式__________________________________________________________

电池的总反应方程式______________________________________________________

查阅资料，了解加入5～10mL6%H2O2溶液的作用。

（二）燃料电池的制作

1．接通电源，电极表面产生大量，并吸附在海绵中。

2．切断电源后，将电极接在蜂鸣器上，蜂鸣器立刻发出蜂鸣声，接上二极管，现象为。接上音乐集成电子元件，可听到较长时间的音乐。

3．电极反应式__________________________________________

电池总反应方程式__________________________________________

（三）金属的腐蚀

1．析氢腐蚀

电极反应式__________________________________________________

电池的总反应方程式______________________________________________

2．吸氧腐蚀

（1）静置１-2分钟，你就可见到铁片上含酚酞的食盐水液滴的边缘出现色。

（2）用手触摸塑料薄膜外面，你就可明显感觉到长时间发热。这里碳粉的作用是__________________________________________________________________________ （3）写出电极反应式____________________________________________________________；

电池的总反应方程式________________________________________________________。

四、实验评价与改进

1．吸氧腐蚀实验中要用生铁，不能用镀锌铁皮（若用镀锌铁皮必须先将镀层去掉后才能用），为什么？

2．联系生活实际，举例说明吸氧腐蚀的应用及吸氧腐蚀的危害。

3．燃料电池实验中，用KNO3溶液或Na2SO4溶液代替蒸馏水，效果要好得多，为什么？实验中海绵的作用是什么？实验中为了使二极管发光，一般宜选用小功率二极管，为什么？