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。

电解质溶液：2mol/L的盐酸溶液。

保持铜电极不变，改变锌电极表面积的大小。

通过加入不同量的电解质溶液达到改变锌电极表面积的效果
①取一个100毫升烧杯，加入20毫升盐酸，连接好电极和电流计进行测量。

②向烧杯中加入20毫升盐酸（共40毫升），进行电流测定。

再向烧杯中加入20毫升盐酸（共60毫升），测定电流。

数据记录与分析。

四、实验记录与结论
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
实验记录数据表：
6 4 2 1
HCl浓度
（mol/L）
电流0.26 0.19 0.10 0.07
实验结论：
当电解质溶液浓度增大时，原电池电流明显变大，电压稍微减小。

电流变大的原因是溶液中电解质离子浓度变大，导电能力增强，而电阻有所变小，所以电压有所变小。

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。

实验数据记录表：
实验结论：
在四个和四个以内电池串联组成的原电池系统中，串联电池个数越多，电压越大。

从发光二极管和音乐集成卡的表征来看，串联越多个电池（四个以内），电流也越大。

3、改变电极表面积的大小，测定原电池电流大小的变化
实验数据记录表：
实验结论：
因为锌电极参与了原电池反应，所以其参与反应的表面积越大电流计读数越大，电路中电流越大。

五、相关问题探讨
本实验在进行平行实验验证时发现，虽然实验现象、数据趋势一样，但是单个实验数据存在很大误差。

就其误差原因作出如下分析：
①电池反应开始后要快速读数，因为电池反应要消耗电解质和改变电极表面积大小，这些参数的改变会导致数据不稳定，读取速度越慢，误差越大。

②电极表面有其它杂质附着或电极表面在空气中被氧化，即电极的清洁工作没做好。

2012-5-14。