课题1 原电池实验的探究

课题1原电池实验的探究《实验化学》专题5电化学问题研究知识回顾：1、原电池是______能转化_______能的装置。原电池反应的本质是____________反应。化学电氧化还原2、如右图所示原电池：⑴Zn电极是______极，电极反应________________，该反应是_________反应。⑵Cu电极是______极，电极反应_________________，该反应是_________反应。⑶电池反应是______________________。负Zn－2e－＝Zn2＋氧化正2H＋＋2e－＝H2↑还原Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑zn片不和硫酸溶液直接接触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。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。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普通原电池弊端实际现象zn片表面也产生气泡改进关键点原因：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.e-半电池半电池但电流强度依然很小！实用价值不高！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.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。1、电极的接触面积对电池效率的影响：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。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Zn－Pb稀硫酸Cu电极优于Pb电极小大实验表明：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”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。●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。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（2.5V0.3A）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5ml3%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0.5g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0.5g的高锰酸钾晶体，振荡溶液，记录小灯泡发光的时间和亮度。2．去极化剂的选择加入物质小灯泡发光的时间小灯泡发光的亮度实验结论5ml3%的双氧水约6min灯丝亮重铬酸钾效果最好0.5g重铬酸钾约13min三者中最亮0.5g高锰酸钾约4min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电解液小灯泡发光的亮度实验结论Zn－Cu稀硫酸亮，持续一段时间碳电极优于铜电极Zn－C稀盐酸亮，可照明Al－Cu稀硫酸亮，持续一段时间碳电极优于铜电极Al－C稀盐酸亮，可照明4．溶液介质的选择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。电极材料：Zn－C（直径1.1cm），Al－C溶液介质：加入约10g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。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。