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1、实验化学实验化学专题专题5 电化学问题研究电化学问题研究课题课题1 原电池实验的探究原电池实验的探究 2021/8/9 星期一1一、背景材料分析一、背景材料分析 2021/8/9 星期一2（一）从现行教材看（一）从现行教材看子课题子课题 1 原电池实验原电池实验子课题子课题 2 制作氢氧燃料电池制作氢氧燃料电池子课题子课题 3 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀拓展课题拓展课题 干电池的模拟实验干电池的模拟实验课题课题1 原电池原电池教材资料：教材资料：锌锌-铜铜-稀硫酸为材料的原电池。稀硫酸为材料的原电池。专题作业：专题作业：从理论上分析用铝从理论上分析用铝-铜铜-氢氧化钠为材料，氢氧化钠为材
2、料，能否形成原电池。能否形成原电池。化学化学2第第3940页页化学教学化学教学2007（10）4页页化学教育化学教育2007（2）53页页2021/8/9 星期一3（二）从学科指导看（二）从学科指导看基本要求：基本要求：通过原电池实验，加深对原电池工作原理的认识。通过原电池实验，加深对原电池工作原理的认识。发展要求：发展要求：能根据已知的电池总反应式，判断电池的正负极，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。书写电极反应式。说说 明：明：电极的极化作用对原电池产生电流的影响只作一电极的极化作用对原电池产生电流的影响只作一般了解。般了解。课时安排：课时安排：1 课时，（总课时
3、，（总 2 课时，制作氢氧燃料电池和析氢课时，制作氢氧燃料电池和析氢腐蚀、吸氧腐蚀拟放在第二课时）腐蚀、吸氧腐蚀拟放在第二课时）2021/8/9 星期一4（三）从实验视角看（三）从实验视角看必修必修2第第38页页“化学能转变为电能的活动与探究化学能转变为电能的活动与探究”一是电流微弱，一是电流微弱，用灵敏检流计检测；用灵敏检流计检测；二是供电时间短暂，二是供电时间短暂，电池的放电效率低；电池的放电效率低；三是锌极板有大量气泡，三是锌极板有大量气泡，干扰铜极板现象的观察。干扰铜极板现象的观察。2021/8/9 星期一5（三）从实验视角看（三）从实验视角看选修选修3第第12页页“原电池的工作原理活
4、动与探究原电池的工作原理活动与探究”克服了锌极板有大量气泡的现象克服了锌极板有大量气泡的现象 盐桥能说明内电路中离子的迁移盐桥能说明内电路中离子的迁移 电流密度依然较小，不足以使小灯泡发亮电流密度依然较小，不足以使小灯泡发亮 2021/8/9 星期一6提出课题提出课题用更有说服力的实验来证实用更有说服力的实验来证实 具有实际价值的电池具有实际价值的电池探究电池效率的因素，探究电池效率的因素，放大电池的电流密度，放大电池的电流密度，延长电池的工作时间，延长电池的工作时间，。2021/8/9 星期一7二、实验基本原理二、实验基本原理2021/8/9 星期一8电子迁移电子迁移正极正极负极负极Cu2+
5、2e-=CuZn-2e-=Zn2+电池反应电池反应 Zn+Cu2+=Zn2+Cu离子迁移离子迁移外电路外电路检流计检流计内电路内电路盐盐 桥桥ZnSO4溶液溶液K+迁入迁入Cl-迁入迁入CuSO4溶液溶液2021/8/9 星期一9实验表明：实验表明：电池的电流密度的大小与电极的表面积、极板之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；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（如高锰钝
6、，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。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。为此设计了如下图的实验装置。2021/8/9 星期一10铜锌原电池铜锌原电池2021/8/9 星期一11三、实验操作要点三、实验操作要点2021/8/9 星期一121装置的组装装置的组装 取一块锌片（取一块锌片（6cm3.3cm）和一块铜片和一块铜片 （6cm3.3cm），），两者之间放一块海绵（厚度两者之间放一块海绵（厚度2cm），），用橡皮筋固定好，用导
7、线把小灯泡（用橡皮筋固定好，用导线把小灯泡（2.5V 0.3A）和和 锌片、铜片连接起来，插入放有锌片、铜片连接起来，插入放有50ml蒸馏水的蒸馏水的100ml 小烧杯中，组装这样的装置多个备用。小烧杯中，组装这样的装置多个备用。2021/8/9 星期一132去极化剂的选择去极化剂的选择 向三个装置中分别加入向三个装置中分别加入 10ml 的稀硫酸，编号为甲的稀硫酸，编号为甲 乙、丙，观察小灯泡是否发光。乙、丙，观察小灯泡是否发光。向甲装置中加入向甲装置中加入 5ml 3%的双氧水，振荡溶液，的双氧水，振荡溶液，记录小灯泡发光的时间和亮度。记录小灯泡发光的时间和亮度。向乙装置中加入向乙装置中加
8、入 0.5 g 的重铬酸钾晶体，振荡溶液，的重铬酸钾晶体，振荡溶液，记录小灯泡发光的时间和亮度。记录小灯泡发光的时间和亮度。向丙装置中加入向丙装置中加入 0.5 g 的高锰酸钾晶体，振荡溶液，的高锰酸钾晶体，振荡溶液，记录小灯泡发光的时间和亮度。记录小灯泡发光的时间和亮度。2021/8/9 星期一142去极化剂的选择去极化剂的选择 加入物质加入物质小灯泡发光小灯泡发光的时间的时间小灯泡发光小灯泡发光的亮度的亮度实验结论实验结论5ml 3%的的双氧水双氧水约约6 min灯丝亮灯丝亮重铬酸钾重铬酸钾效果最好效果最好0.5 g重铬酸钾重铬酸钾约约13 min三者中最亮三者中最亮0.5 g高锰酸钾高锰
9、酸钾约约4 min较双氧水亮较双氧水亮2021/8/9 星期一152021/8/9 星期一163电极材料的选择电极材料的选择 电极材料：电极材料：ZnC（直径直径1.1cm），），与与ZnCu对比对比溶液介质：稀硫酸溶液介质：稀硫酸去极化剂：重铬酸钾晶体去极化剂：重铬酸钾晶体电极材料：电极材料：Al C（直径直径1.1cm），），与与AlCu对比对比溶液介质：稀盐酸溶液介质：稀盐酸去极化剂：重铬酸钾晶体去极化剂：重铬酸钾晶体按照上述实验装置和操作方法进行实验，观察现象。按照上述实验装置和操作方法进行实验，观察现象。2021/8/9 星期一173电极材料的选择电极材料的选择 电极材料电极材料电解
10、液电解液小灯泡发光的亮度小灯泡发光的亮度实验结论实验结论Zn C稀硫酸稀硫酸亮，可照明亮，可照明碳电极碳电极 优于优于铜电极铜电极Al C稀盐酸稀盐酸亮，可照明亮，可照明2021/8/9 星期一182021/8/9 星期一194溶液介质的选择溶液介质的选择 ZnCNaOH：小灯泡不亮，检流计偏转。小灯泡不亮，检流计偏转。AlCNaOH：小灯泡不亮，两极有气泡。小灯泡不亮，两极有气泡。电极材料：电极材料：Zn C（直径直径1.1cm），Al C 溶液介质：加入约溶液介质：加入约 10 g 氢氧化钠固体氢氧化钠固体 去极化剂：重铬酸钾晶体去极化剂：重铬酸钾晶体 按照上述实验装置和操作方法进行实验，
11、观察实验按照上述实验装置和操作方法进行实验，观察实验 现象。现象。2021/8/9 星期一202021/8/9 星期一21四、实验注意事项四、实验注意事项2021/8/9 星期一221电解质用浓硫酸或固体氢氧化钠立即加水配制成溶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，加快了电液，由于它们溶解放热，形成热的介质，加快了电 极反应。极反应。2如要灯泡持续发亮，不断振荡是关键。可以用电极如要灯泡持续发亮，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。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，然后用锌片和铜片先用碱液处理，再用酸液处理，然后用 4.蒸馏水漂洗。蒸馏水漂洗。2021/8/9 星期一232021/8/9 星期一24