◆实验目的:
通过实验验证原电池的工作原理。 ◆实验原理:
原电池是将物质化学能转化为电能的装置。在铜锌原电池中,负极中Zn失去两个电子变成Zn2+进入溶液,电子通过导线在正极Cu上与溶液中的H+结合成氢原子,两个氢原子结合成一个氢分子。 ◆实验器材及试剂:
DISLab7.0数据采集器、电流传感器、计算机、蒸馏水、原电池实验器、滤纸、0.1mol/L HCl、铜片、锌片。 ◆实验装置图 如图1
◆实验过程和数据分析:
1、连接计算机、数据采集器及电流传感器,并将电流传感器的红色鳄鱼夹夹铜片,黑色鳄鱼夹
图1 原电池实验装置 夹锌片。打开计算机,进入V7.0“通用软件”。
2、打开“组合图线”,添加“时间-电流”图线分别表示原电池反应过程中的电流变化。 3、向烧杯中加入少量0.1mol/L HCl,将铜片置于HCl溶液内,然后将锌片置于HCl溶液内(图2),观察曲线变化。
图2原电池实验 图3原电池实验(改变正负极)
4、使用选取线选择适当区域,在“其它处理”中选择“积分”,即可得到反应过程中的电量(图2)。根据Q=I×t=n×e(Q为电量,I为电流,t为时间,n为物质的量,e为电子电量),可以计算电子的转移数量。
5、将红色鳄鱼夹夹锌片,将黑色鳄鱼夹夹铜片,重复实验,观察曲线变化(图3)。 ▲实验拓展及教学应用: 1、原电池实验探究:(图4)
改变实验条件,探究原电池电流与哪些因素有关。 A、电极间距(图5、图6);
图4实验装置图
B、电极横截面积(图7、图8);
图5改变电极片之间距离(组合曲线)图6改变电极片之间距离(数据处理)
图7改变电极片正对面积(组合曲线)图8改变电极片正对面积(数据处理)
C、电极材质(图9);
D、酸液浓度(图10)。
图9改变电极材料(负极为铁片和锌片)图10改变酸液浓度(浓度分别为0.1、0.2mol/L)
2、金属元素活动顺序
将不同金属片与酸液搭建成原电池,通过测量原电池的电流或电压,能够比较金属元素活动顺序。 3、水果电池
将铜片和锌片插入不同水果构成原电池,通过测量电流或电压,可以比较水果所含果酸的含量(图11)。
图11水果电池
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