原电池原理探究
原电池原理探究
福建省三名第一中学
作者:潘锦韬 指导老师:鲁丹丹
一.摘要:原电池是一种把化学能转化为电能的装置,由于其体积小储电量大,使用方便。广泛用于工农业、国防工业和通信、照明、医疗等部门,并成为日常生活中收音机、录音机、照相机、计算器、电子表、玩具、助听器等常用电器的电源,为我们生活带来了极大的便利。以至后来的蓄电池都是在原电池基础上实现的,因此没有原电池就没有我们现在丰富多姿的生活。
下面就让我们来揭开原电池神秘的面纱。
二,发明背景:1780,意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时,两手分别拿着不同的金属器械,无意中同时碰在青蛙的大腿上,青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下,仿佛受到电流的刺激,而只用一种金属器械去触动青蛙,却并无此种反就。伽伐尼认为,出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电,他称之为“生物电”。伽伐尼于1791年将此实验结果写成论文,公布于学术界。
意大利物理学家伏特在多次实验后认为:伽伐尼的“生物电”之说并不正确,青蛙的肌肉之所以能产生电流,大概是肌肉中某种液体在起作用。为了论证自己的观点,伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。结果发现,这两种金属片中,只要有一种与溶液发生了化学反应,金属片之间就能够产生电流。
1799年,伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里,发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是,他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片,平叠起来。用手触摸两端时,会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。它成为早期电学实验,电报机的电力来源。
三,原电池的工作原理:原电池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生,从而在外电路中产生电流。
四,准备实验
1. 制定方案
2. 准备实验器材
3. 开始实验
4. 观察实验现象并记录
5. 得出结论
五,实验装置和药品器材
装置图
药品器材:1 mol/L 硫酸铜溶液,2 g 锌片、2 g 铜片,检流计,两根导线、一个水槽、一个烧杯
六,实验过程
组员们正在检查实验器材
开始实验:我们将装置组装好,将接有铜片和锌片的导线接在检流
计的正负极上,锌片接在正极,铜片接在负极将硫酸铜溶液倒入水槽中就可以实验了。
硫酸铜溶液
在实验过程中,我们发现如果铜片和锌片接触在一起则不能使检流计发生偏转
反应后的锌片
七,实验结论
原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应
从能量转化角度看,原电池是将化学能转化为电能的装置。 八,应用
1. 直接转换成电能输出的装置。又称化学电池。由于各种型号的原电池氧化还原反应的可逆性很差,放完电后,不能重复使用,故又称一次电池。它通常由正电极、负电极、电解质、隔离物和壳体构成,可制成各种形状和不同尺寸,使用方便。广泛用于工农业、国防工业和通信、照明、医疗等部门
原电池
,并成为日常生活中收音机、录音机、照相机、计算器、电子表、玩具、助听器等常用电器的电源。原电池一般按负极活性物质(如锌、镉、镁、锂等)和正极活性物质(如锰、汞、二氧化硫、氟化碳等)分为锌锰电池、锌空气电池、锌银电池、锌汞电池、镁锰电池、锂氟化碳电池、锂二氧化硫电池等。锌锰电池产量最大,常按电解质分为氯化铵型和氯化锌型,并按其隔离层分为糊式电池和低极电池。以氢氧化钾为电解质的锌锰电池,由于其负极(锌) 的构造与其他锌锰电池不同而习惯上另作一类,称为碱性锌锰电池,简称碱锰电池,俗称碱性电池。
2. 金属的腐蚀与防护
①改变金属内部结构(如把钢中加Cr 、Ni 制成不锈钢)
②在金属表面覆盖保护层
a 、在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。
b 、用电镀、热镀、喷镀的方法,在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属。 c 、用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。(表面钝化) ③电化学保护法
a 外加电流的阴极保护法(把被保护的设备与外接电源的负极相连)
b 牺牲阳极的阴极保护法(被保护的设备与活泼的金属相连接)
3. 判断金属的活泼性
4. 加快反应速率
燃料电池是很有发展前途的新的动力电源,一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料,作为负极,用空气中的氧作为正极.和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的,因而电池容量取决于贮存的活性物质的量;而燃料电池的活性物质(燃料和氧化剂)是在反应的同时源源不断地输入的,因此,这类电池实际上只是一个能量转换装置。这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点,但由于成本高,系统比较复杂,仅限于一些特殊用途,如飞船、潜艇、军事、电视中转站、灯塔和
浮标等方面。
我相信在不久的将来氢氧燃料电池能够广泛的应用在我们的生活中!
九,反思与心得
根据资料上的说明,铜锌原电池应该在铜片上析出,但实验结果是在锌片上析出。我们确认了实验操作没有问题后,我们不禁疑惑,这是问什么呢?于是我们找到了严业安老师
。
严业安老师在认真的讲解
在这次的探究活动中,我们知道如何用化学方法发电,发电的原理是什么以及化学发电的广泛应用。在实验过程中我们也遇到一些困难,但在老师和同学的帮助下,我们解决了问题。
关于原电池,它的作用是很大的,但现在我们还不能更好的发挥原电池的作用,这更加激发我们学习的信心。
就让我们一起加油努力实现这伟大的梦想!