原电池的工作原理
用铜锌原电池点亮小灯泡
用锌片、铜片和稀硫酸组装原电池,观察电流表指针偏转、灯泡发光以及两极的现象,分析电极反应。
配套虚拟仿真:原电池的工作原理(虚拟探究)
用锌片、铜片和稀硫酸组装原电池,观察电流表指针偏转、灯泡发光以及两极的现象,分析电极反应。
实验目的
- 理解原电池的工作原理。
- 会判断正负极并书写电极反应式。
- 会用「盐桥」改进原电池装置。
实验原理
原电池是把化学能转化为电能的装置,其本质是自发的氧化还原反应在两个电极上分别进行。
以铜锌稀硫酸原电池为例:
• 负极(活泼金属锌):发生氧化反应,Zn − 2e⁻ → Zn²⁺
• 正极(较不活泼的铜):发生还原反应,2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑
电子由负极经外电路流向正极,电流方向与电子流方向相反。溶液中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
关键公式 / 方程式
Zn − 2e⁻ → Zn²⁺;2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑
实验器材
锌片、铜片
稀硫酸
烧杯、导线
灵敏电流计(或小灯泡)
(拓展)琼脂盐桥、硫酸铜溶液、硫酸锌溶液
实验步骤
1
组装装置
把锌片和铜片平行插入盛有稀硫酸的烧杯中,用导线连接两极,中间串联灵敏电流计。
2
观察现象
观察电流计指针是否偏转、方向如何,观察两极表面是否有气泡产生。
3
对比实验
把两块锌片(或两块铜片)接入电路,观察是否产生电流。
4
盐桥改进
改用锌—硫酸锌溶液 || 铜—硫酸铜溶液并插入盐桥的双液原电池,观察现象差异。
5
分析电极反应
判断正负极,写出电极反应式和总反应方程式。
实验现象
闭合回路后电流计指针明显偏转,说明有电流产生。
锌片逐渐溶解变薄,铜片表面产生大量气泡。
两块锌片接入电路时指针不偏转。
使用盐桥的双液原电池电流更稳定。
实验结论
结论
原电池中发生的氧化还原反应分别在两极进行:活泼金属作负极发生氧化反应,较不活泼的电极作正极发生还原反应,电子经外电路由负极流向正极,从而产生电流。构成原电池需要两个活动性不同的电极、电解质溶液和闭合回路。
安全提示
请务必遵守以下安全要求
稀硫酸有腐蚀性,取用小心,避免溅到皮肤和衣服。
实验结束后及时取下导线,防止电池长时间放电造成锌片过多溶解。