在教学过程中,学生由前一节原电池的已有知识,对两个电极都是碳棒的原电池非常不能理解,为什么这样的装置能发生,所以氢氧燃料电池的学生分组实验显得很必要。结合实验设计的生活化、微型化,改进实验的具体内容如下。
摘要:文章对教材上的设计氢氧燃烧电池实验装置进行了微型化改进,使其更简单、方便。
关键词:化学教师投稿,氢氧燃料电池,微型,改进
苏教版必修2课本42页设计了氢氧燃料电池的实验:参照图组装实验装置(多孔碳棒电极由实验室提供,将碳电极放在高温火焰上灼烧到红热,迅速浸入冷水中,使它的表面变得粗糙多孔即可)。电解质溶液用0.5mol/LNa2SO4溶液,电源用3~6V直流电源,发光二极管的起辉电压为1.7V,电流为0.6mV。
在此装置中用到的仪器,实验室提供的多孔碳棒电极直径1.5cm,长9cm,表面非常光滑,在使用前,必须每个都进行前期处理后亲自试试,这给学生分组实验带来了实验现象的不稳定性。而3~6V的直流电源无论是学生电源提供,还是用干电池,体积都较庞大。
一、实验用品
9V电池,学生用长1.5mm、宽1mm,高6cm的2B铅笔芯,发光二极管1枚,厚约2.5cm的泡沫板,Na2SO4溶液
二、实验装置及仪器的说明
1.将泡沫板切成长宽各4cm的正方块形,将小试管底部在酒精灯上加热,在泡沫板上烫成试管形凹洞。
2.用2B铅笔芯代替实验室的石墨棒,因为材质一样,而且铅笔芯的表面本身就是粗糙多孔,提高实验的稳定性。
3.9V的电池长2.5cm,宽1.5cm,高4.5cm,体积迷你,电压大,可提高两个电极上气体产生的速率,同时它的正负极在同一面,简化了实验的操作。
4.硫酸钠在这里起导电的作用,浓度无硬性要求。
5.发光二极管可以用实验室的,也可从小孩子的玩具中拆下来,各种各样的灯光颜色。
三、实验步骤
1.将铅笔芯插入泡沫板的凹洞内,注意不要将泡沫板弄穿,否则会漏液。
2.往凹洞内加入电解质溶液Na2SO4。
3.将9V电池的电极与铅笔芯接触,立即就能观察到两电极上产生了大量的无色气泡,根据气泡的数量可判断生成的气体。电解时间约30s。
4.将电池拿掉,换做发光二极管的两个金属丝分别与铅笔芯相接触,即可观察到发光二极管亮了。
四、改进后的优点与意义
1.该实验装置很简单,试剂用量少,操作方便,取材于学生生活中的材料,实验现象明显且趣味性很强。
2.因为是课堂的学生分组实验,所需的时间少,学生可以反复操作,同时提高了对氢氧燃料电池的理解,对原电池的发生条件有了更深层次的了解。