对化学实验锌铜硫酸原电池的影响因素探究

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1、对化学实验锌铜硫酸原电池的影响因素探究：在化学实验中，在得到铜锌硫酸原电池实验结果后，发现其与理论有较大差别，其实验效果与Zn片和Cu片的纯度、硫酸溶液浓度、电极面积、电极间距离、外电路中的电阻以及电极的表面状态有关。别外，实验温度、接触面积和接触的良好程度对实验也有影响。　　关键词：锌铜原电池影响因素　　Abstract:inthechemicalexperiment,getincopperzincsulfuricacidbatteryaftertheexperimentalresultsshoental

2、effectandZnpieceofCuandthepurityofsulfuricacidsolutionconcentration,andelectrodearea,thedistancebetperature,thecontactareaandthedegreeofgoodcontactexperimentmayalsobeaffected.　　Key2，两电极间距离为3cm，硫酸溶液的温度为10℃。实验结果见表1。　　从实验结果可看出，随着硫酸溶液浓度的增加，两电极上反应加剧，对外供给的电流增大。但

3、在Zn负极上始终有气泡产生，而且也随硫酸浓度增大而增多。当硫酸浓度达60%时，由于浓硫酸的强氧化性，而使Zn表面产生致密氧化层，两极反应停止。　　　　　　3、两极之间电阻的大小和两极之间的距离　　在实验过程中，使其它条件相同，使用不同材料的导线做实验发现，使用电阻小的导线时，电流强度大(不是很明显，需用比较精确的电流表测量)，使用电阻大的导线时。电流强度小，这是什么原因呢?我们都知道使用的导线是有电阻的，电阻小的导电能力强，电子容易通过，反之则不易通过。Zn片失去的电子，由于导线有电阻。不能及时转移到Cu片

4、上，被Zn片表面的H获得，H被还原而形成H2。　　另外，在其它条件相同的情况下，当减小Zn片和Cu片之间距离时，电流强度增大，当增大Zn片和Cu片之间距离时。电流强度减小(此实验现象非常明显)。其原因是，溶液也肯电阻，当减小两极之问的距离时，溶液电阻减小了，所以电流强度增大了，反之，电阻增大，电流强度则减小了。　　4、电极表面状态对实验的影响　　用分析纯的铜片和锌片做电极，电极面积均为（5×2.5）cm2，两电极间距3cm，硫酸溶液浓度为20%，温度10℃。此实验分两种情况：一种是以分析纯铜片用砂布打磨、冲

5、洗，经多次使用后表面呈紫红色、凹凸不平的铜片作阴极（正极）；用分析纯锌（经打磨和未经打磨）、一般锌（经打磨和未经打磨）构成原电池的阳极（负极）情况；另一种是以分析纯锌经砂布打磨、冲洗作阳极（负极），用分析纯铜（打磨、未经打磨和表面紫色凹凸不平）作阴板（正极）的情况。实验结果见表2和表3。　　　　　　5、温度对实验也有影响　　在其它条件相同的情况下，在不同温度下做这个实验发现，溶液温度越高(不能太高)，Zn片和Cu片上H2的生成速率越大。其原因足溶液温度升高，H的运动加剧，与Zn片和Cu片表面碰撞的机会增多，

6、H得电子的机会增多，所以产生的H2速率将加快．实验过程中，如果我们仔细观察会发现，最开始时虽然稀H2SO4的浓度是最大的，但锌片上H2的生成速率却不是最大的，面是过一小段时间才是最大的。其原因是，这个反应是一个放热反应。开始反应放出的热使原电池中锌片附近溶液温度升高。　　实验改进措施　　由于实验室所用锌电极、薄锌片的纯度不是很高，并且锌电极和硫酸直接接触，所以，要想减少或避免在锌铜硫酸原电池负极上产生气泡，不采取一些措施，是很难办得到的。下面介绍一些改进方法。　　适当降低锌铜硫酸原电池中硫酸的浓度，采用5％

7、～10％的稀硫酸作电解质溶液，用纯度高、表面光滑的锌片作负极，可以减少负极锌片上的气泡。如果对原电池作进一步处理，用酸清洗锌片表面，再把锌片浸入硝酸汞稀溶液中，使之汞齐化(时间不要过长)，然后将汞齐化的锌片作为原电池负极，则会观察到在负极锌片上产生的气泡很少。这是由于氢在汞上的超电势特别高(0.78V)，氢离子难以在汞齐化的锌极上获得电子被还原。需要指出的是，此时的原电池已由ZnH2SO4(aq)Cu变为了Zn—HgH2SO4(aq)Cu。尽管锌铜硫酸原电池的组成发生了变化，但它不失为一种改进方法。通过采取

8、上述措施，可以避免学生在第一次接触这类原电池时就陷入困惑之中。　　结果　　熟悉了解锌铜原电池反应的影响因素可以更加深入的理解此反应的机理。以下为两点心得：　　1）采用纯度较高的铜片和锌片作电极，电极面积（指浸入溶液部分）较大，两电极间距离较小，电极表面粗糙，硫酸浓度在20%~30%（体积比）、溶液温度适中（20℃左右），外电路的电阻较小的条件来做原电池实验，实验效果较好。　　至于实验中锌电极（负极）上有气泡产生的