淺析如何制作高中化學實驗報告單

摘 要：為了加深電解池、原電池等實驗原理，認識金屬電化學腐蝕的原因，本實驗從原電池、電解池、電化學腐蝕、水果電池等四方面展開研究。從實驗中我們解決了如下問題：對比原電池的構成條件，總結電解池的一般構成條件。鍍鋅鐵與鍍錫鐵在鍍層破損后，哪種鐵片更不容易生銹？為什么？金屬導電和電解質溶液導電的區別是什么？

關鍵詞：高中化學；實驗報告；原電池；電解池

一、 實驗目的

1. 通過實驗探究出離子的放電順序以及不同的電極材料，陰、陽極上產物的判斷。

2. 認識金屬電化學腐蝕的原因。

3. 理解電解池的原理，掌握電解池的構成條件。

二、 實驗原理

原電池是化學能轉化電能的裝置，兩塊相連的活動性不同的金屬與電解質溶液可組成原電池，如鐵、銅與稀硫酸就可形成原電池。對于是否有電流通過我們可以用電流表檢測；雙液電池與普通的單液原池相比，效率更好，可以更加充分地將化學能轉化為電能。電解池是將電能轉化成化學能的裝置，在外接電源的作用下，可以發生一些不能自發進行的氧化還原反應，在工業上有重要的應用，如氯堿工業和電鍍工業。不純的金屬與電解質溶液接觸后發生原電池反應，稱為電化學腐蝕。根據電解質溶液的酸堿性不同，電化學腐蝕可以分為吸氧腐蝕與析氫腐蝕。在不同的環境下，發生的腐蝕不同，如，在堿性環境中主要發生吸氧腐蝕，而在弱酸性的環境中主要發生析氫腐蝕。

三、 實驗器具

儀器：試管、帶支管的大試管、滴管、鐵架臺、鐵釘（用稀硫酸洗過）、碳棒、鑷子、小刀、藥匙、導線（帶鐵夾）、靈敏電流表、燒杯、U形管、玻璃棒、直流電源、番茄兩個、自帶水果。

試劑：飽和食鹽水、稀硫酸、硫酸稀溶液、15%硫酸銅溶液、酚酞試液、醋酸溶液、鋅片、銅片、淀粉碘化鉀試紙、氯化鉀鹽橋。

四、 實驗過程及結論

（一） 原電池

實驗操作：

1. 單液電池

a. 用導線將靈敏電流表的兩端分別與純凈的鋅片和銅片連接。

b. 把一塊純凈的鋅片插入盛有稀硫酸的燒杯中觀察現象，再平行插入一塊銅片上是否有氣泡。

c. 用導線把鋅片和銅片連接起來，觀察銅片上有沒有氣泡生成。

d. 用導線將靈敏電流表的兩端分別與溶液中的鋅片銅片連接，觀察電流表的指針是否偏轉。

2. 雙液電池

a. 首先，準備一個由氯化鉀溶液制成的鹽橋，然后將其與放置有鋅片的硫酸鋅溶液與放置有銅片的硫酸銅溶液連接起來，最后再將鋅片與銅片以及電流表連接起來，觀察實驗現象。

b. 取出鹽橋，觀察實驗現象。

（二） 電解池

實驗操作：

在小燒杯中裝入飽和食鹽水，滴入幾滴酚酞試液，電源正極用導線連接碳棒，負極連接鐵釘。觀察電流表的指針是否偏移和小燒杯內發生的現象，并用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗陽極放出的氣體。

（三） 電化學腐蝕

實驗操作：

1. 取兩片大小相當的鋅片，分別投入兩支加入盛有稀硫酸的試管中觀察現象。向其中一試管中滴入1～2滴硫酸銅溶液，觀察現象。

2. 鐵的吸氧與析氫腐蝕。

a. 在帶支管的試管中放入事先混合均勻的鐵粉和碳粉，再加入2mL的飽和食鹽水，幾分鐘后，觀察導管中水柱的變化，為了更加明顯，小試管中可以滴入幾滴紅墨水。

b. 重復上述實驗，用稀硫酸溶液代替飽和食鹽水，觀察實驗現象。

實驗結論：在實驗中過程中，有微弱的電流產生，較活潑的金屬被氧化、腐蝕。當金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機械性能等方面都將發生變化，也正是這個原因，在我們日常生活中，我們所使用的機器設備、儀器、儀表等都會出現金屬腐蝕現象，從而導致這些設備的精密度和靈敏度降低，影響其使用壽命以至報廢，甚至有些受損嚴重的儀器會因此發生短路，造成嚴重的事故。所以，防止金屬腐蝕具有重要意義。

（四） 水果電池

實驗操作：1. 取兩個番茄，分別插入銅片與鋅片。

2. 用導線將銅片與鋅片及電流表相連，觀察實驗現象。

3. 用其他自帶的水果代替番茄，重復上述實驗。

五、 問題討論

1. 根據上述實驗裝置，以及對比原電池的構成條件，總結電解池的一般構成條件。回答：電解池的構成條件如下：

a. 有兩個電極（活性可相同，也不同）

b. 有電解質溶液

c. 有外加直流電源，并形成閉合電路。

2. 其他條件不變，若將硫酸銅溶液換成氯化鈉溶液進行實驗，可能會出現什么實驗現象？回答：陽極上應該會有氯氣生成，溶液中由于Na+濃度比H+濃度大，陰極上應該有金屬鈉生成。通過實驗現象得出：陽極上生成可使濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍的氣體，即氯氣；陽極上產生的氣體是氫氣。

3. 鍍鋅鐵與鍍錫鐵在鍍層破損后，哪種鐵片更不容易生銹？為什么？

回答：錫的金屬性是強于鋅的，當鍍鋅鐵與鍍錫鐵在鍍層被破壞后，錫的腐蝕速度要比鋅的腐蝕速度快，所以鍍鋅鐵更不容易被腐蝕。原理：金屬失去電子而被氧化的過程是金屬的腐蝕，金屬腐蝕主要是以電化學腐蝕為主。而金屬的防護也主要是借助電化學原理進行，主要是犧牲陽極的陰極保護法和外界電源的陰極保護法，據此可以進行有關判斷。

4. 金屬導電和電解質溶液導電的區別是什么？

回答：a. 電解質的導電都是伴隨化學反應的。因為離子最后在陰極必須得電子，在陽極必須失電子才能形成通路，不然只能形成電勢差而不能形成持續電流，金屬導電則沒有伴有化學反應。

b. 電解質的導電是電解質帶電離子的移動產生電流，而金屬導電是電子的移動產生電流（本質是電子的整體偏移）。

參考文獻：

[1]宋曉盈.高中化學“電解池”學習進階研究[D].石家莊：河北師范大學，2017.

[2]張越.原電池與電解池知識記憶思考[J].中學化學教學參考，2014（22）：51.

作者簡介：戴遠飏，江西省贛州市，江西贛州中學。