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1、实验活动实验活动5制作简单的燃料电池制作简单的燃料电池一、实验准备一、实验准备(一一)实验目的实验目的1.理解燃料电池的工作原理。理解燃料电池的工作原理。2.设计和制作一个氢氧燃料电池。设计和制作一个氢氧燃料电池。(二二)实验原理实验原理利用电解水实验产生的氢气和氧气制作一个简单的燃料电池利用电解水实验产生的氢气和氧气制作一个简单的燃料电池。(三三)实验用品实验用品U形管、石墨棒形管、石墨棒(石墨棒使用前应该经过烘干活化处理石墨棒使用前应该经过烘干活化处理)、36 V的直流电源、鳄鱼夹、导线和开关、电流表的直流电源、鳄鱼夹、导线和开关、电流表(或发光二或发光二极管、音乐盒等极管、音乐盒等)。1
2、 molL-1 Na2SO4溶液、酚酞溶液。溶液、酚酞溶液。二、探究过程二、探究过程(一一)实验步骤实验步骤1.电解水。电解水。在在U形管中注入形管中注入1 molL-1 Na2SO4溶液溶液,然后向其中滴加然后向其中滴加12滴酚酞滴酚酞溶液。在溶液。在U形管的两边分别插入形管的两边分别插入一根石墨棒一根石墨棒,并用鳄鱼夹、导线连并用鳄鱼夹、导线连接电源。闭合接电源。闭合K1,接通直流电源开接通直流电源开始电解始电解,观察现象。观察现象。2.制作一个氢氧燃料电池。制作一个氢氧燃料电池。当上述电解过程进行当上述电解过程进行12 min后后,打开打开K1,断开直流电源。将两断开直流电源。将两根石墨
3、棒用导线分别与电流表根石墨棒用导线分别与电流表(或发光二极管、音乐盒等或发光二极管、音乐盒等)相相连连,闭合闭合K2,观察现象。观察现象。(二二)实验现实验现象象 实验实验实验现象实验现象1左右两边石墨棒附近产生气体左右两边石墨棒附近产生气体,右边石墨棒溶液变红右边石墨棒溶液变红2电流表指针发生偏转电流表指针发生偏转(三三)注意事项注意事项电解水实验时直流电源电压应控制在电解水实验时直流电源电压应控制在6 V以下。以下。三、思考与交流三、思考与交流1.本实验开始时电解水本实验开始时电解水,为什么不直接电解蒸馏水而是电解为什么不直接电解蒸馏水而是电解1 molL-1Na2SO4溶液溶液?提示提示
4、:蒸馏水中离子浓度极小蒸馏水中离子浓度极小,导电能力很差导电能力很差,电解产生气体的电解产生气体的速率极慢速率极慢;使用使用1 molL-1 Na2SO4溶液溶液,增大溶液中离子的浓度增大溶液中离子的浓度以增强溶液的导电性以增强溶液的导电性,并且并且Na+和和 均均不参与电极反应不参与电极反应,实实质还是电解水质还是电解水。2.本实验可使用哪些溶液代替本实验可使用哪些溶液代替Na2SO4溶液实现电解水溶液实现电解水?为什为什么么?提示提示:用惰性电极电解用惰性电极电解NaOH等强碱溶液、无机含氧酸溶液如等强碱溶液、无机含氧酸溶液如稀硫酸等稀硫酸等,其本质都是电解水。其本质都是电解水。3.本实验电解水时的电极反应式是什么本实验电解水时的电极反应式是什么?提示提示:电解水的过程和氢氧燃料电池放电的过程刚好相反电解水的过程和氢氧燃料电池放电的过程刚好相反,其其电极反应式也相反。电解水时的阳极反应式电极反应式也相反。电解水时的阳极反应式:2H2O-4e-4H+O2,阴极反应式阴极反应式:H2O+2e-H2+2OH-。
