化學興趣小組

實驗名稱

微型電化電池

實驗類別

實驗者名稱

n/a

實驗目的

利用化學電池把化學能轉變為電能

實驗原理

(1)單電池原理：
使氧化反應在一半電池的電極產生，還原反應在另一半電池的電極產生，還原劑放出電子，電子通過導線由氧化劑接收，產生電流，其原理是將化學能轉換成電能，乾電池就是一個好例子。氣化電位高者接伏特計的負極，低者接伏特計的正極。

(2)雙電池原理：
(A)將兩個電化電池順向串聯時，總電位為兩電池電位之和。(異極相連時，一電池之陽極與另一電池之陰極相連接)
(B)將兩個電化電池逆向串聯時，總電位為兩電池電位之差。(同極相連時，兩電池之陽極相連接，陰極與陰極相連接)

反應

丹聶耳電池(Zn-Cu2+)
氧化半反應：Zn→Zn2++2e-
還原半反應：Cu2++2e-→Cu

實驗儀器

六孔井穴板，伏特計，電線（兩端有夾子），多用滴管

實驗藥品

A) Zn片，2M ZnSO4(aq)　　(A)組半電池
B) Ni片，2M NiSO4(aq)　　(B)組半電池
C) Cu片，2M CuSO4(aq)　　(C)組半電池
D) 碳棒，2M AgNO3(aq)　　(D)組半電池
E) 鹽橋(吸有NaNO3溶液的濾紙條)

實驗步驟

(B)AC單電池 -- 以A組作負極，C組作正極，重複以上步驟。

(1)單電池 -- 以上有A、B、C、D四組半電池，兩兩組合可得六個單電池：

包括：AB、AC、AD、BC、BD、CD

(A)AB單電池

1)在井穴板之二孔分別注入ZnSO_4(aq)及NiSO_4(aq)。

2)取兩條導線，一條夾Zn片(A)作負極，另一條夾Ni片(B)作正極，夾著Zn片之導線的另一端接上伏特計之負極，夾著Ni片之導線的另一端接上伏特計之正極。

3)把Zn片浸入ZnSO_4(aq)中，Ni片浸入NiSO_4(aq)中。

4)把鹽橋浸入ZnSO_4(aq)，另一端浸入NiSO_4(aq)中。

5)此時可看見伏特計的指針有偏轉，記下其讀數。

(C)AD單電池 -- 以A組作負極，D組作正極，重複以上步驟。

(D)BC單電池 -- 以B組作負極，C組作正極，重複以上步驟。

(E)BD單電池 -- 以B組作負極，D組作正極，重複以上步驟。

(F)CD單電池 -- 以C作組負極，D作組正極，重複以上步驟。

(G)在AC單電池中，以碳棒代替負極的Zn片，重複以上步驟。

(H)在AC單電池中，以碳棒代替正極的Cu片，重複以上步驟。

(2)雙電池

(A)順接串聯：此為鋅-銀電池與鎳-銅電池之順接串聯。

原來(1)Zn是陽極，Ag是陰極。 (2)Ni是陽極，Cu是陰極。
( 順向串聯後電極不變。 )

(B)逆接串聯：此為鋅-銀電池與鎳-銅電池之逆接串聯。

串聯後(1)Zn是陽極，Ag是陰極。 (2)Ni是陰極，Cu是陽極。

實驗結果

1)電化電池反應進行中伏特計指針偏轉，一會兒後偏轉逐漸減小。

2)反應後正極金屬片上有沉積物，兩金屬片反應後均失去原本光澤。

(1)單電池

反應方程式	正極	負極	理論值	實際值
(A)Zn+Ni²⁺→Zn²⁺+Ni	Ni	Zn	0.76-0.23=0.53V	0.3V
(B)Zn+Cu²⁺→Zn²⁺+Cu	Cu	Zn	0.76+0.34=1.1V	0.9V
(C)Zn+2Ag⁺→Zn²⁺+2Ag	C	Zn	0.76+0.8=1.56V	1.1V
(D)Ni+Cu²⁺→Ni²⁺+Cu	Cu	Ni	0.23+0.34=0.57V	0.4V
(E)Ni+2Ag⁺→Ni²⁺+2Ag	C	Ni	0.23+0.8=1.03V	1V
(F)Cu+2Ag⁺→Cu²⁺+2Ag	C	Cu	-0.34+0.8=0.46V	0.4V
(G)	Cu	C		無反應
(H)Zn+Cu²⁺→Zn²⁺+Cu	C	Zn	0.76+0.34=1.1V	0.8V

(2)雙電池

電化電池	理論值	實際值
(A)Zn-Ag⁺與Ni-Cu²⁺順接	(0.76+0.8)+(0.34+0.23)=2.13V	1V
(B)Zn-Ag⁺與Ni-Cu²⁺逆接	(0.76+0.8)+(0.34+0.23)=0.99V	0.5V

實驗討論

n/a

注意事項

1.要把金屬表面的氧化層磨去，直至金屬表面有光澤。
2.鹽橋越短越好，但NaNO3試紙的兩端一定要浸入溶液中，且鹽橋中的電解質最好選擇一些正、負離子移動速度相若的為佳。
3.鹽橋的溶液不可與兩個半電池中的溶液起反應。