科学创意设计方案表.doc

化学实验创意设计方案表
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项目名称：
创意构思:

所需材料:

实验步骤：
成果展示：

铝空气电池的设计、制作与探究
一、实验名称  铝空气电池的设计、制作与探究
二、实验目的  通过多种简单装置实现对铝空气电池的模拟,并通过简单的实验对铝空气电池的工作原理进行揭示.
三、实验仪器及试剂
 活性碳粉(活性碳棒)、铝皮易拉罐、饱和食盐水、纱布、滤纸等
废旧饮料瓶制作浮桶式电解池、燃料电池  -—极客迷()
　　1。电解池的制作
　　设计意图：利用废旧饮料瓶及常用材料制作电解池
　　仪器用品：废旧饮料瓶，电源,橡皮塞，剪刀,石蜡，铁架台，较粗铜导线，水槽
　　实验试剂：Na2SO4 蒸馏水，石墨棒，铜片
　　电解池制作:
　　1 电解阳极室、阴极室的制作：（图1—1)
　　两只纯净水饮料瓶，（如娃哈哈纯净水、农夫山泉纯净水瓶等)，配两只合适的橡皮塞，将饮料瓶从中间一剪为二,取上半部作为电极室。
　　图1—1
　　图1-2
　　2 电极的制作：（图1—2）
　　阳极:取两根石墨棒，长度比饮料瓶内径略短，将两根石墨棒成“十”字用铜导线扎紧，为防止金属铜导线在电解时放电，将铜丝在电解时可能与溶液接触的地方涂上熔化的石蜡。
　　阴极:可以采用与阳极一样的方法制作,也可以用剪刀剪一块比饮料瓶内径略小的金属片,用较粗铜导线连接。将两个电极的导线分别穿过饮料瓶上口，从饮料瓶口将导线插入橡皮塞。
　　3 电解池的组装：(图1-3)
　　图1—3
　　硫酸钠溶液倒入水槽中;将步骤2中的两只装有电极的饮料瓶置于硫酸钠电解液中,为了顺利将饮料瓶浸入溶液中,可以先将橡皮塞松开，当饮料瓶完全浸没在溶液中时,塞紧饮料瓶口,再根据需要制备气体的多少拉动铜丝,调节电极与饮料瓶口的距离的长短.为防止电解过程中电极室发生晃动、倾斜，将铜导线未端用铁架台的铁夹稍作固定.不可过紧,在电解过程中铜导线能自由上下移动为好)
　　4 通电电解：给电解池接上直流电，电压8～12 V 。一段时间后，发现饮料瓶内产生气体，同时，饮料瓶制作的电极室由于浮力作用慢慢上浮，至电极完全脱离溶液,电解自动结束。
　　图1—4
　　实验现象：电极表面有许多气泡,(阳阴极靠得越近的地方，气泡越多)饮料瓶内生成无色气体,随着电解的不断进行,电极室慢慢上浮。
　　实验拓展：
　　1 换上不同的电解液和不同的电极，可以尝试电解不同的物质，观察不同的电解现象。
　　2在橡皮塞上除插入电极外，还可以再增加一个玻璃导管，玻璃导管未端接上乳胶管，里面塞入玻璃球,电解结束，再在乳胶管未端接上导管，用于将产生的气体导入其它集气装置中或者接上尖嘴导管，电解结束后将电极室内气体在尖嘴处点燃或进行其它实验(见图1—4）.
　　2 。燃料电池的制作
　　设计意图:利用废旧饮料瓶和活性炭等常见材料制作燃料电池
　　仪器用品：废旧饮料瓶，电源，音乐贺卡，橡皮塞，剪刀，石蜡,铁架台，较粗铜导线,水槽
　　实验试剂：Na2SO4 蒸馏水,石墨棒，活性碳，
　　燃料电池制作:
　　1 正极室、负极室的制作：（见电解池制作图1—1)
　　两只纯净水饮料瓶，（如娃哈哈纯净水、农夫山泉纯净水瓶)，配两只合适的橡皮塞,将饮料瓶从中间一剪为二，取上半部作为电池正负极室.
　　2 电极的制作：（见电解池制作图1—2）
　　阳极(正极）：取两根石墨棒，长度比饮料瓶内径略短，将两根石墨棒成“十”字用铜导线扎紧，为防止金属铜导线在电解时放电，将铜丝在电解时可能与溶液接触的地方涂上熔化的石蜡。
　　阴极（负极)：采用与阳极一样的方法制作电极.
　　3 阴、阳极室活性炭的组装：(见图2—1)
　　将做好的电极室塞紧橡皮塞，倒置，大口向上，向其中倒入活性炭粉未至满,用一块较密的纱布（以活性炭粉未漏不出为宜)盖上大口,并用细金属丝扎紧。另一电极极室也同样处理。
　　4 电池的组装：将硫酸钠溶液倒入水槽中;将橡皮塞稍稍松开,将装满活性炭的两只饮料瓶慢慢放入硫酸钠电解液中，直至完全浸没为止，塞紧橡皮塞。
　　图2—1
　　图2—2燃料电池
　　5 通电电解：给电解池接上直流电,电压8～12 V ，一段时间后，如发现饮料瓶瓶口处产生气体，停止通电。
　　6 将电解时的电源移开，两个电极分别接上音乐贺卡电路,听声音或观察贺卡电路的发光二极管是否闪亮。（也可用灵敏电流计等其它检测装置检测该原电池的电压、电流）（见图2—2)
　　实验现象及实验拓展：
　　1活性炭能导电且有吸附性，电极的表面积很大，吸附的气体的量很多，故用该方法制作的燃料电池的电量较大，可使音乐贺卡发出声音且、使发光二极管闪亮，持续时间较长,现象十分明显。
　　2可以将硫酸钠溶液改成其它溶液,如氯化钠溶液等，组成氢气、氯气等燃料电池。