高一下册化学 化学电源 逐字稿-1,599字
师:同学们,大家好。今天我们来学习化学电源的知识。要实现化学能向电能的转化,离不开原电池。它基于自发的氧化还原反应,有电解质溶液、正负两个电极,并用导线相连,最终形成闭合回路。其构成并不复杂,在家也能完成制作,不信我们一起来看。
(播放视频)
师:视频看完了,同学们掌握原电池的制作方法了吗?有兴趣的话不妨动手试试,制作一个蔬果电池。但这样的简单电池能否直接成为生活中的化学电源,还需实验论证。如图,这也是一个原电池,锌片作负极,铜片作正极,饱和食盐水作电解质。负极上锌失电子变为锌离子,正极上氧气得电子转化为氢氧根。下面借助数字化传感器测定装置中的电压以及溶液温度,来看实验。大家首先看到按装置图搭建的原电池装置,红色接线柱连接铜片为正极,黑色接线柱连接锌片为负极。将电压传感器两端与对应电极相连,测定体系电压;将温度传感器一端插入电解质溶液,测定体系温度。现在按下按钮采集数据。
(实验过程)
师:红色线表示电压变化,蓝色线表示温度变化。我们看到,随着时间推移,体系电压不断下降,而温度有升高趋势。
通过实验可知,装置电压随时间下降,不稳定,溶液温度上升,这说明化学能转化为电能时,还有部分转化为热能,能量利用率降低。这样的简单电池早在200年前就出现了,1800年意大利科学家伏打制成世界上第一个发电机——伏打电堆。它将锌环和铜环堆叠,表面覆盖浸润饱和食盐水的滤纸,再叠锌环、铜环,如此反复,10个、20个、30个,形成柱状,就能产生明显电流,柱堆得越高,电流强度越大。
伏打电堆首次实现化学能向电能转化,但我们需要能长时间提供持续稳定电流的供电装置,显然简单电池无法满足生活需要。那生活中有哪些实际应用的化学电源呢?来看,这里有干电池、纽扣电池、铅蓄电池、锂电池,还有燃料电池。其中干电池和部分纽扣电池使用后不能重复利用,称为一次电池;铅蓄电池、锂电池充电后可反复使用,称为二次电池。燃料电池则需不断向电极补充电极反应物。从最初的伏打电堆到如今形形色色的化学电源,每一次变革都离不开科学家们的努力探索。下面我们从众多化学电源中选取部分深入了解。