手持技术数字化实验探究夹心式膜电池的创新改进*

借助手持技术,用阳离子交换膜代替盐桥,滤纸代替烧杯,将双液铜锌原电池改进为高效化、微型化的夹心式阳离子交换膜原电池。通过实验探究、微观分析得出阳膜电池具有电流示数大且较稳定、装置简易、操作方便、药品用量小、绿色无污染等优点。本实验不仅揭示膜电池的工作原理、还原高考膜电池实验、构建化学电源的基本模型,还贴近生活,提高学生的自主实验探究能力,培养学生宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识的核心素养。     

基于证据推理的电化学综合实验探究

盐桥的作用众所周知,如果“将铜锌双液原电池的盐桥换成铜片后,电路中还有电流吗？两液中的铜片到底发生了什么反应？”,基于这些问题,开发了一系列实验,利用观察到的各种证据,如:生成的沉淀、溶液颜色的变化、电极质量的改变、溶液pH和电流计指针偏转方向等,引导学生对各个电极变化的反应进行假设,并设计新颖实验逐步探究证实,依据宏观实验现象的证据,开展问题驱动式学习,以此培育学生的科学探究与创新意识。     

基于数字化实验的原电池能量转化效率研究

采用数字化实验系统,对锌铜原电池中能量转化的定量研究,得出在单液锌铜原电池放电过程中,由于锌片与硫酸铜溶液接触,锌片与硫酸铜直接发生置换反应,化学能较多地转化为热能,能量转化效率不高,电流衰减,无法长时间稳定供电,实际应用受到限制。在双液锌铜原电池放电过程中,由于双液电池是一种可逆体系,化学能主要转化为电能,能量转化效率较高,因此,双液原电池受到广泛应用。     

铜锌原电池演示实验装置改进

对铜锌原电池实验所用装置进行了改进,避免了原电池实验中盐桥制作的烦琐和应用不便,提高了实验的可操作性和实验效率。     

从定量的角度探究单液铜锌原电池实验的改进方案

对铜-锌原电池中的锌片做半汞齐化处理,分别将锌片汞齐化的一端和非汞齐化的一端插入稀硫酸中,测量电池的电流和电压。通过2次实验的测量对照计算得出电流、电压损失百分比,从而定量地描述锌片上产生的氢气,并将此方法应用于改进单液原电池实验。从锌电极、铜电极和稀硫酸浓度3个方面采取改进措施,从而尽可能减少锌片上的气泡。     

利用数字化手持技术探究原电池电流和温度的变化

对学生原电池学习的认知难点——铜锌原电池为何能产生电流进行了深入分析。利用数字化手持技术定量测定单液和双液铜锌原电池的反应电流、溶液的温度变化曲线,进而比较2种电池的效率,从宏观、微观、符号、曲线表征4个方面深入分析,得出结论:与单液铜锌原电池相比,双液铜锌原电池的电流稳定性较好,能量转化效率较高,因此电池效率也更高。手持技术实验结合"四重表征"模式进行教学,以期为原电池的探究式教学提供案例参考和教学建议。     

辐照三嵌段聚苯乙烯-丁二烯-4-乙烯基吡啶共聚物离子交换膜性能的研究——Ⅱ.共聚物膜的基本性能及分离实验

本文研究了以辐照聚苯乙烯-丁二烯-4-乙烯基吡啶嵌段共聚物为膜基体所制成的嵌镶离子交换膜的基本性能.研究表明所制备的嵌镶膜在两端浓度分别为0.1及0.001 mol/L KCl 中的水渗析系数及电解质渗析系数分别是2.40×10~(-5)mol/cm~2·min及2.10×10~(-8)mol/cm~2·s.用所制备的嵌镶离子交换膜测试了牛血清白蛋白(M=67,000)与KCl混合溶液,蔗糖(M=343)与KCl混合溶液的膜分离效果.实验表明对上述两种非电解质均不能通过膜、而电解质KCl则可以.上述两种混合溶液中KCl渗透系数分别为J_(KCl)(牛血清白蛋白)=1.08×10~(-8)mol/cm~2·s及J_(KCl)(蔗糖)=1.10×10~(-8)mol/cm~2·s.     

聚苯胺/膨胀石墨电极的制备及其用于聚合物半电池的研究

以膨胀石墨作为基底电极, 采用恒电位法合成了聚苯胺(PAn), 并探讨了在膨胀石墨基底电极上电聚合生成PAn的电化学条件. 结果表明: 聚合电位为0.8 V, 苯胺和硫酸的浓度分别为0.2和0.3 mol/L的条件下电聚合得到的PAn具有最佳的电化学活性. 分别以PAn/膨胀石墨和金属Mg为工作电极, 铂片为辅助电极, 饱和甘汞电极为参比电极组成三电极体系, 测定PAn/膨胀石墨和Mg在0.1 mol/L的NaNO₂, MgCl₂, Mg(NO₃)₂及磷酸盐缓冲液(PBS)等不同电解质溶液中的极化曲线, 实验结果表明电解液的种类对PAn的稳定性影响不大, 而Mg在0.1 mol/L NaNO₂溶液中的稳定性最高. 以PAn/膨胀石墨作为阴极, 金属Mg为阳极, 0.1 mol/L NaNO₂为电解液组装成Mg│NaNO₂│PAn电池, 并考察了基于该聚合物电极的电池在电流密度为30 mA•g^－1时的恒电流放电行为. 相比于其它电解液, 该电池在0.1 mol/L NaNO₂电解液中具有较高的开路电位(1.84 V)和放电比容量(0.19 Ah•g^－1).     

推荐两个电化学实验

一原电池温度系数测定林清枝曾于1989年发表以Ag—AgCl为电极的电池温度系数测定的文章。我们实验室也用过该电池体系,后据参考文献[2]改用下列电池: Zn∣Zn~(2+)(1.00mol/L)‖Fe(CN)_6~(-3)(0.10mol/L),Fe(CN)_6~(-4)(0.10mol/L)∣Pt效果相当满意,现简介如下: 仪器与药品     

影响锌铜硫酸原电池负极产生气泡因素的探究

从实验的角度探究影响锌铜硫酸原电池负极产生气泡的常见因素,并介绍减少负极产生气泡的方法.     

草酸与高锰酸钾反应的原理探究与改进建议

1 问题的提出 为验证浓度对反应速率的影响,在人民教育出版社普通高中新课程标准实验教科书<化学反应原理>(选修4)教材的第20页设计了如下实验:取2支试管,各加入0.01 mol/L的酸性KMnO4溶液,然后向一支试管中加入0.1 mol/L的H2C2O4溶液2 mL;向另一支试管中加入0.2 mol/L的H2C2O4溶液2 mL,记录溶液褪色所需的时间.本实验的预期现象是酸性KMnO4溶液颜色逐渐变浅直至褪为无色,且加入0.2 mol/L H2C2O4溶液的试管中溶液先褪色.     

“化学能转化为电能”教学设计

1教学目标 (1)知识与技能:理解原电池原理,初步学会书写电极反应方程式,探究原电池的形成条件. (2)过程与方法:通过对锌与稀硫酸反应中的化学能能否转化为电能的实验探究,让学生理解原电池的概念和工作原理;通过对原电池形成条件的实验探究、问题讨论,培养学生观察、分析问题的能力,特别是创新思维能力.     

活度系数法测定A2B型难溶盐的溶度积——以Ag2SO4为例

实验假设水溶液中Ag+和SO42－的浓度非常低时,其活度无论处于同一体系还是在不同体系均相同。依此设计原电池,使该原电池的电池反应为Ag2SO4(s)→2Ag+(aq)+SO42－(aq),采用补偿法测量一定温度下此原电池中AgNO3溶液浓度和K2SO4溶液浓度发生变化时的电池电动势E。依据能斯特方程和Debye-Huckel极限公式,推导出原电池标准电动势E?与电解质的平均活度系数γ±及溶液浓度的关系,用外推法作图得到此电池反应的标准电动势E?。由平衡常数与原电池标准电动势的关系,得到Ag2SO4的溶度积Ksp(Ag2SO4)。     

原电池的微型化演示实验

原电池原理是高中化学重要知识点,是高考必考点,锌铜原电池实验的现象能极大激发学生探究学习的兴趣.根据教材[1]中原电池示意图,学生按[活动与探究]的要求分组实验很容易做成原电池,产生的实验现象正如教材上所说的铜片上有气泡产生.但是我们认为有几点不足:①装置不轻便,用烧杯盛放的溶液用量多,每次至少要50 mL,比较浪费,不符合"绿色化学"理念;②由于锌片不纯,硫酸溶液用量多,锌片上仍有大量气泡并很快就模糊一团,难以观察,同时有酸雾般的刺激性气体引起的少许空气污染;锌片或者锌粒散落在装置或者水槽里,处理起来较麻烦;③该方法产生的电流微弱,需要用灵敏检流计检测.     

用极谱法测定食品中亮蓝

1 引言 人工合成食用色素亮蓝(简称亮蓝)的测定通常采用聚酰胺吸附-分光光度法,分析时间6h以上,手续繁琐。本文试验了亮蓝在多种底液下的极谱行为。确定了在0.2mol/L HAc-0.023mol/L NaAe-0.05mol/L KCl溶液中可产生良好的极谱波,峰电位-0.74V(vs.SCE)。用二阶导数极谱法测定时检测限为0.4     

硝酸银溶液与碘化钾溶液反应的实验探究与思考

通过实验探究得出,硝酸银溶液与碘化钾溶液直接混合时,发生生成碘化银沉淀的复分解反应,而通过带盐桥的原电池,阻止离子接触时,则发生氧化还原反应。并从化学热力学和动力学方面对其反应机理进行了分析。     

化学能转化成电能的实验设计

以常见的铜锌原电池反应为例,设计了一组对比实验装置,即化学反应装置与原电池装置。以化学反应装置中的能量变化为依据,展示了化学反应中释放出的能量具体形式为“热”与“功”;通过与原电池装置的比较,证明原电池实验装置中的“热”转化为了电能。     

锌(Ⅱ)-茜素紫络合物的极谱行为及应用

用线性扫描示波极谱法研究了锌 ( ) -茜素紫络合物的伏安行为 ,发现在含有 0 .1 mol/L KCl,p H=9.96的 Britton- Robinson缓冲溶液中锌 ( ) -茜素紫络合物产生一灵敏的极谱吸附波 ,其峰电位为 - 1 .2 7V( vs.SCE) ,峰电流与锌 ( )的浓度在 8× 1 0 - 8～ 2× 1 0 - 6 mol/L的范围内呈线性关系 ,检出限为 5× 1 0 - 8mol/L。研究了电极反应机理 ,并用建立的方法成功地测定了发样中的锌     

素养导向的项目教学研究——以盐桥概念为例

以盐桥概念教学为项目,从“桥”的概念出发,根据桥的作用、桥的选择依据以及实际电池中桥的成分与功能设立了3个项目任务;从“盐”的概念出发,根据盐的种类与浓度对原电池电流的影响设立了4个项目任务。通过项目任务,把盐桥概念与实际生活中的电池关联起来,让学生学会运用实验方法解决问题,培养学生将理论知识与实际的工程技术整合的能力,以及跨学科知识整合与模型构建的能力。     

Chelex 100树脂固相萃取-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定高氯高盐废水中6种重金属元素

用Chelex 100树脂固相萃取法分离高氯高盐废水中的铜、铅、锌、镍、镉和锰等6种目标元素,用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)优化固相萃取条件,用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定目标元素的含量。高氯高盐废水样品经硝酸消解后,用乙酸盐缓冲溶液(pH 6.5)定容。预先填充好Chelex树脂的固相萃取小柱,用0.5 mol·L~(-1)乙酸铵溶液活化,以1 mL·min~(-1)速率加入样品溶液10 mL后,用0.5 mol·L~(-1)乙酸铵溶液和水淋洗柱子,用5%(体积分数)硝酸溶液以1 mL·min~(-1)速率洗脱柱子,收集10 mL洗脱液,在检测波长214.439,257.610,231.604,206.200,327.395,220.353 nm处测定其中镉、锰、镍、锌、铜、铅含量。结果显示:目标元素标准曲线的线性范围为0.1～10.0 mg·L~(-1),检出限(3s)为4.0×10~(-4)～3.0×10~(-2) mg·L~(-1)。对含氯化钠废水、含氯化铵废水、含氯化钠和氯化铵的废水进行加标回收试验,目标元素的检出量在1.600 mg·L~(-1)以下,回收率为92.2%～102%,测定值的相对标准偏差(n=9)为0.50%～3.5%。