APP下载

用身边的材料做电池

2014-06-04我爱制作

中学科技 2014年5期
关键词:锌片食盐水米醋

我爱制作

米 醋 电 池

在纸杯中倒入米醋,紧贴左边杯壁的是铜片,右边是锌片,这就形成了一个电池,从万用表可以读出,它的电压是0.89伏。铜片一端是电池的正极,锌片是负极。将4个米醋电池用导线串联起来,可以产生3.5伏左右的电压,足以让一颗红色发光二极管发光了。

一般2伏左右的电压就可以让红色发光二极管开始发光,但是由于米醋电池能够提供的电流很小,发光二极管的亮度不如使用常规电源时大。(注意:发光二极管的长管脚接电源正极,短的接负极,接反了就不会发光。)

形成原电池需要3个条件:电解液、2种活泼性不同的金属、连接2种金属的导线。用米醋做电解液,因为米醋含有醋酸,因此它是一种酸性的电解液。把铜片和锌片同时放进醋里,由于金属铜的化学性质不如金属锌活泼,因此它更容易得到电子。用导线把两者连接起来,电子就会沿着导线从锌片流向铜片,因此铜是电池的正极,锌是负极。在电解液内部,醋酸里的氢离子带正电荷,从铜片那里得到多余的电子,变成了氢气,因此可以看到浸泡在米醋里的铜片表面有气泡产生。

在本实验中,可能观察不到铜片表面有很多气泡产生,相反锌片表面倒是附着了密集的气泡。仔细观察图3,右侧浸入米醋的锌片表面附着了密集的气泡,左侧的铜片上则几乎看不到。

这是因为金属锌化学性质活泼,在醋酸里会直接与氢离子发生置换反应,产生氢气,这个反应程度比原电池的反应更强烈。金属锌不断失去电子,变成了锌离子,所以金属锌的数量在不断减少。另一方面,因为氢离子得到电子的能力很强,导致一部分金属铜也失去电子,变成了铜离子。这些铜离子运动到锌片的表面,被锌重新置换成了金属铜。

经过长时间的反应后,可以发现右侧浸泡在醋里的锌片表面完全变黑了(如图4),因为覆盖了一层铜和铜的氧化物(铜是有光泽的金属,但是极细微的铜的颗粒是黑色的,溶解在醋里的氧气也会让一部分铜单质发生氧化)。假设醋酸足够多,负极的锌片会逐渐减少,直到被完全“吃”掉,自制电池的寿命也就终结了。或者醋酸提供的氢离子先消耗完,它也就不能继续对外提供电力了。

饱和食盐水电池

在纸杯中倒入精盐自制的饱和食盐水,电极仍然是铜片和锌片,测得饱和食盐水电池产生了0.74伏的电压。将4个饱和食盐水电池串联,给一个家用的温湿度计供电,使用了24小时后仍然没有缺电的迹象。

食盐的化学成分是氯化钠,溶液是中性的。与酸性溶液不同,此时水中的溶解氧参与反应。在电解液内部,铜片一方多余的电子与水和氧气发生反应,生成了带负电荷的氢氧根离子。氢氧根离子向锌片一方运动,与金属锌发生反应,重新失去电子,生成了氧化锌和水。

在中性电解液的原电池反应里,只消耗氧气和锌,氯化钠和铜电极都没有变化,由于空气中的氧气参与了反应,因此也被称为“空气电池”。当溶解在液体里的氧气快消耗完的时候,这种电池输出的电力就开始减弱。这时搅拌溶液,让更多的氧气溶解进去,电力的输出会重新变强,直到锌片用光。因为作为正极的铜片并不参与反应,所以可以用碳棒来代替。

可 乐 电 池

将可乐易拉罐剪开,用砂纸把易拉罐内壁的镀膜打磨掉,露出金属铁,用作电池的负极(很多易拉罐是铝质的,但铝太活泼了,表面容易形成一层氧化膜,阻碍更多化学反应的发生,用作负极材料的话,效果不如锌)。正极是多芯的细铜丝,外皮剥掉,里面的细铜丝用一截筷子悬在铁罐正中,注意不要接触铁罐内壁。

在铁罐内倒入可乐,仔细查看可乐罐上的说明,可乐里含有磷酸。而磷酸是一种中强酸,比醋酸的酸性强,因此是非常好的自制电池的电解液。这种电池可以输出0.74伏电压。

仔细想想,制作原电池时,我们甚至都不需要知道用的电极是哪一种金属材料,只要它们的活泼性不同,就能产生电压,提供电流。希望大家多试试,看看身边还有哪些更适合做自制电池的材料。电解液的来源也有更多,比如有些家用消毒水含有次氯酸,有些洁厕剂含有盐酸。仔细找寻后你会发现,原来身边能做电池的材料还真不少啊!

猜你喜欢

锌片食盐水米醋
基于电解食盐水的蚕用自动消毒机设计
Contents of Volume 11 (2020)
米醋及米醋饮料对自发性高血压大鼠降压作用的实验研究*
米醋可以提高雏鸡的成活率
冰熔化实验改进的尝试
米醋热敷治落枕
对铜锌原电池实验中锌片表面产生气泡的原因探究
香瓜变电池
电解饱和食盐水实验装置的探讨
我治好了脚跟痛