巧用U形管改进原电池实验二则

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一、铜锌原电池

教材上给出的装置是用烧杯盛装稀硫酸来做实验的，也可以用购买的原电池实验器来做铜锌原电池实验，但都是将铜片和锌片插入同一个反应空间，铜片和锌片相隔不远，锌片和酸反应产生大量的气泡充满其中，影响了对铜片上是否有气泡产生的观察。若把反应容器换成较大的，使铜片和锌片距离相隔较远，观察铜片上产生气泡的效果较好些，可是又要消耗更多的稀硫酸。由于原实验方法存在上述缺点，笔者做了如下改进。

改进后装置，如图1(固定仪器略)。实验时，向小U形管中加入约1mol/L的稀硫酸溶液至2/3高度左右，一边插入铜片，一边插入锌片(铜片和锌片都不要插到U形管底部，以免影响对铜片上产生气泡的观察，可切小块橡胶塞将其固定在U形管的中上部)，导线不连接时，锌片上产生气泡，铜片上无气泡。将铜片与锌片分别连接上导线后，铜片上产生气泡。若在两电极之间连接灵敏电流计，指针偏转，说明电路中有电流通过。

图1

装置优点：

(1)装置简单，药品用量少、铜片上产生气泡现象明显。

(2)装置小巧，作演示实验时，教师可拿着它走下讲台，让更多学生观察铜片上产生的气泡。

(3)将三个这样的铜锌原电池串联，可使发光二极管连续发出亮光。若光线变暗，轻轻振动装置，又恢复亮光。

二、氢氧燃料电池

人教旧版《化学》第二册(必修加选修)和人教新版《化学》(必修2)中有关燃料电池的内容中都没有安排“燃料电池”实验教学，学生对燃料电池只有抽象的理解，没有直观感受，不利于学生对燃料电池的认识，因此在教学中应补充“氢氧燃料电池”实验教学。

图2

将图1装置中的铜片锌片均换成碳棒，用布将碳棒裹一周，再用胶筋固定其下端，即得氢氧燃料电池装置。实验时，将两个相同装置连接(如图2)，向U形管内加入氢氧化钠溶液，将两端导线分别与学生电源6V0.3A档正负极连接，通电半分钟后，撤出电源，再把两端导线与发光二极管相连(注意区分正负极)，可以看到发光二极管发光数秒钟。

装置优点：

(1)装置简单。若找不到大小与碳棒合适的U型管，可用烧杯代替U型管，实验效果相同。

(2)现象明显。发光管能发光10多秒钟，虽然时间不长，但已足以观察到现象。

以上两个实验，装置均简单，药品用量少，易于操作，2~3分钟足可完成实验，既可用于演示实验，也可作学生分组实验。

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