伏打电池的设计及能斯特方程的验证..docx

综述伏打电池的发明归功于两位意大利科学家。一位是解剖学家和医学教授伽伐尔，一位是物理学家和化学家伏打。1780，伽伐尼在一次做青蛙解剖时偶然发现，一只已解剖的青蛙放在一个潮湿的铁案上，当解剖刀无意中触及蛙腿上外露的神经时，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激。伽伐尼立即重复了这个实验，又观察到了同样的现象。起初他以为蛙腿发生抽搐是“大气电”作用的结果。后来他以严谨的科学态度，选择各种不同的金属，例如铜和铁或铜和银接在一起，而把另外两端分别与死蛙的肌肉和神经接触，青蛙就会不停的屈伸抽动；如果用玻璃、橡胶、松香、干木头等代替金属，就不会发生这样的现象。作为解剖学家和医学家的伽伐尼脑子里总是想着肌肉和神经等，他猜想这是由于动物体内存在“动物电”，伽伐尼于1789 年将此实验结果写成论文《关于电对肌肉运动的作用》，并于1791年公布于学术界。伽伐尔的实验使人们注意到运动电荷产生的现象。意大利物理学家伏打和大家一样感到十分振奋，但他认为“动物电”的说法值得进一步研究，拒绝人云亦云。伏打把注意点主要集中在那两根金属上，而不是青蛙的神经。他在之前就对电学有着深刻的研究，对于伽伐尔发现的蛙腿抽搐现象，他想这可能与电有关，但是他认为青蛙的肌肉和神经中是不存在电的，他推想电的流动可能是由两种不同的金属相互接触产生的，与金属是否接触动物神经无关。伏打用自己设计的精密验电器，对各种金属进行了许多实验，这些实验证明，只要在两种金属片间隔以用盐水或碱水浸泡过的（甚至只要是湿的）硬纸、麻布、皮革或其他海绵状的物质，并用金属线把两个金属片连接起来，不管有没有青蛙的肌肉，都会有电流通过。这就说明电并不是从青蛙的组织中产生的，蛙腿的作用只不过是相当于一个非常灵敏的验电器而已。 在1796年的一封信中，伏打把金属（以及黄铁矿等某些矿石和木炭称为第一类导体或干导体，把酸、碱、盐等的溶液称为第二类导体或湿导体。他指出：“把第一类导体与第二类导体相接触，就会引起电的扰动，产生电运动。至于这个现象的原因，目前还不清楚，只能认为是一般的特性”。随后伏打用了三年的时间，把各种金属两两搭配进行实验，研究两种金属接触产生电的现象。他发现，一种金属与某一种金属接触是带正电，它与另一种金属接触是则可能带负电。伏打以大量的实验为基础，发现了著名的伏打序列。基于之前的研究，伏打将一块铜片和一块锌片之间夹住用盐水、酸溶液或碱溶液浸透的纸片，然后，分别在铜片和锌片上连接导线，此刻铜片上带正电，锌片上带负电，构成了伏打电池．1800年，伏打把若干个电池串联组成电池组，又叫伏打电堆(如右图)．伏打电堆能产生比较强而稳定的持续电流，为人们从对静电的研究转入对动电的研究创造了物质条件，导致了电化学、电磁联系等一系列重大的科学发现，加深了人们对光、热、电磁、化学变化之间的联系。伏打电池的发现还开辟了电力应用的广阔道路，由于它的诞生，19世纪的第一年成了电气时代文明生活的开端。伏打电堆实际上是一种化学电池．它把化学能直接转化成电能。一般伏打电池是把铜板和锌板浸入硫酸溶液里，在反应过程中．铜板上集聚了大量正电荷．成为电池正极：锌板上集聚了大量负电荷．成为电池的负极。用导线把两块金属板连接起来，电路中就产生电流。不过伏打电堆也有缺点，即电池不使用时，锌片仍然和酸反应，而且化学反应产生的氢气泡蒙住锌片，使电压下降。摘要本实验主要内容是微型伏打电池的设计与制作及Nernst方程的验证。我们用铜锌原电池来验证PH，沉淀剂，配合物的生成对电动势的影响。文中主要叙述了伏打电池的制作过程以及Nernst方程的验证的方法并对实验结果进行了数据分析。1.研究背景随着电化学原理课程的开展，nernst方程在电极电势的计算中体现出了非常重要的地位。而如何深刻的理解nernst方程并学会对其的应用更是重中之重。虽然伏打电池是19世纪末的发明，如今化学电池已经有了突飞猛进的发展，但是把伏打电池的设计与制作用在教学中仍不显得过时，而且开设此项目可以让我们亲身参与到nernst方程的应用并培养我们将理论知识与实际结合的能力，同时还可以培养我们自主设计实验的能力。 2.实验部分2.1实验试剂氯化铜（）、氯化锌（）、盐酸（)、硫化钠（）、乙二胺四乙酸二钠（）2.2实验仪器万用表、PH试纸、50ml容量瓶*2、50ml烧杯*2、分析天平、玻璃棒、吸量管2.3实验方法2.3.1伏打电池的制作制备电极，用剪刀剪取长宽各为1cm的铜片和锌片，并留取长约5cm的尾巴充当导线，然后用胶布封住一面和尾巴，确保电极面积为1cm2，并用砂纸打磨电极裸露面。配制浓度均为0.5mol/L的氯化铜和氯化锌溶液。用电子天平称取3.400g的氯化锌、3.375g的氯化铜。将称好的药品分别置于烧杯中溶解，然后用玻璃棒引流至50mL的容量瓶中定容。氯化锌溶解