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摘 要：为了加深电解池、原电池等实验原理，认识金属电化学腐蚀的原因，本实验从原电池、电解池、电化学腐蚀、水果电池等四方面展开研究。从实验中我们解决了如下问题：对比原电池的构成条件，总结电解池的一般构成条件。镀锌铁与镀锡铁在镀层破损后，哪种铁片更不容易生锈？为什么？金属导电和电解质溶液导电的区别是什么？
关键词：高中化学；实验报告；原电池；电解池
一、 实验目的
1. 通过实验探究出离子的放电顺序以及不同的电极材料，阴、阳极上产物的判断。
2. 认识金属电化学腐蚀的原因。
3. 理解电解池的原理，掌握电解池的构成条件。
二、 实验原理
原电池是化学能转化电能的装置，两块相连的活动性不同的金属与电解质溶液可组成原电池，如铁、铜与稀硫酸就可形成原电池。对于是否有电流通过我们可以用电流表检测；双液电池与普通的单液原池相比，效率更好，可以更加充分地将化学能转化为电能。电解池是将电能转化成化学能的装置，在外接电源的作用下，可以发生一些不能自发进行的氧化还原反应，在工业上有重要的应用，如氯碱工业和电镀工业。不纯的金属与电解质溶液接触后发生原电池反应，称为电化学腐蚀。根据电解质溶液的酸碱性不同，电化学腐蚀可以分为吸氧腐蚀与析氢腐蚀。在不同的环境下，发生的腐蚀不同，如，在碱性环境中主要发生吸氧腐蚀，而在弱酸性的环境中主要发生析氢腐蚀。
三、 实验器具
仪器：试管、带支管的大试管、滴管、铁架台、铁钉（用稀硫酸洗过）、碳棒、镊子、小刀、药匙、导线（带铁夹）、灵敏电流表、烧杯、U形管、玻璃棒、直流电源、番茄两个、自带水果。
试剂：饱和食盐水、稀硫酸、硫酸稀溶液、15%硫酸铜溶液、酚酞试液、醋酸溶液、鋅片、铜片、淀粉碘化钾试纸、氯化钾盐桥。
四、 实验过程及结论
（一） 原电池
实验操作：
1. 单液电池
a. 用导线将灵敏电流表的两端分别与纯净的锌片和铜片连接。
b. 把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中观察现象，再平行插入一块铜片上是否有气泡。
c. 用导线把锌片和铜片连接起来，观察铜片上有没有气泡生成。
d. 用导线将灵敏电流表的两端分别与溶液中的锌片铜片连接，观察电流表的指针是否偏转。
2. 双液电池
a. 首先，准备一个由氯化钾溶液制成的盐桥，然后将其与放置有锌片的硫酸锌溶液与放置有铜片的硫酸铜溶液连接起来，最后再将锌片与铜片以及电流表连接起来，观察实验现象。
b. 取出盐桥，观察实验现象。
（二） 电解池
实验操作：
在小烧杯中装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，电源正极用导线连接碳棒，负极连接铁钉。观察电流表的指针是否偏移和小烧杯内发生的现象，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。
（三） 电化学腐蚀
实验操作：
1. 取两片大小相当的锌片，分别投入两支加入盛有稀硫酸的试管中观察现象。向其中一试管中滴入1～2滴硫酸铜溶液，观察现象。
2. 铁的吸氧与析氢腐蚀。
a. 在带支管的试管中放入事先混合均匀的铁粉和碳粉，再加入2mL的饱和食盐水，几分钟后，观察导管中水柱的变化，为了更加明显，小试管中可以滴入几滴红墨水。
b. 重复上述实验，用稀硫酸溶液代替饱和食盐水，观察实验现象。
实验结论：在实验中过程中，有微弱的电流产生，较活泼的金属被氧化、腐蚀。当金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，也正是这个原因，在我们日常生活中，我们所使用的机器设备、仪器、仪表等都会出现金属腐蚀现象，从而导致这些设备的精密度和灵敏度降低，影响其使用寿命以至报废，甚至有些受损严重的仪器会因此发生短路，造成严重的事故。所以，防止金属腐蚀具有重要意义。
（四） 水果电池
实验操作：1. 取两个番茄，分别插入铜片与锌片。
2. 用导线将铜片与锌片及电流表相连，观察实验现象。
3. 用其他自带的水果代替番茄，重复上述实验。
五、 问题讨论
1. 根据上述实验装置，以及对比原电池的构成条件，总结电解池的一般构成条件。回答：电解池的构成条件如下：
a. 有两个电极（活性可相同，也不同）
b. 有电解质溶液
c. 有外加直流电源，并形成闭合电路。
2. 其他条件不变，若将硫酸铜溶液换成氯化钠溶液进行实验，可能会出现什么实验现象？回答：阳极上应该会有氯气生成，溶液中由于Na 浓度比H 浓度大，阴极上应该有金属钠生成。通过实验现象得出：阳极上生成可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体，即氯气；阳极上产生的气体是氢气。
3. 镀锌铁与镀锡铁在镀层破损后，哪种铁片更不容易生锈？为什么？
回答：锡的金属性是强于锌的，当镀锌铁与镀锡铁在镀层被破坏后，锡的腐蚀速度要比锌的腐蚀速度快，所以镀锌铁更不容易被腐蚀。原理：金属失去电子而被氧化的过程是金属的腐蚀，金属腐蚀主要是以电化学腐蚀为主。而金属的防护也主要是借助电化学原理进行，主要是牺牲阳极的阴极保护法和外界电源的阴极保护法，据此可以进行有关判断。
4. 金属导电和电解质溶液导电的区别是什么？
回答：a. 电解质的导电都是伴随化学反应的。因为离子最后在阴极必须得电子，在阳极必须失电子才能形成通路，不然只能形成电势差而不能形成持续电流，金属导电则没有伴有化学反应。
b. 电解质的导电是电解质带电离子的移动产生电流，而金属导电是电子的移动产生电流（本质是电子的整体偏移）。
参考文献：
[1]宋晓盈.高中化学“电解池”学习进阶研究[D].石家庄：河北师范大学，2017.
[2]张越.原电池与电解池知识记忆思考[J].中学化学教学参考，2014（22）：51.
作者简介：戴远飏，江西省赣州市，江西赣州中学。
关键词：高中化学；实验报告；原电池；电解池
一、 实验目的
1. 通过实验探究出离子的放电顺序以及不同的电极材料，阴、阳极上产物的判断。
2. 认识金属电化学腐蚀的原因。
3. 理解电解池的原理，掌握电解池的构成条件。
二、 实验原理
原电池是化学能转化电能的装置，两块相连的活动性不同的金属与电解质溶液可组成原电池，如铁、铜与稀硫酸就可形成原电池。对于是否有电流通过我们可以用电流表检测；双液电池与普通的单液原池相比，效率更好，可以更加充分地将化学能转化为电能。电解池是将电能转化成化学能的装置，在外接电源的作用下，可以发生一些不能自发进行的氧化还原反应，在工业上有重要的应用，如氯碱工业和电镀工业。不纯的金属与电解质溶液接触后发生原电池反应，称为电化学腐蚀。根据电解质溶液的酸碱性不同，电化学腐蚀可以分为吸氧腐蚀与析氢腐蚀。在不同的环境下，发生的腐蚀不同，如，在碱性环境中主要发生吸氧腐蚀，而在弱酸性的环境中主要发生析氢腐蚀。
三、 实验器具
仪器：试管、带支管的大试管、滴管、铁架台、铁钉（用稀硫酸洗过）、碳棒、镊子、小刀、药匙、导线（带铁夹）、灵敏电流表、烧杯、U形管、玻璃棒、直流电源、番茄两个、自带水果。
试剂：饱和食盐水、稀硫酸、硫酸稀溶液、15%硫酸铜溶液、酚酞试液、醋酸溶液、鋅片、铜片、淀粉碘化钾试纸、氯化钾盐桥。
四、 实验过程及结论
（一） 原电池
实验操作：
1. 单液电池
a. 用导线将灵敏电流表的两端分别与纯净的锌片和铜片连接。
b. 把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中观察现象，再平行插入一块铜片上是否有气泡。
c. 用导线把锌片和铜片连接起来，观察铜片上有没有气泡生成。
d. 用导线将灵敏电流表的两端分别与溶液中的锌片铜片连接，观察电流表的指针是否偏转。
2. 双液电池
a. 首先，准备一个由氯化钾溶液制成的盐桥，然后将其与放置有锌片的硫酸锌溶液与放置有铜片的硫酸铜溶液连接起来，最后再将锌片与铜片以及电流表连接起来，观察实验现象。
b. 取出盐桥，观察实验现象。
（二） 电解池
实验操作：
在小烧杯中装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，电源正极用导线连接碳棒，负极连接铁钉。观察电流表的指针是否偏移和小烧杯内发生的现象，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。
（三） 电化学腐蚀
实验操作：
1. 取两片大小相当的锌片，分别投入两支加入盛有稀硫酸的试管中观察现象。向其中一试管中滴入1～2滴硫酸铜溶液，观察现象。
2. 铁的吸氧与析氢腐蚀。
a. 在带支管的试管中放入事先混合均匀的铁粉和碳粉，再加入2mL的饱和食盐水，几分钟后，观察导管中水柱的变化，为了更加明显，小试管中可以滴入几滴红墨水。
b. 重复上述实验，用稀硫酸溶液代替饱和食盐水，观察实验现象。
实验结论：在实验中过程中，有微弱的电流产生，较活泼的金属被氧化、腐蚀。当金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，也正是这个原因，在我们日常生活中，我们所使用的机器设备、仪器、仪表等都会出现金属腐蚀现象，从而导致这些设备的精密度和灵敏度降低，影响其使用寿命以至报废，甚至有些受损严重的仪器会因此发生短路，造成严重的事故。所以，防止金属腐蚀具有重要意义。
（四） 水果电池
实验操作：1. 取两个番茄，分别插入铜片与锌片。
2. 用导线将铜片与锌片及电流表相连，观察实验现象。
3. 用其他自带的水果代替番茄，重复上述实验。
五、 问题讨论
1. 根据上述实验装置，以及对比原电池的构成条件，总结电解池的一般构成条件。回答：电解池的构成条件如下：
a. 有两个电极（活性可相同，也不同）
b. 有电解质溶液
c. 有外加直流电源，并形成闭合电路。
2. 其他条件不变，若将硫酸铜溶液换成氯化钠溶液进行实验，可能会出现什么实验现象？回答：阳极上应该会有氯气生成，溶液中由于Na 浓度比H 浓度大，阴极上应该有金属钠生成。通过实验现象得出：阳极上生成可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体，即氯气；阳极上产生的气体是氢气。
3. 镀锌铁与镀锡铁在镀层破损后，哪种铁片更不容易生锈？为什么？
回答：锡的金属性是强于锌的，当镀锌铁与镀锡铁在镀层被破坏后，锡的腐蚀速度要比锌的腐蚀速度快，所以镀锌铁更不容易被腐蚀。原理：金属失去电子而被氧化的过程是金属的腐蚀，金属腐蚀主要是以电化学腐蚀为主。而金属的防护也主要是借助电化学原理进行，主要是牺牲阳极的阴极保护法和外界电源的阴极保护法，据此可以进行有关判断。
4. 金属导电和电解质溶液导电的区别是什么？
回答：a. 电解质的导电都是伴随化学反应的。因为离子最后在阴极必须得电子，在阳极必须失电子才能形成通路，不然只能形成电势差而不能形成持续电流，金属导电则没有伴有化学反应。
b. 电解质的导电是电解质带电离子的移动产生电流，而金属导电是电子的移动产生电流（本质是电子的整体偏移）。
参考文献：
[1]宋晓盈.高中化学“电解池”学习进阶研究[D].石家庄：河北师范大学，2017.
[2]张越.原电池与电解池知识记忆思考[J].中学化学教学参考，2014（22）：51.
作者简介：戴远飏，江西省赣州市，江西赣州中学。