原電池中離子移動可視化實驗

于志超

【摘要】原電池內電路離子移動方向是高中化學教學的重點之一。人教版、魯科版、蘇教版教材均采用鋅-銅-硫酸作為原電池的示例進行講解，僅僅通過插圖形式揭示離子移動方向，并未通過實驗進行演示。基于此本文設計該實驗在課堂上演示離子移動效果明顯，可供參考。

【關鍵詞】原電池 離子移動 可視化實驗

【基金項目】淄博市市級課題《基于核心素養的高中實驗課程開發研究》（課題批準號：2017ZJG125）。

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）48-0155-01

《化學新課標（2017版）》提出的化學核心素養中包含宏觀辨識和微觀探析、證據推理和模型認知等維度。本實驗通過設計簡單的實驗裝置通過有色離子（MnO4-）的移動，將原電池中離子移動方向可視化，引導學生從宏觀現象辨識獲得離子移動的證據，便于學生理解和掌握原電池的工作原理。

一、實驗儀器及試劑

50ml塑料注射器針筒2個、10ml注射器1個（帶針頭）、透明輸液管一段（20cm）、鐵架臺、橡皮筋若干、防水膠布、鱷魚鉗導線1根、鋅片1個、銅片1個、硫酸溶液、高錳酸鉀溶液

二、實驗裝置

實驗裝置如圖1所示

將50ml塑料注射器針筒2個在鐵架臺上等高固定，用輸液管與兩個針筒下端相連；鱷魚夾導線兩端分別夾鋅片和銅片，用皮筋將其固定于50ml塑料注射器針筒上方。

三、實驗步驟

1.按照圖1組裝裝置，加入80ml硫酸溶液，待50ml塑料注射器針筒內液面相平時，通過移動皮筋使銅片和鋅片進入溶液當中。

2.用10ml注射器吸取2ml高錳酸鉀，在輸液管中間注入，觀察實驗現象。

3.經過2-3min后，對比觀察放鋅片和銅片針筒中溶液的顏色。

備注：

（1）50ml塑料注射器等高固定為了使加入溶液后產生的壓力相等。

（2）在輸液管中間注入時，由于外界推力高錳酸鉀溶液會沿著輸液管向兩個針筒移動，但是一段時間后，放銅片的針筒中紫紅色會沿著輸液管到放鋅片的針筒中，最終顏色對比明顯（如圖2）。

（3）注入高錳酸鉀溶液后，為防止漏液，可以用防水膠布包裹一下。

四、本裝置的優點

1.本裝置制作簡單，操作方便，現象明顯，可以進行分組實驗。

2.實驗裝置清洗方便，可以重復使用。

3.本裝置可以注入有色陽離子（如硫酸銅溶液），驗證陽離子的移動方向。也可以改造為電解池裝置，驗證電解池溶液中離子的移動方向。