Презентация "Влияние физико-химических факторов на работу элемента Калло" 8 класс


Подписи к слайдам:
Землетрясения

Влияние физико-химических факторов на работу элемента Калло

Выполнили:

учитель физики

Солошенко Елена Дмитриевна,

учитель химии

Ибрагимова Эльмира Валиахметовна

Гальванический элемент – устройство, в котором энергия химической окислительно-восстановительной реакции преобразуется в электрическую. Назван в честь Луиджи Гальвани, который в 1786 г открыл явление возникновения электрического тока при контакте разных металлов.

Первые гальванические элементы

Элемент

Грове

Элемент Калло

Элемент Бунзена

Элемент Лекланше

Элемент Даниэля

Элемент Вольта

«Вольтов столб»

Луиджи Гальвани

Задачи

Задачи

Цель

Создать электрохимического источника тока из доступных материалов и изучить его работу.

  • Изучить литературу по гальваническим элементам.
  • Изучить устройство гальванического элемента.
  • Собрать и подготовить реактивы, материалов и оборудование, необходимые для создания действующей модели гальванического элемента.
  • Произвести экспериментальный подбор материалов, дающих оптимальный результат при изготовлении катода и анода гальванического элемента.
  • Подобрать оптимальный состав электролита, позволяющий добиться максимальной разницы потенциала в гальваническом элементе.
  • Собрать рабочую модель гальванического элемента, используя полученные результаты.
  • Собрать батарею, с использованием разработанного гальванического элемента.
  • Оформить презентацию, как форму отчёта о проделанной работе.

Предмет исследования

Объект исследования

Рабочая модель гальванического элемента.

Выбор материалов для изготовления электродов рабочей модели гальванического элемента.

  • Экологическая безопасность.
  • Высокая доступность.
  • Низкая стоимость.
  • Простота в работе.

Критерии выбора материала электродов

Проверяемые гипотезы

  • Алюминиевый или магниевый анод должен выдавать более высокое выходное напряжение, чем цинковый.
  • В качестве анода можно использовать любое тело из алюминия, даже алюминиевую фольгу.

Переменные

в экспериментах

  • Материал анода (цинк, алюминий, свинец).
  • Форма и площадь материала анода (проволока, пластины, фольга, гранулы).
  • Диаметр катода (1мм, 1,5мм, 2мм).
  • Количество медного купороса
  • (0,1г, 0,5г, 1г, 1,5г)

Схема гальванического элемента

A(-)AlCuSO4CuK(+)

2 Н2О + 2ē → Н2 + 2 ОН-

Al-3ē → Al3+

Al3+ + 3ОН- → Al(ОН)3

2Al3+ + 3SO42- → Al2(SO4)3

Cu2++ 2ē → Cu

Параллельные реакции

Суммарно

6 Н2О +2Al→ 2Al(ОН)3+ 3Н2

3CuSO4 + Al = Al2(SO4)3 + 3Cu

Результат работы гальванического элемента за 1 сутки

Алюминий исходный

Растворённый алюминиевый анод в процессе работы гальванического элемента

опыта

Тип анода

Тип катода

(d, мм)

Фотография эксперимента

Значение электрического напряжения U,В

1

Алюминий

(пластина)

Медный, диаметром 2 мм

0,7

0,7

2

Алюминий (проволока)

0,7

3

Алюминий (фольга)

Сравнительная таблица зависимости выходного напряжения, от материала и формы анода

Таблица №1

№ опыта

Тип анода

Тип катода

(d, мм)

Фотография эксперимента

Значение электрического напряжения U,В

4

Свинец (пластина)

Медный, диаметром 2 мм

0

5

Цинк (гранулы)

1,0

6

Цинк (пластина)

7

Магний (стружка)

0,7

(продолжение)

Вывод:

Значение электрического напряжения не зависит от формы анода, но зависит от природы вещества. Наличие оксидной плёнки у алюминия и магния мешает увеличению разности потенциалов гальванической пары.

Зависимость электрического напряжения от диаметра катода.

№ опыта

Диаметр проволоки d, мм

(катод – медь)

Тип анода

Фотографии эксперимента

Значение электрического напряжения U,В

1

1

Алюминиевая пластина,

алюминиевая проволока

0,4

2

1,5

0,65

3

2

0,7

Таблица №2

Вывод:

Электрическое напряжение зависит от диаметра проводника.

№ опыта

Масса

медного купороса (СuSO4), г

Тип катода

Тип анода

Значение электрического напряжения

U, В

1

0,1

медный, d = 2 мм

алюминиевая проволока

0,7

2

0,5

0,7

3

1

0,7

4

1,5

0,7

Зависимость значения электрического напряжения от деполяризатора – медного купороса (СuSO4·5Н2О )

Таблица №3

Вывод:

Электрическое напряжение не зависит от концентрации деполяризатора – медного купороса (СuSO4·5Н2О ).

Последовательное соединение гальванических элементов Калло

Результат:

электрическое напряжение увеличилось.

Общее напряжение равно 4В.

вольтметр

U(выходное) = n·U

U – напряжение одного гальванического элемента

n – количество подсоединённых гальванических элементов

Параллельное соединение гальванических элементов Калло

Результат: электрическое напряжение не изменяется.

Общее напряжение равно 1В.

вольтметр

10% раствор NaСl

медный катод, d=2 мм

Гипотезы

  • Увеличение площади катода способствует увеличению мощности гальванического элемента.
  • Форма анода разрабатывается исходя из компактности химического источника тока.
  • Подбор анодно-катодной пары следует проводить эмпирически.
  • Возможно, изменение химического состава соли меди, используемого в качестве деполяризатора, может оказать влияние на величину напряжения, вырабатываемого гальваническим элементом.

Заключение

  • Собранная модель гальванического элемента Калло, не выдала величину электрического напряжения 1,1 Вольт.
  • Алюминиевый анод понижает величину напряжения электрического тока, вопреки теоретическим расчётам.
  • Сборка электрической батареи путём последовательного соединения гальванических элементов – реальный способ повышения эффективности её работы.

Теоретический расчёт

 = (к)-Е(а)

При С = 1М,

Е = Е0 = 0,34 - (-1,66) = 2В

Список источников и литература:

1. Авцин А.П., Жаворонков А.А., Ришш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека [Текст]. – М. Медицина: АМН СССР, 1991 – 496, [26]c., [31]c., [116]c., [347]c. – 10000 экз.–ISBN 5-225-02128-X

2. Боголепов М. Элементы Калло [Текст]. – журнал Радио Всем. июль 1928 №13, [354-355]с.

Богоцкий В.С., Скундин А.М. Химические источники тока [Текст]. – М. Энергоиздат, 1991. 360 с.

3. Верховская Д.И., Иванова Н.А., Рышков В.И. Современные гальванические элементы [Текст]: доклад. - ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет» 2013. – УДК -621.311:658.26

Список источников и литература:

4. Войскунский Е., Лукодьянов И. Ур, сын Шама. [Текст]. – журнал Искатель, 1975

5. История древнего мира [Электронный ресурс]: Багдадская батарейка, 11.09.2010 [Текст], [Илл] URL: http://konan.3dn.ru/forum/8-65-1

6. Кромптон. Т. Первичные источники тока [Текст]. – М. Мир. 1996.г.

7. Мастерская [Электронный ресурс]: Гальванический элемент Калло, 23.07.2013 [Текст], [Илл] URL: http://nepropadu.ru/blog/Masterskaia/8370.html

Список источников и литература:

8. Схема и систематика электронных устройств [Электронный ресурс]: Гальванический элемент 11.08.2015 [Таб.1] URL: http://digteh.ru/Sxemoteh/pitanie/galvan/

9. Фонд рационального природопользования [Электронный ресурс]: В чём опасность батареек, международное сотрудничество в области отходов, контроль и надзор в области обращения с отходами, 2012 [Текст] URL: http://kudagradusnik.ru/index.php/articles/260-v-chem-opasnost-batareek.html

Список источников и литература:

10. Ширшин Н.В. Гальванические элементы [Электронный ресурс]: курсовая работа 2008: принял/Киндеров А.П. [Текст]. – Арзамасский Государственный Педагогический Институт им. А. П. Гайдара 2008 – 41 с. URL: http://knowledge.allbest.ru/physics/d-2c0a65625b2ad68a4d43b88521306d37.html

11. Шретер В., Лаутеншлегер К.Х., Бибрак Х. и др. Химия: справ. изд/ Пер. с нем. – М.: Химия, 1989 – 648с. [215] с. – 30000 экз. – ISBN 5-7245-0360-3

12. Элемент Калло [Электронный ресурс]: статья 20.09.2015 [Текст] URL: http://people.overclockers.ru/StrateG/19754/element-kallo/