화학 전지의 원리 분석
분야
hwp2. 탐구 목표
3. 탐구 과정
4. 탐구 정리
5. 연구 과제
6. 심화자료
(-)극 물질 ｜ 전해질 ｜ (+)극 물질
예) 볼타전지 : (-)Zn ｜묽은 황산｜ Cu(+)
다니엘 전지 : (-)Zn ｜ZnSO4 | CuSO4｜ Cu(+)
※ ｜ 는 상의 경계 표시 (Zn은 고체, 묽은 황산은 액체)
| 는 염다리 표시
2. 탐구 목표
볼타 전지의 원리를 통하여 여러 가지 전지에서 전류가 발생되는 과정을 알아본다.
【준비물】비커(100mL), 구리판, 아연판, 철판, 마그네슘판, 전압계, 전류계, 사포, 연결용 도선, 묽은 황산, 진한 황산, 꼬마전구, 스위치
3. 탐구 과정
(1) 사포로 아연과 구리의 두 금속판을 문지른 후, 그림과 같이 비커에 두 금속판을 연결용 도선을 이용하여 설치하고, 전류계와 꼬마전구를 연결한다.
2) 비커 속의 금속판이 정도 잠기도록 묽은 황산 수용액을 넣는다.
(3) 스위치를 열어 놓았을 때 아연판과 구리판에서 일어나는 변화를 관찰해 보자.
☞ 아연판 : 격렬하게 반응하며, 기체가 발생한다.(산과 금속의 반응)
Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 (아연이 녹아 질량이 감소한다.)
구리판 : 변화가 없다. (구리는 산과 반응하지 않는다.)
(4) 스위치를 닫았을 때 아연판과 구리판에서 일어나는 변화를 관찰해 보자.
☞ 아연판 : 스위치를 열었을 때와 거의 변화가 없다.
구리판 : 기포(수소기체)가 발생한다.
아연판 : Zn → Zn2+ + 2e-
구리판 : 2H+ +2e- → H2
(5) 두 전극 사이의 전압을 측정하여 보자. 그리고 전압계의 눈금 변화는 어떠하며 그 이유는 무엇인가?
☞ 스위치를 닫은 후 두 금속판 사이의 전압을 측정해 보면, 처음에는 1.1V 정도의 전압을 나타내다가 곧 0.4V로 떨어진다. 그 이유는 구리판 표면에서 수소 기체의 발생으로 인한 분극 현상이 나타나기 때문이다.
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