Інформація для вчителів
Застосування
Схема установки
Два електроди в розчині солі - це найпростіша основна форма батареї, тобто електричного джерела, яке створює напругу.
Відкриття й подальший розвиток так званих гальванічних елементів (батарей) має для людей особливо велике значення: воно уможливлює, зокрема, мобільне живлення найрізноманітніших електроприладів, які істотно визначають наш сьогоднішній рівень життя.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні мають уже знати, що таке розчин електроліту й для чого потрібні електроди. Крім того, вони мають володіти основами теми «напруга», як-от одиницями й методами вимірювання.
Принцип
Якщо занурити пластини з двох різних металів, наприклад із цинку й міді, у розчин електроліту, тобто солі, то вимірювальним приладом на цих двох металах можна виявити електричну напругу.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Учні мають поглибити своє розуміння основних електрохімічних процесів. Щоб унаочнити їх, у цьому досліді пояснюється, як можна створити постійну напругу в розчині солі за допомогою двох електродів. Крім того, докладніше розтлумачується поняття «напруга».
Завдання
Учні мають виміряти в розчині солі електричну постійну напругу між мідною й цинковою пластинами.
Інша інформація для вчителя (3/3)
У розчині солі менш благородний метал (тут: цинк) віддає електрони благороднішому металу (тут: мідь). Використані металеві дроти виконують роль електродів а розчин солі - роль електроліту. Цинк віддає електрони дроту й тим часом поволі розчиняється. Утворюються йони цинку, які переходять у розчин.
Віддані електрони течуть по дроту в мідний електрод, де створюють негативний надлишковий заряд. На мідному електроді внаслідок реакції електронів з водою утворюються гідроксид-іони й водень, який може виходити з розчину у вигляді газу. Електроди з'єднані провідником, і відбувається потік електронів, тобто струм, від негативного полюса (цинк) до позитивного полюса (мідь).
При цьому полюси розряджаються, причому прагнення до вирівнювання заряду означене як електрична напруга . Одиниця електричної напруги - вольт . З фізичного погляду - це різниця потенціальної електричної енергії між двома точками (тут: між електродами).
Додатковий вміст
Доступний додатковий вміст
Цей дослід можна розширити вмістом доповненої реальності!
Із застосунком PHYWE AR і датчиками Cobra SMARTsense ви вимірюєте наживо в доповненій реальності – бездротово та інтуїтивно.
Реальні значення зливаються в реальному часі з віртуальними сценами
і роблять природничі науки наочними та
відчутними на межі предметів.
Небезпечне стає безпечним, абстрактне - відчутним
а невидиме - видимим, задля безпечного,
захопливого і тривкого результату навчання.
Докладніше - натисніть
тут або скануйте QR-код.
Правила безпеки
- Розчини калій хлориду чинять подразнювальну дію. Захищати очі та шкіру. Уникати потрапляння хімічної речовини в очі та на шкіру.
- Носити захисні рукавички й захисні окуляри.
- Щодо H- і P-фраз, будь ласка, зважайте на відповідні паспорти безпеки.
- Для цього досліду діють загальні вказівки щодо безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Пускові дроти на автомобільному акумуляторі
Чи можеш ти уявити, що лише з розчину солі й невеликих мідної та цинкової пластин можна відтворити батарею в її найпростішій формі?
Відкриття й подальший розвиток так званих гальванічних елементів, більш відомих як батареї, має для людей особливо велике значення. Батареї уможливлюють, зокрема, мобільне живлення найрізноманітніших електроприладів, що істотно визначає наш сьогоднішній рівень життя.
Електричну напругу між електродами батареї можна використати, наприклад, щоб знову зарядити акумулятор електромобіля.
Завдання
Якщо занурити мідну й цинкову пластини в розчин солі, можна виміряти електричну постійну напругу.
- Перевір це твердження, використавши два різні розчини солей.
- Який вплив мають розчини солей?
- Занотуй свої спостереження і потім дай відповіді на запитання в частині «Протокол».
Схема установки
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Cobra SMARTsense Voltage - Датчик для вимірювання електричної напруги ± 30 В (Bluetooth + USB) | 12901-01 | 1 |
| 2 | З'єднувальний провідник, 2 мм-штепсель, 500 мм, червоний | 07356-01 | 1 |
| 3 | З'єднувальний провідник, 2 мм-штепсель, 500 мм, синій | 07356-04 | 1 |
| 4 | Перехідний штекер, гніздо 4 мм/ 2 мм, 2 шт. | 11620-27 | 1 |
| 5 | Затискач типу "Крокодил", з ізоляцією, 2 мм, 2 шт. | 07275-00 | 1 |
| 6 | Набір електродів (Al, Fe, Pb, Zn, Cu) | 07856-00 | 2 |
| 7 | Наждачний папір, середньозернистий | 01605-00 | 1 |
| 8 | Мензурка, висока, 50 мл | 46025-00 | 2 |
| 9 | Блок із 8 заглибленнями, d=40 мм | 37682-00 | 1 |
Додаткове обладнання
| Позиція | Артикул | Обладнання |
|---|---|---|
| 1 | 31246-81 | Вода дистильована, 5 л |
Складання (1/4)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/4)
Приготування розчинів солей:
Готують два розчини солей, кожен із концентрацією . При цьому наважку можна й довільно зменшити, щоб заощадити хімічні реактиви.
- розчин калій нітрату: додай калій нітрату до дистильованої води. Добре перемішай і доведи дистильованою водою до .
- розчин калій хлориду: додай калій хлориду до дистильованої води. Добре перемішай і доведи дистильованою водою до .
Складання (3/4)
Схема установки
Роздивись обидва електроди, мідний (Cu) і цинковий (Zn): якщо метал окиснився під час зберігання, скористайся шматком наждачного паперу, щоб зняти оксидний шар.
Далі зважай на колір з'єднань: синє (цинк, мінус) завжди до синього (чорного), а червоне (мідь, плюс) - завжди до червоного!
З'єднай затискачі «крокодил» зі з'єднувальними провідниками, а провідники через перехідний штекер - із давачем Cobra SMARTsense Voltage.
Складання (4/4)
- Запусти measureAPP на мобільному пристрої.
- Натисни на давачі приблизно на 3 секунди кнопку «Пуск».
- Під'єднай давач, торкнувшись поряд з описом давача в measureAPP.
- Налаштуй показ виміряних значень, торкнувшись над діаграмою.
Виконання
Стеж за тим, щоб електроди під час вимірювання не торкались одне одного!
Наповни розчинами солей по одному заглибленню блока вимірювальних комірок. Ці заглиблення називають «вимірювальними комірками». Потім занур обидві електродні пластини в розчин солі.
Спостерігай, яка напруга показується в measureAPP, і занотуй її, щойно вона досягне сталого значення.
Після цього сполосни електроди водопровідною водою і принаймні мідний електрод очисти поверхнево наждачним папером. Виконай таке саме вимірювання у другому розчині солі.
Схема установки
Протокол
Спостереження
Занотуй свої спостереження!
Чому важливо, щоб електроди під час виконання досліду не торкались одне одного?
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Чи залежить напруга від розчину електроліту? Перетягни слова в правильні поля! Електроліти на кшталт \text{KCl} або \text{KNO}_3 ____ істотної участі в хімічній реакції. Тому напруга ____ залежить від виду електроліту. Відхилення можуть виникати через утворення комплексів іонів-реагентів з іонами електроліту. Напруга тут ____ залежить від виду використаних металів: вони ____ участь у хімічній реакції.
Завдання 4
Питання