自製電池嗶嗶叫

簡介

利用氧化還原反應裝置成一個電池，並且使 call 機發生聲響。

示範步驟

1.	取約 25 公分的鎂帶，摺成三折並疊成約 8 公分長，然後用約 20 公分的銅線纏於上頭。
2.	用一透明玻璃紙做成容器狀，用橡皮圈綁住上頭（不用綁緊，只要束著就好），然後插入一根約 30 公分的銅線，插入的一端最好先把它摺成環狀以防刺破玻璃紙，如圖一所示。
3.	將 50 mL 硫酸銅溶液加入 100 mL 的燒杯內，將 250 mL 硫酸鉀溶液加入 50 0mL 的燒杯內。
4.	把步驟 3.50 mL 的硫酸銅溶液倒入做好的玻璃紙袋內，並將它置於另一個 500 mL 的燒杯中，然後將步驟 1 之鎂帶也放入燒杯中，如圖二所示。
5.	然後將步驟 3.  250 mL 的硫酸鉀溶液徐徐倒入 500 mL 的燒杯中（註1），如圖三所示。
6.	將 call 機接上，立即有嗶嗶叫的聲音（註 2），如圖四所示。

註1.	不可將綁有鎂帶的銅線浸到硫酸鉀的溶液中，進行步驟 5 之前，須事先讓同學聽聽已裝 1.5V 電池的 BBcal 叫的聲音大小及響了幾聲，以作為比較之用。
註2.	正負極接錯，聲音不會響。

圖一	圖二
圖三	圖四

溶液和器材

1.	0.5 M 的硫酸銅溶液： 約 6.3 g 硫酸銅（CuSO4．5H2O，cupric sulfate．penthydrate）晶體溶於 50 mL 的水中。
2.	0.5 M 的硫酸鉀溶液：約 21.8 g 硫酸鉀（K2SO4，potassium sulfate）固體溶於 250 mL 的水中）。
3.	銅線一條（約 30 公分長）。
4.	玻璃紙一張（約 625 平方公分）。
5.	銅線一條（約 20 公分長）。
6.	鎂帶（約 25 公分長）。
7.	100 mL 的燒杯一個。
8.	500 mL 的燒杯 2 個。
9.	橡皮圈一條。
10.	BBcall 機一只。

原理和概念

1.	本實驗的半反應式分別為：  Mg(aq) →  Mg2+(aq) +  2e-  Cu2+(aq) + 2e-  →  Cu(s) 全反應式為：Mg(aq) + Cu2+(aq) →  Mg2+(aq)+ Cu(s)
2.	電化電池的表示法：     電極  ∣溶液離子  ∥ 溶液離子  ∣  電極     ________________     ________________              陽極                                陰極 以本實驗為例：Mg∣Mg2+∥Cu2+∣Cu  ，可簡寫為Mg — Cu2+電池。
3.	電化電池的陽極：發生氧化，電子流出，氧化電位大者（還原電位小者）。 電化電池的陰極：發生還原，電子流入，還原電位大者（氧化電位小者）。
4.	氧化電位：失去電子的傾向，以伏特為單位表示；氧化電位愈大，表示失去電子的傾向愈大。 還原電位：獲得電子的傾向，以伏特為單位表示；還原電位愈大，表示獲得電子的傾向愈大。
5.	鹽橋的功用：使電流暢通，讓陰陽離子能夠流通，保持電中性，防止任一個半電池積存淨電荷。 鹽橋的組成：為鹽類的飽和溶液，且不與兩半電池之溶液發生反應者。本實驗係利用玻璃紙當作半透膜，可讓陰陽離子能夠流通亦有鹽橋的功能。

教學提示

1.	銅線最好先用磨砂紙磨過，再進行反應。
2.	鎂帶反應前先用 1 M HC l浸洗一會兒，然後迅速取出再使用。
3.	若時間許可的話，可將多個自製電池串聯或並聯，驅動需要更大功率的負載。

問題和參考答案

1.	本實驗什麼物質被氧化？什麼物質被還原？
答:	Mg被氧化成 Mg2+，而 Cu2+ 被還原成 Cu。
2.	本實驗陽極是什麼？陰極是什麼？
答:	陽極是 Mg 及 Mg2+、陰極是 Cu2+ 及 Cu 。
3.	為什麼硫酸鉀溶液徐徐倒入時，不可淹沒鎂帶與銅線連接的位置？
答:	因為淹沒了就成了陰極是銅，陽極也是銅的情形，電位差為零，BBcall 機就不會響了。
4.	本實驗產生電壓有多少？
答:	依標準電位計算之：                 Mg(s) →  Mg2+(aq)  +  2e-      E0 =  2.37V           +)     Cu2+(aq) + 2e-  →  Cu(s)        E0 =  0.34V     __________________________________________________                 Mg(s)  +  Cu2+(aq)  →  Mg2+(aq) +  Cu(s)     △E0 =  2.71V 但實際上不是 2.71 V，因為電位的大小會受濃度及溫度的影響，而本實驗的焦點不在探討電位大小，要測量電位的話，可拿伏特計或三用電錶測量看看。

參考資料

1.	Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd Ed., 1988, Volume 1, p 155-156 , Washington, D.C., American Chemical Society.

適用程度

國民小學

國民中學

ˇ高級中學

ˇ大學普通化學

安全

● 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。

● 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。 资料来源：http://blog.ncue.edu.tw/yangsp/doc/28208