原电池原理应用的实验探究周正为

原电池原理应用的实验探究周正为

周正为

安徽省肥西第三中学周正为

生活在现代社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识。MP3、手电筒、复读机、儿童玩具、手机、笔记本电脑等都需要使用电池。当学生了解了化学反应中能量转化的原因，并感受了探究化学能与电能的相互转化过程之后，那么电池的工作原理，及制作过程应该会使学生对它产生浓厚的兴趣。在中学化学教学中原电池占据非常重要的作用，分别在必修2和选修4中出现，是中学化学中很重要的一个知识点。

化学教育是将学生的科学素养得到提高作为根本目标，而要使学生的科学素养提高，科学探究是重要的途径。《化学反应原理》选修模块在现在的高中化学的整体教学中是非常重要的，它涵盖了高中化学知识中的几乎所有的理论。本实验研究需要氧化还原反应知识作为基础，这两部分知识占据现行高考重要的必考考点。通过对高中化学“原电池原理及应用”部分的教学策略研究，改变目前教学中普遍存在的教学效果不佳，学生难学，怕学现状，提高学生探究问题的思维模式，尤其提高学生的理论联系实践和动手能力，以便达到分析问题和解决问题的能力。

化学实验是化学科学赖以形成和发展的基础，是检验化学学科知识真理性的标准，是化学教学中学生获取化学经验知识和检验化学知识的重要媒体和手段，是提高学生科学素养的重要内容和途径。在设计和选择教学策略时，必须引起我们一线课堂教学实践者的高度重视。对于“原电池原理及应用”的教学，学生需要熟练地氧化还原知识为后盾，这部分知识也较难掌握，同时，基于实验环境和学生学情，学生感到难学。如何理论联系实际，充分调动学生对该专题的学习兴趣，并提高学生的学科素养和探究能力，从而提高学习能力。尤其是该专题教科书中的实验内容较多，但规定的课时数又较少的情况下，研究其教学实施策略显得具有特别的现实意义。

原电池实验设计及教学探究

1、经典原电池实验设计与教学

①简单铜锌原电池缺点：

a、能量转化效率低

b、电压不稳定

c、开路损耗

②铜锌盐桥原电池优点：

a、工作时具有较高的能量转换率

b、不工作时，化学能不会自动释放

实验探究：——原电池输出的电压大小与电极材料的活泼性有什么关系。记录下更换电极材料后的电压数据。

③微型实验方案,步骤如下：

a、将不同的几种小金属片等间距的放在滤纸上

b、将滤纸用CuSO4溶液润湿，

c、用电压表测定任意两种金属间电压

学生操作观察记录数据，分析讨论。

得出结论：原电池供电能力取决于原电池的反应物的氧化还原能力。

设计意图：让学生明白氧化剂的氧化性和还原剂的还原性强弱是决定原电池电压的最本质因素。

2、水果、饮料等电池探究

水果电池的发电原理是：两种金属片的电化学活性是不一样的，其中更活泼的那边的金属片能置换出水果中的酸性物质的氢离子，由于产生了正电荷，整个系统需要保持稳定，所以在组成原电池的情况下，由电子从回路中保持系统的稳定，这样的话理论上来说电流大小直接和果酸浓度相关，（如果是要表达为一个函数关系的话，那么这个函数其实是和离子强度有关的而且还是定量关系，和离子浓度有定性的关系），在此情况下，如果回路的长度改变，势必造成回路的改变，所以也会造成电压的改变。

操作注意：实验时需先把几个水果电池串联，以便增加电压；柠檬等水果要先用手揉软，以便内部连通。

例：铜片锌片水果电池

两级方程式：Zn失去电子变成Zn2+，故在锌片上发生的反应为：

负极Zn-2e-=Zn2+(氧化反应）

溶液中的Cu2+在铜片上得到电子变成Cu，故在铜片上发生的反应为：

正极Cu2++2e-=Cu（还原反应）

请按如图所示装置制作水果电池和饮料电池：