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1、探究原电池的构成条件的实验报告摘要：基于伏特的“伏特电堆”原理设计原电池的实验装置，探究原电池的原理以及原电池的构成要素（条件）。原电池即为一种将化学能转化成电能的一种装置,其实验的原理利用的是自发的氧化还原反应，因为在氧化还原反应中有电子的转移,且在电解质中带电粒子（阴阳离子或电子）的定向移动会产生电流，因此实现了化学反应直接将化学能转化成电能。对于原电池构成要素的探究，类比日常生活中的化学电源组成或氧化还原化学反应的氧化剂和还原剂，采用控制变量法逐步探究原电池的构成条件（因素）。关键词：原电池，构成要素，氧化还原反应引言：早在1780年，动物学家伽伐尼在做“青蛙腿”实验时，发现了动物的肌肉
2、中储存有电，但是伏特并不认为认为青蛙肌肉中存在着电。他猜测电流应该在两种不同的金属相互接触时才能产生的，随后他自己通过实验，验证把两个不同的金属中间放上用盐水或碱水浸泡过的硬纸、海绵等东西，并且把两金属片用导线连接起来，此时中间有没有青蛙的肌肉都会产生电流，即著名的“伏特电堆”诞生了，我们的原电池的构造要素也就应运而生了。从无论是伽伐尼还是伏特这些科学家们身上我们看到勇于大胆猜想的精神，同时还需要勤于科学探索的精神。这种精神正是当代中学生所需要学习和锻炼的。在高中化学教学以及学生的学习中常常涉及到原电池的工作原理方面的一系列问题。特别是现当代科学技术水平的迅速发展和人民生活水平的不断提高，电池
3、的应用也越来越广泛，近些年来特别是二次可充电电池、燃料电池备受青睐，老师要在学生已有的知识基础上拓展其视野，使学生理解原电池的构造原理，探究原电池的构成条件。在实验探究的过程中提高学生的科学探究能力，培养学生的化学学科素养以及模型认知和证据推理的核心素养。一、实验目的：利用控制变量法探究原电池发生原理以及原电池的构成条件，培养学生证据推理和模型认知化学核心素养，锻炼学生的逻辑思维能力。通过教师的演示实验培养学生善于观察的能力，得出原电池的原理和构成原电池的条件有哪些的结论，提高学生解决问题的能力。随后再利用简易的水果电池学生实验，培养学生的动手操作能力以及小组合作能力。二、实验仪器：导线、铜片
4、、烧杯、酒精溶液、碳棒、稀硫酸溶液、灵敏电流计、锌片、水果（西红柿、橘子、苹果等）、硫酸铜溶液三、实验要求：按实验操作规定连接好导线，并将两根金属片或石墨棒插入电解质溶液中，观察实验现象中灵敏电流计指针是否偏转，演示实验时边实验边讲解并注意启发学生不仅观察实验现象还要思考，得出原电池发生的原理和原电池构成的条件的实验结论。学生进行水果电池实验时要求学生小组中要做好分工、团结协作，对老师提出的问题要交流讨论综合各个小组成员的思想得出问题答案。同时在实验时要操作规范注意安全。四、实验原理：根据电极材料金属片和电解质溶液发生的自发的氧化还原反应，有电子转移进而产生电流，实现了化学能转化成电能。五、实
5、验注意事项:演示实验时要操作规范注重演示，再接导线时要将电极材料金属片正确连接到灵敏电流计接线柱上。学生实验要不断观察学生操作并不断启发，对做到好的小组给予鼓励，对操作不规范的小组给予指导或示范。六、实验步骤：实验内容：1.用导线将金属活泼性不同的锌片和铜片链接在灵敏电流计接线柱上，再插入同一个烧杯的稀硫酸溶液中，观察连接对应的灵敏电流计指针是否会发生偏转2 .将金属活泼性不同的锌片和铁片用导线链接在灵敏电流计接线柱上，再插入同一个烧杯的稀硫酸溶液中，观察连接对应的灵敏电流计指针是否会发生偏转；3 .将金属活泼性不同的铁片和铜片用导线链接在灵敏电流计接线柱上，再插入同一个烧杯的稀硫酸溶液中，观
6、察连接对应的灵敏电流计指针是否会发生偏转；4 .将金属活泼性相同的锌片和锌片用导线链接在灵敏电流计接线柱上，再插入同一个烧杯的稀硫酸溶液中，观察连接对应的灵敏电流计指针是否会发生偏转；5 .将金属活泼性不同的锌片和碳棒用导线链接在灵敏电流计接线柱上，再插入同一个烧杯的酒精溶液中，观察连接对应的灵敏电流计指针是否会发生偏转；6 .将金属活泼性不同的锌片和铜片用导线链接在灵敏电流计接线柱上，再插入同一个烧杯的酒精溶液中，观察连接对应的灵敏电流计指针是否会发生偏转；7 .将金属活泼性不同的锌片和铜片用导线链接在灵敏电流计接线柱上，再分别插入两个烧杯稀硫酸溶液中，观察连接对应的灵敏电流计指针是否会发生
7、偏转；8 .将金属活泼性不同的铁片和铜片用导线链接在灵敏电流计接线柱上，再插入同一个烧杯的硫酸铜溶液中，观察连接对应的灵敏电流计指针是否会发生偏转。七、实验方法与技术：实验方法通过教师演示实验学生观察的方法，利用控制变量法逐一探究构成原电池的条件和原电池的产生电流的原理，根据实验现象，学生记录该实验结果，并在小组内交流讨论得出实验结论。同时通过学生实验水果电池巩固原电池发生的原理和原电池的构造条件。八、实验数据处理：九、实验结论：1.活泼性不同的金属作电极（或其中一种为能导电的非金属，如“碳棒”）其中较活泼金属为负极较不活泼金属（或非金属）为正极；2 .电解质溶液；3 .形成闭合回路；4 .能
8、自发进行氧化还原反应。十、实验遇到的问题及解决方法：实验遇到的问题：探究原电池原理及原电池构成条件中的电极材料金属片和电解质溶液可以发生自发的氧化还原反应条件，实验设计时利用Fe-Cu与FeSO反应时,配制硫酸亚铁进行实验时发现灵敏电流计指针会发生偏转。解决方法：出现这种状况的原因可能是因为硫酸亚铁溶液被氧化成硫酸铁，然后电极材料铁片与电解质溶液发生了反应，发生的氧化还原反应有电子的转移，进而产生了电流所以灵敏电流计指针发生了偏转。我们重新设计思路，不全用实验探究原电池的原理和构成原电池的条件，而改用之前的实验理论分析得出结论，比如为什么用两个活泼性不同的两个电极（活泼性不同的两种金属或一种金
9、属和非金属碳棒），为什么将两根电极插到电解质溶液中，插到酒精中就不会有电流。这些都很好的说明了电极材料（负极）和电解质发生自发的氧化还原反应。H-一、实验小结原电池的原理：电极材料（负极）与电解质溶液发生自发的氧化还原反应；原电池的构成条件：1.活泼性不同的金属作电极（或其中一种为能导电的非金属，如碳棒）其中较活泼金属为负极较不活泼金属（或非金属）为正极；5 .电解质溶液；6 .形成闭合回路；7 .能自发进行氧化还原反应。十二、体会与收获在探究原电池原理和原电池构成条件之一自发的氧化还原反应时，设计的原电池Fe-Cu硫酸亚铁溶液发现最后的实验现象和我们预期的不太一样，理论上铁单质和硫酸亚铁不反
10、应且铜单质也不与硫酸亚铁反应，整个装置都没有氧化还原反应发生就不会有电子转移应该不会产生电流。可是，现象是灵敏电流计指针发生了偏转，我们猜测可能是硫酸亚铁溶液中的+2价的亚铁离子被空气氧化，进而跟铁单质反应,产生电流。随后转化思路不用实验直接验证，而是通过其他实验中的结果进行理论分析得出结论，从实践中得出理论。所以，在平时的教学中或学习中亦是如此，需要转换观念变换思想，灵活运用各种教学手段进行教学，指导学生利用各种感官参与学习、转化学习方式。在新授课结束时，指导学生自己动手做水果电池实验，学生在实验中体会到实验成功的喜悦，并且提高了学生的团队协作能力和实验操作能力，进一步激发了学生化学的兴趣，
11、还巩固了当节课学习的内容。十三、实验建议探究原电池的原理和构成原电池的条件时，教师演示实验要进行言语讲解，并且在演示实验前要提前准备和预演好防止实验现象不明显或实验有意外的现象等。同时学生的实验也要提前预做一遍，观察实验现象还要考虑学生实验可能出现的现象和解释。因用的电解质的浓度不同，电流表的指针偏转程度不同，若不太明显可以换灵敏电流计。还有需要注意正负极和电流表或者灵敏电流计接线柱链接时不能连接反了，接反后灵敏电流计的指针偏转方向就会向反方向偏转。实验参考文献1智霞，潘勤鹤，张才灵.有关原电池电极电势的几点注意事项J.教育教学论坛，015(27)：159-160.2王靖宇.关于原电池教学的几点想法J.高中生学习，2018(6)：137-137.赵会玲，宋江闯，熊焰.”原电池电动势的测定”实验的几点改进J.广州化工，2015(09)：206-207.4吴国民.2个相同的电极可构成原电池吗对一例学生探究性实验中异常现象的探究团.化学教育，2006,27(3)：52-52.王星元.原电池知识点面面观数理化学习(高三版)，2014(2)：42-42
