原电池教学中实验探究二则

《原电池》课堂教学活动探究1. 原电池的结构特征原电池是一种可以通过化学反应产生电能的电池，它由正极、负极和电解液组成。

正极由活性物质、电解质和支架组成，活性物质可以将化学能转化为电能，而电解质则可以将电解液中的电荷传递给活性物质。

负极则是一种电解质，它能够将电荷传递给正极，从而实现电能的转化。

电解液是一种电解质溶液，它能够使正极和负极之间的电荷传递更加顺畅。

2. 原电池的工作原理原电池是一种电池，它通过将化学能转换成电能来工作。

它由电极，电解液和外壳组成。

电极是由金属和非金属组成的，电解液是由电解质溶液组成的，外壳是由绝缘材料制成的。

原电池的工作原理是，当电极放入电解液中时，电解液中的电解质会与电极上的金属发生反应，释放出电子，从而产生电流。

电流由电极上的金属离子流向电极上的非金属离子，从而在电极之间形成电势差。

电势差的大小取决于电极上的金属和非金属离子的浓度差。

当电池的两端连接电路时，电子就会流动，从而产生电流。

3. 原电池的电动势及应用。

原电池的电动势是由电池内部的化学反应产生的电动势，可以将电能转换为化学能，并将其储存起来。

它是一种稳定的电源，可以持续提供电能，可以用于供电、发电和储存电能等。

原电池的应用非常广泛，它可以用于各种电子设备的供电，如手机、笔记本电脑、汽车、电动车等，也可以用于家庭电源的储存和发电。

此外，它还可以用于照明、动力、通信、航空、航天、军事等领域。

4. 原电池的实验操作4. 原电池的实验操作首先，准备实验所需材料，包括一个电池管、一个金属棒、一个铜片、一个铁片、一个玻璃杯、一个硫酸瓶、一个硝酸瓶、一个碳粉瓶和一个水瓶。

其次，将电池管放置在玻璃杯中，然后将金属棒放入电池管中，使电池管的底部紧贴金属棒。

接着，将铜片放入电池管的一端，铁片放入另一端，并将金属棒接触铜片和铁片。

然后，将硫酸和硝酸混合在一起，倒入电池管中，使其充满电池管的内部空间。

最后，将碳粉和水混合在一起，倒入电池管中，使其充满电池管的内部空间，完成原电池的实验操作。

关于原电池的两个问题研究作者：李俊生吴科元申树芳来源：《中小学实验与装备》 2014年第4期河北省秦皇岛市第一中学（066006）李俊生吴科元申树芳原电池是将化学能转变成电能的装置，组成原电池的基本条件是：将两种活泼性不同的金属(或石墨)用导线连接后插入电解质溶液中，由于氧化反应和还原反应，分别在两个电极上产生电流。

一般认为原电池的构成需具备以下条件为：(1)电极材料由两种金属活泼性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物等）组成。

(2)两电极必须浸泡在电解质溶液中，其中一极可以与电解质自发地进行氧化还原反应。

(3)两电极之间有导线连接，形成闭合回路。

(4)存在自发的化学反应。

在原电池原理问题的理解上一般不存在较大的争议，但是日常的教学中笔者发现对原电池的理解还有值得深入探究的地方，对此分析如下。

1关于原电池反应本质的分析一般认为原电池对应的化学反应必然是氧化还原反应，只有氧化还原反应才可以作为电池反应，而非氧化还原反应是不能作为电池反应的。

电池反应必须为自发的氧化还原反应，这种观点已经成为一些教师或学生的共识。

笔者认为这种观点对电池反应的认识是不全面的。

氧化还原反应固然可以设计成原电池反应，但是非氧化还原反应也是可以设计成原电池反应的。

例如，对于离子反应H++OH-=H2O而言是非氧化还原反应，就可以设计成如下的电池反应：Pt,H2(latm)|OH-(NaOH溶液)‖H+(HC1溶液)｜H2，Pt｜。

此时溶液中的H+和OH-不同时处于一个溶液中，即H+或OH-可以任意改变，这时就构成了非氧化还原反应形成的原电池，此时的有关反应如下：负极反应：H2＋2OH-－2e-=2H2O,E0=-0.827 7 V；正极反应：2H++2e-=H2,E0=0 V；电池总离子反应：H++OH-=H2O,E0=0�827 7 V。

2关于形成原电池能加快化学反应的分析一般认为形成原电池可以加快反应速率，比如纯锌与稀H2SO4反应速率很慢，当加入CuSO4溶液后，反应速率加快，因为Zn+Cu2+=Cu+Zn2+析出的Cu与Zn接触，在稀H2SO4中形成原电池，加快反应速率。

原电池原理的实验
实验演示
操作方法
把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察发生的现象，再插入一块铜片，观察铜片上有没有气体放出。

用导线把锌片和铜片连接起来，观察铜片上有没有气体放出。

在导线中部接入一个电流计，观察指针是否偏转。

实验现象
锌片插入稀硫酸中时，锌片表面有气泡逸出。

再插入铜片时，锌片表面继续有气体放出，铜片上没有气体放出，当把锌片和铜片连接起来后，铜片上有气体放出，在导线中间连入电流计后，电流计指针发生偏转。

实验结论
Zn与稀H2S O4可发生置换反应，方程式为
Zn + H2S O4=== ZnSO4 + H2↑。

当将Cu片与锌连接起来后，插入
稀H2SO4中构成原电池。

负极Zn： Zn－2e －
==Zn
2+
，正极Cu： 2H++2e
－=H2↑ ，所以看到铜片上有气体放出，由于失去的电子沿导线流动到铜片，在铜片一端得电子生成氢气，电路中有电子定向流动，所以电流计指针发生偏转。

实验考点
1、原电池形成的条件；
2、电极名称以及电极反应、总反应
方程式书写与判断。

3、电子或电流的方向。

原电池创新实验案例
嘿，朋友们！今天咱来讲讲原电池创新实验案例，这可超级有趣哦！
咱先来说说一个简单的例子，就像把铜片和锌片放进稀硫酸里，哇塞，神奇的事情就发生啦！这不就形成了一个原电池嘛。

那如果我们把柠檬拿来代替稀硫酸呢？你能想象那会是啥样吗？这就好比是在平常的生活里找到了一个特别的魔法材料。

我记得有一次和小伙伴一起做实验，我们突发奇想，要是把几种不同的金属片组合起来会怎样呢？于是我们就开始捣鼓，就像一群好奇的探险家在寻找宝藏一样。

结果呢，哎呀，那个电流的变化真的让我们兴奋得不行！“哇，这太神奇了吧！”我们都忍不住叫起来。

再给你们讲个更厉害的，有人竟然用盐水和金属丝做出了原电池！这不是像变魔术一样吗？这就好像是在一堆平淡无奇的东西里突然变出了惊喜。

想想看，生活中那些普通的东西，在我们的创意和探索下，居然能发挥出这么大的作用，这难道不令人惊叹吗？
还有哦，有一次我们尝试把原电池和小灯泡连接起来，当小灯泡亮起来的那一刻，那种成就感简直爆棚！“哇塞，我们成功啦！”大家都欢呼雀跃。

在这些实验过程中，我们不断尝试新的方法，就像在未知的领域里勇敢闯荡。

每一个新的发现都让我们雀跃不已，每一次的失败也让我们更加坚定要找到答案。

这不就是科学的魅力所在吗？
所以啊，原电池的创新实验真的有无穷的乐趣和惊喜等着我们去挖掘，去探索！不要害怕失败，大胆地去尝试吧，你一定会收获满满的！。

实验一：探究铁的腐蚀【实验目的】探究铁在中性环境中的腐蚀【实验原理】铁生锈时消耗了氧气，使具支试管中压强减小，因此导管中的水柱高度有变化【实验仪器】具支试管，小试管，经过酸洗除锈的铁钉，塞子【实验药品】饱和食盐水，蒸馏水【实验步骤】将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入具支试管中。

几分钟后，观察导管中水柱的变化。

【实验现象】（观察铁是否生锈，右边试管中导管内的水柱有什么变化）实验二：金属的保护方法【实验目的】用实验验证牺牲阳极的阴极保护法【实验仪器】烧杯，铁片，锌片，导线，电压表【实验药品】经过酸化的3﹪NaCl溶液【实验步骤】将铁片和锌片放入盛有经过酸化的3﹪NaCl溶液的烧杯中，用导线连接并串联一个电压表。

观察现象。

【实验现象】实验三：原电池【实验原理】Zn-2e- =Zn2+，Cu2+ +2e- =Cu【实验仪器】烧杯2个，铜片，锌片，导线，电流表【实验药品】CuSO4溶液【实验步骤】将锌片和铜片用导线连接起来插入CuSO4溶液，并在中间串联一个电流表，观察现象；【实验现象】锌片铜片溶液颜色（说明现象并写出方程式）实验四：电解原理【实验原理】Cu2+ +2Cl-Cu+Cl2↑【实验仪器】U形管，石墨棒，湿润的碘化钾淀粉试纸，电流表，导线，电源【实验药品】CuCl2溶液【实验步骤】在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极（阳极）附近。

接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色变化。

【实验现象】阳极阴极溶液颜色试纸颜色（说明现象并写出方程式）实验五：氯碱工业原理【实验目的】电解原理的应用【实验原理】2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑【实验仪器】U形管，导线，石墨棒两根，电流表，导线，电源，湿润的碘化钾淀粉试纸【实验药品】NaCl溶液【实验步骤】在U形管中注入NaCl溶液，插入两根石墨棒作电极，接通电源，观察U形管内的现象。

原电池形成条件的探究实验
1. 嘿，咱来探究探究原电池形成条件！就像搭积木一样，得有合适的零件才能搭得稳呀！比如把铜片和锌片放进硫酸里，会发生啥奇妙反应呢？
2. 哇哦，原电池形成条件很神奇的嘞！你想想看，为什么有些材料放一起就能产生电流，这不是很有趣吗？就像一场奇妙的化学反应舞会！比如把铁钉和碳棒放盐水里试试。

3. 嘿呀，原电池形成条件可不能瞎碰哦！这就好比做菜，材料不对味道就不对啦！那把镁条和铝片放氢氧化钠溶液里，会有啥情况呢？
4. 哎呀呀，研究原电池形成条件可得仔细咯！这跟拼图一样，每一块都得放对地方才行呀！像把银片和铜片放硝酸银溶液里，会不会有惊喜呢？
5. 哇塞，原电池形成条件真的好值得研究啊！这就像寻找宝藏的线索，一条都不能错过呢！把铅片和二氧化铅放进硫酸里瞧瞧呗。

6. 嘿，原电池形成条件这里面学问大着呢！不就像搭火车，轨道和火车都得合适才能跑起来呀！试试把锌片和石墨放硫酸铜溶液里呀。

7. 哟呵，原电池形成条件的探究太有意思啦！就如同走迷宫，得找对路才行呢！那把铁片和铜片放盐酸里会怎样呢？
8. 哇，原电池形成条件可真是让人好奇呀！这跟搭乐高似的，得有合适的模块呀！把镍片和镉片放氢氧化钾溶液里看看呢。

9. 嘿呀嘿呀，原电池形成条件这里头有好多秘密等我们发现呢！就像挖掘宝藏，每一次尝试都可能有惊喜呀！把锡片和铜片放氯化铁溶液里会如何呢？
10. 哎呀，原电池形成条件真的是超级有趣的探究呀！就好像一场刺激的冒险，永远不知道下一刻会发生什么！把铂片和铁片放硫酸亚铁溶液里，肯定会有特别的事情发生！
我的观点结论就是：通过这些不同的尝试和探究，我们可以更深入地了解原电池形成的奇妙之处呀！。

实验1. 1用一般锌和纯锌做负极的实验比较实验装置采用市售的原电池装置容积为6 ×3 ×8cm (下同) ,硫酸浓度为20% (体积比)、溶液温度10℃,两电极间距离3 cm,外接灵敏电流计, (量程为0 -3A,内电阻为01025Ω)。

纯锌电极采用分析纯锌片(纯度为99199%) ; 铜电极为分析纯铜片(纯度为99199%) ,两电极面积均为(5 ×215) cm2。

见表1。

表1不同纯度的锌电极实验比较从实验结果可看出,采用纯度较高的锌片做电极(负极) ,锌电极上的气泡,确实大大减少,但仍有少量气泡。

反应前后测定硫酸溶液温度变化不大,说明原电池反应热效应不明显。

1. 2用不同浓度的硫酸溶液实验比较用纯铜片和纯锌片做电极,电极面积为( 5 ×215) cm2 ,两电极间距离为3 cm,硫酸溶液的温度为10℃。

实验结果见表2。

表2 不同浓度的硫酸实验比较从实验结果可看出,随着硫酸溶液浓度的增加,两电极上反应加剧,对外供给的电流增大。

但在Zn负极上始终有气泡产生,而且也随硫酸浓度增大而增多。

当硫酸浓度达60%时,由于浓硫酸的强氧化性,而使Zn表面产生致密氧化层,两极反应停止。

1. 3电极面积对实验的影响用纯铜片和纯锌片做电极,两电极间距离3 cm,硫酸溶液浓度为20% ,温度10℃,改变两电极面积做实验。

实验结果见表3。

表3 不同电极面积实验比较从实验结果看出,随着电极面积的减小,原电池对外供电能力减弱。

1. 4电极间距离对实验的影响用纯铜片和纯锌片做电极,电极面积(5 ×215)cm,硫酸溶液浓度20%,温度10℃,改变两电极间距离实验。

实验结果见表4。

表4 不同电极间距离实验比较从实验结果可看出,随着两电极间距离减小,电极反应加快,对外供电能力加大,两电极上气泡增多。

1. 5硫酸溶液的温度对实验的影响用纯铜片,纯锌片做电极,两电极间距离3 cm,硫酸溶液浓度为20% ,电极面积5 ×215 cm,改变硫酸溶液温度做实验。

原电池原理的实验探究教案【教学目标】1、使学生掌握原电池的原理及原电池的基本概念。

2、培养学生分析问题、解决问题的能力。

【教学重点、难点】原电池原理【教具】锌片、铜片、碳棒、稀硫酸、酒精溶液、烧杯、电流计等【教学方法】实验探究法【教学过程】[导入]在我们的生活中大家经常与电池打交道，例如：我们用到的手电筒中的电池，手机中的电池。

那么同学们知道电池的工作原理是怎么样的吗？也就是说电池是怎么放电的？今天让我们以最原始的电池去探讨这些问题的答案。

[师]首先，大家来认识一下我们今天做实验的仪器，这是电流计，是可以读数的。

其他的药品和仪器大家都已经很熟悉了，我就不多说了！在老师做这个实验的时候，同学们一定要仔细观察现象，看看是哪个电极产生气泡等等。

现在我们开始做实验吧！[师]首先我们把铝片放入盛有稀硫酸烧杯中，观察有什么现象？[生]有气泡产生[师]铝片为什么会产生气泡呢？[生]2Al + 3H2SO4 = Al2（SO4）3 + 3H2[师]回答得很正确！那现在我们把铜片放入盛有稀硫酸烧杯中，观察有什么现象？原因是什么？[生]无明显现象，因为铜片和稀硫酸不发生反应。

[师]很好！同学们观察得很仔细，回答也很正确。

在上述实验的基础上把铝片和铜片用导线连接起来，导线中再接上一支电流表，同学们再来观察铜片和铝片表面及电流表的示数有什么变化？[生]铝片上无气泡产生，（若铝片上有气泡产生，则解释为我们用的是不纯的锌片，其表面上可以产生气泡，若用的是纯的锌片则不产生气泡。

）铜片上有气泡产生，电流表有示数。

[师]为什么铜片上有气泡产生呢？为什么电流表有读数呢？我们一起来探讨一下！我们知道电流表有示数，那就意味着有电流通过，电流表的示数是正的，那同学们知道导线中的电子是怎么移动的吗？[生]电子定向从锌片通过导线流向铜片，产生电流，所以电流表有示数。

[师]正确，这样就使得铜片上大量聚集电子，而锌片周围有大量带正电荷的锌离子。

《原电池的工作原理》探究方案盛泽中学吴建平探究目标：1、探究原电池的工作原理及构成条件；2、学会分析典型原电池的一般方法，能正确规范书写电极反应式及电池反应方程式；能初步根据一个典型的氧化还原反应设计原电池。

能力目标：培养观察能力；培养严谨的正向思维能力和训练学生的逆向思维和发散思维能力。

德育目标：通过探究小组的实验探究、调查研究、讨论交流等多种活动进行学习，培养他们团结协作精神，通过对科学知识形成过程的探究，培养他们科学的态度和科学精神。

课前准备：1、先将本班同学分成四个探究小组，每组两位操作员、两位观察记录员、两位发言人。

上课前每组派两位同学到实验室领取实验器材和实验药品。

2、药品和器材的准备：各探究小组所需药品器材：1.0mol/LCuSO4溶液、锌粉、硫酸锌、、小烧杯1只、大烧杯1只（装清水）、药匙1只、温度计1支、石墨电极1根、锌电极1根、铜电极2根、导线4根、电流计1只、盐桥、电解槽4只（分别装CuSO4溶液、ZnSO4溶液、无水酒精、AgNO3溶液）、铁砂纸1张、抹布1块3、布置课前调查内容：电池在我们生活中应用十分广泛，各探究小组成员通过生活经验、查阅资料搜集身边应用电池的实例，交各探究小组第一发言人汇总后课堂交流。

探究过程：[调查结果汇报]：请各探究小组第一发言人交流本组同学的调查结果[教师小结]：通过同学们的调查研究，我们体会到电池在我们的生产生活中应用十分广泛；今天我们一起来对原电池的原理及构成条件进行探究。

[探究实验1]探究锌和硫酸铜溶液反应的能量转化向一只小烧杯中加入1.0mol/L硫酸铜溶液30ml，用温度计测出温度；再加入适量锌粉，充分反应后再测溶液的温度。

[讨论交流]①写出该反应的离子方程式：；②该反应过程中能量的转化：能转化成能；③该反应是否属于自发进行的氧化还原反应（是、否）；氧化还原反应的本质是什么？；④什么叫“电流”？；自发进行的氧化还原反应的过程能否形成电流？（能、不能）。

探究原电池的工作原理及原电池的设计【实验目的】理解原电池原理，掌握原电池的构成条件，会进行简单的原电池设计。

【实验原理】原电池是将化学能直接转化为电能的装置，自发的氧化还原反应可设计成原电池【实验用品】铅笔芯、Cu 片、铁钉、Zn 片、电流计、导线、稀H 2SO 4、酒精、CuSO 4溶液、西红柿2个、【实验过程】一、探究原电池的工作原理 二、探究原电池的构成条件:对比实验1：实验操作实验现象 解释或方程式Zn 片：Cu 片：Cu 片：电流计： 失去电子变为离子进入溶液， 在Cu 片上得到电子变为单质析出 电子由 流经 到达为负极， 为正极。

实验结论：化学反应中的电子发生了 移动，形成了电流。

实验装置实验现象解释或电极反应式电流计指针电流计指针实验结论：形成原电池，必须发生反应。

实验装置实验现象解释或电极反应式电流计指针电流计指针实验结论：形成原电池，两电极必须插入溶液中。

实验装置实验现象解释及电极反应式电流计指针电流计指针实验结论：形成原电池，必须有两个的电极。

实验装置实验现象解释电流计指针电流计指针实验结论：形成原电池，必须形成。

【思考讨论】形成原电池必须具备哪些条件？三、探究原电池的设计1、利用所给的材料，请同学们尝试设计自己的原电池。

方式：最好先独立设计，并动手试验，边做边改进，也可与邻座同学相互讨论和观摩，或请老师指导。

四、如何让没有电的卡片再次响起美妙的音乐？提示：1.注意观察音乐卡正负极的位置，并与原电池的正负极对应连接；2.可直接用导线一端的夹子夹住或接触音乐卡正负极；3.因电流太弱，需把2个原电池进行串联。