原电池与干电池的区别

1、原电池与干电池的区别 学 校：河南省临颍一高 教师姓名：贾 博 学 科：高中化学原电池与干电池的区别河南省漯河市临颍一高 贾博【摘要】高中化学比初中化学难度更大，知识可能与生活常识几无接触，这就需要如何把所学知识尽可能的与生活常识联系起来，或能使学生所学知识能够转化生活应用，才能激起学生的学习热情。【关键词】原电池 干电池 一、问题 在原电池的教学中,常规例析提及:干电池是原电池的应用。但是课后,学生又问道:既然干电池是原电池的应用,为什么干电池能使小电灯泡发光,而原电池则不能?干电池和原电池有没有其他的差别?为解答学生的困惑,我和学生一道分析,并用实验探索方法进行一次干电池与原电池的教学课外

2、实验活动，从实验中分析原电池不能直接应用与生活中的关键因素。分别取175 mL氯化铵饱和溶液于两个烧杯中,插入Zn-Cu、Zn-石墨棒组成的正负电极,外电路接上小氖管(如图1、2);小氖管连接干电池。 图1实验装置 图2实验装置 图3实验装置二、分析 实验观察到,在原电池的正极周围都产生了相同的现象:大量气泡。气泡的生成逐渐阻碍了正极与电解质溶液的接触,使电子不能顺畅的流动,导线中就没有电子定向流动,小氖管不能发光,这种现象称为“极化”,即产生了“内电阻”。而干电池能使小氖管发亮,说明电子能顺畅的流动,导线中有电子定向流动,这样就把化学能转变为电能了，那么干电池肯定有能够消除产生气泡的物质，才

3、能够使氖管持续不断的发光。那么干电池能消气泡的物质有哪些，理论依据是什么，咱们以1号干电池为例:在干电池生产中,于正极(石墨棒)周围填充了把气泡消除掉的物质。依盐类水解原理,氯化铵溶液显弱酸性,从而可以推断:正极周围的气泡是H2。所发生的正极反应为:2NH4+2e=2NH3+H2;干电池里消除H2的物质应是氧化性物质,用反应式表示为:H2+氧化剂=还原产物+H2O。换言之,采用的氧化剂在常温下应有较强的氧化性,才能把H2氧化。那么,在生产中如何选用价廉、制取方便,又符合科学原理的除去氢气的氧化剂呢?下面从不同角度对这一问题进行实验探索。三、实验 为拓宽学生的思维空间,展现科学的研究思路,采用不

4、同角度、不同途径的研究方法。指导学生用实验方法寻找最佳的去氢气的途径或试剂。实施过程是(13项的实验观察记录在表1、表2中):1.从改变正、负极的距离和增大正、负极面积探讨消除“内电阻”的效果。 如图4所示,外电路接上小氖管,把插入在饱和氯化铵溶液中的正、负极距离分别从6 cm逐渐缩短至2cm。 如图5所示,铜片和锌片增加为各2片,用导线连接并固定于饱和氯化铵溶液中,外电路接上小氖管。 图4 实验装置 图5 实验装置2.用活性炭做消除“内电阻”试剂的实验如图6所示,称量7 g活性炭装入小布袋中,中央插上石墨棒,用纱线扎紧袋口,形成高约6cm的药柱,用导线连上发光管和锌片,插入饱和氯化铵溶液中。

5、 图6 实验装置 图7 实验装置3.用金属氧化物做消除“内电阻”试剂的实验 把上面实验的活性炭分别换成氧化铁14g和二氧化锰12 g再同上作实验。 实验操作和实验效果列于下列表1和表2中。表一、 实验操作、效果与评价表2 除氢剂的效果与评价 4.用二氧化锰和活性炭的混合物做消除“内电阻”试剂的实验 如上操作,小布袋中装的是6 g二氧化锰和315 g活性炭的混合物,实验装置如图7。 实验现象:发光管保持发亮约15 min。可见,用二氧化锰和活性炭的混合物作为除去氢气试剂效果最好、也最合算。这里既有其科学原理:2MnO2+H2=Mn2O3+H2O,又符合经济效益。这一点上我们从制作干电池的原材料上

6、也能体现。 生产中,制作干电池的材料是:锌、石墨棒(带铜帽),NH4Cl,ZnCl2,MnO2,活性炭,淀粉糊。干电池总反应式是:2Zn+4NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)4Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O 四、结论 从实验活动可知:如何消除正极中产生的氢气泡,我们可以从原电池材料上来优先考虑,如增大(缩短)正负极的接触面积(距离),使氢气消失,实验证明是不恰当的思路;当采用吸附剂时,有一定效果,但效果没有持续性;用金属氧化物的高价态化合物作氢气的氧化剂时,有的氧化物不适应,如Fe2O3,有的氧化物适应,如MnO2;当把具有吸附作用的活性炭和有氧化作用的二氧化锰混合做消除氢气的试剂

7、时,效果最佳。客观上,科学的研究过程就是上述实验所展现的过程,对于一个有应用意义的产品的诞生,都是从科学原理到生产应用的最优化的选择过程,这就是科学的研究方法。 五、意义和思考 实验对从原电池到干电池生产中如何可消除“内电阻”试剂选定只做定性探讨。通过实验活动,把学生掌握的理论知识引导到生产应用中去,从而解答了学生在课堂学习上的疑问,是对教材知识内容的延伸和挖掘,学生学得生动活泼,学以致用,学有新鲜感,获得实验成功的喜悦并得到极大的鼓励,从情感上更快、更好地融入到化学学习的情景中。实验活动的模式是:问题质疑-问题展现-分析释疑-实验探索-理论认识。这是教师依据教学目标预先设计好的一系列探索步骤,引导和激发有探索心态的学生通过实验展现问题,动手实验,分析释疑,实现以“疑”导“思”,以“思”求“知”的活动过程。它充分调动学生的感官和思维,从感知现象开始,由表及里,由浅入深地获得更高层次的理论知识，把知识与实际工业生产联系起来，促进学生在实验中获得成就感，更能促进学生学