《废旧电池的回收利用》研究性学习案例

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1、《废旧电池的回收利用》研究性学习案例首峰中学化学教研组陈燕娇一、研究案例的背景：环境是人类生存和发展的基本条件，是物质文明建设的基础。环境污染和生态破坏，工作和生活环境质量恶化，威胁着人民群众的健康。保护环境，实质就是保护物质生产活动持续稳定、协调发展的物质基础。一粒小小的钮扣电池可污染600立方米水，相当于一个人一生的饮水量；一节干电池可污染12立方米水、一立方米土壤，并造成永久性公害……人们在日常生活中，使用过的废旧干电池，一直没有得到很好的回收利用，造成了浪费，也污染了环境。其实，被废弃的干电池，其锌壳只损耗了一小部分，二氧化锰也

2、只起了一点氧化的作用，碳粉、石墨棒和铜帽还远远没有被消耗。如果能加以回收和利用，就具有很好经济效益和社会效益。二、研究的目的意义：①了解原电池的反应原理，初步掌握科学研究的基本方法；②了解干电池的基本结构；③明确废物分类回收的意义，增强环保意识。三、研究的主要内容：①查阅资料，明确干电池的基本反应原理，巩固原电池原理的相关知识。②通过解剖废干电池，了解干电池的结构，并绘制干电池的结构图。③将解剖废干电池得到的废物分类回收提纯，提高实验技能，增强环保意识。四、研究的步骤：①阅读教材中相关内容，查阅相关文献资料，明确干电池基本反应原理。②根

3、据反应原理和相关资料介绍，结合实物绘制干电池结构原理图。③解剖几个废干电池，验证绘制的结构原理图的正确性，并作适当修改。④根据解剖废干电池得到的废物种类进行分类提纯回收，写出实验报告。⑤撰写研究心得和废物分类回收利用的重要意义等方面的论文。五、教学过程化学电池的原理化学电源是一种直接把化学能转变为电能的装置，习惯上称作电池。电池由正极、负极、电解质、隔膜和容器五个部分组成，其中最主要的是正极、负极和电解质三个部分。一般地，电池放电时，负极上总是发生氧化反应，并放出电子；而正极上总是获得电子，发生还原反应。但有些电池的反应，并不都是按氧化

4、还原反应进行，而是以“嵌入—脱嵌”的方式进行。1．构成原电池的条件（1）电极材料是由活性物质与导电极板所构成，所谓活性物质是指在电极上可进行氧化还原的物质。两电极材料活性不同，在负极上发生氧化反应；正极上发生还原反应。（2）电解液：含电解质（3）构成回路。2．原电池正负极的确定将铜锌两种金属放在电解质溶液中，用导线连接，便构成原电池的两极，如图1．由于Cu、Zn两种金属电势高低不同，所以存在着电势差．电子总是从低电势的极流向高电势的极．电势的高低一般可根据金属的活泼性确定：金属越活泼其电极电势就越低，金属越不活泼其电极电势就越高．由于锌

5、比铜活泼，所以电子总是从锌极流向铜极．电化学上把电子流出的极定为负极，流入的极定为正极．如图1.所示，锌为负极，铜为正极。电极反应：负极：Zn-2e-→Zn2+正极：2H+＋2e-→H2以上介绍了铜——锌原电池，我们也可以利用同样的原理，把其他的氧化还原反应设计成各种不同的电池。在这些电池中，一般都用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子；在电池内部，两极之间填充电解液。放电时，负极上的电子通过导线流向用电器，从正极流回电池，形成电流。图1.铜锌原电池原理图2.干电池原理示意图下

6、面，简单介绍一种比较常见的电池——干电池。手电筒中的干电池一般是普通的锌—锰干电池，它的结构和反应原理如下：锌—锰电池内的主要反应：负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极（碳棒）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H20总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2干电池的外壳是金属锌，作负极，中心碳棒（石墨）是正极，碳律周围由一层纸质包裹的黑色物质，这是石墨粉和二氧化锰的混合物，纸质和锌壳之间填满了糊状白色电解液，其成分是氯化铵、氯化锌和淀粉糊。干电池放电主要是通过锌筒上失

7、去电子，而被氧化成Zn2+而进入电解质溶液中，电解质溶液中的NH4+获得电子被还原成NH3，从而使灯泡在电子转移的过程中获得电能而发光。化学电池的种类化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置。化学电池的主要部分是电解质溶液，和浸在溶液中的正极和负极，使用时将两极用导线接通，就有电流产生，因而获得电能。化学电池放电到一定程度，电能减弱，有的经充电复原又可使用，这样的电池叫蓄电池，如铅蓄电池、银锌电池等；有的不能充电复原，称为原电池，如干电池、燃料电池等。下面介绍化学电池的种类：1．干电池：普通锌锰干电池的简称，在一般手电筒中使用锌锰干电

8、池，是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根碳棒作正极，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质