有关原电池的研究性学习案例设计

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1、有关原电池的硏究性学习案例设计摘要：1研究目的及意义在中学化学实际教学的综合练习中，常常涉及有关原电池的工作原理等方面一系列问题。特别是随着科学技术的飞速1硏究目的及意义在中学化学实际教学的综合练习中，常常涉及有关原电池的工作原理等方面一系列问题。特别是随着科学技术的飞速发展和人民生活水平的不断提高，电池的应用范围越来越广泛。当今的电池工业已能制造出各种各样的实用电池，广泛应用于日常生活和科学技术的各个层面。本课题案例适用于高中二年级学习了第三章第四节之后。教师在学生已有知识基础上实现知识的迁移拓展，使学生巩固掌握原电池的工作原理，认识各种常用原电池的基本构造。在硏究过程中，提高学生

2、的科学素养，培养学生的相互配合、相互合作的团队精神。2活动准备⑴提前一周通知学生收集各种常见电池或图片作为标本，包括干电池、可充电电池、钮扣电池、海水电池、燃料电池、太阳电池等。(2)成立研究小组。编组方式可根据学生的特长自由组合，教师也可有目的地安排。小组定员：为了便于交流、沟通与协作，并根据资料、信息分类查询的需要，把全班分成5个小组，每小组10人左右。各小组负责研究的子课题分别为：干电池、可充电电池、钮扣电池、海水电池、燃料电池、太阳电池。各小组硏究的子课题内容主要为：基本构造、工作原理和应用范围。小组分工：每小组选岀一名同学做课题负责人，小组成员按照特长、爱好、性格进行分工。

3、3活动过程(1)聘请电化学方面的专家为同学做电池方面的报告。(2)学生走访相关方面的专家、到有关部门做调查，做好记录；到市电池工业部门了解相关方面知识。(3)到图书馆、资料室或上网查询有关电池知识的资料。4资料汇总(1)各小组查完资料后，组长组织本组同学汇报各自的硏究结果,并请指导教师给予相应指导。(2)小组内部将确认的结果进行筛选、分类、整理，并写岀初步的调查报告。(2)小组间进行调查报告的交流、硏讨和评价，向其他组征求修改初稿的意见，并认真对待他人意见^建议,写岀修改稿。5硏究成果汇报5.1小组成果各小组写岀自己的调查报告，并在全班交流，班组编制一期墙报展岀各小组的研究成果。5.

4、2集体成果将各小组的硏究结论进行汇总，岀示一份大家认可的调查报告，得岀课题结论。5.2.1干电池(以锌¥孟干电池为例)(1)基本构造：干电池以锌皮制成的圆筒形外壳作负极，顶端附有铜帽的石墨碳棒作正极，它的周围用石墨和二氧化猛的混合物填充固定。正极和负极间装入氯化锌和氯化披的水溶液作为电解质，为了防止溢岀，用浆糊制成糊状物。(2)工作原理：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O负极：Zn-2e=Zn2+正极：2NH4++2e=2NH3+H2z2MnO2+H2=Mn2O3+H2O(3)应用范围：干电池是应用于工农业生产及人民生活中最普遍的一种电池。普通锌¥孟

5、电池生产工艺简单、成本较低，深受人民欢迎，但其电池容量和放电时间均不如碱性锌¥孟电池。另外，干电池对环境影响较大，一节1号电池烂在地里，它的溶出物可使1m2的土壤丧失农用价值。5.2.2可充电电池(以氢¥臬电池为例)(1)基本构造：氢镇电池的正极板材料为NiO(OH),负极板材料为吸氢合金。电解液通常用30%的KOH水溶液，隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。(2)工作原理：1/2H2+NiO(OH)=Ni(OH)2负极：1/2H2-e+OH-=H2O正极：NiO(OH)+e+H2O=Ni(OH)2+OH-(3)应用范围：氢¥臬电池是一种新型碱性可充电电池。因充放电循环使用寿命较

6、长，适用于快速充电和大电流放电，减少了其它充电电池中存在的"记忆效应〃问题。目前，氢镰电池等小型可充电电池已经占电池总产值的55%左右，已广泛应用于摄像机、移动电话、无绳电话、对讲机、笔记本电脑、各种便携式设备电源和电动工具中。但是，由于充电电池含有重金属元素，如将废旧电池和生活垃圾一起填埋，其重金属物质会污染地下水，进而污染海洋生物、农作物，最终将危害人类。5.2.3钮扣电池(以银锌电池为例)(1)基本构造：银锌钮扣电池是用不锈钢制成的，由正极壳、负极盖、KOH电解质溶液、绝缘密封圈、Ag2O和石墨组成的正极活性材料、锌汞合金组成的负极活性材料、隔离膜等部分组成。(2)工作原理：A

7、g2O+Zn=2Ag+ZnO负极：Zn(Hg)+2OH-2e=ZnO+H2O+Hg正极:Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH・(3)应用范围：由于钮扣电池体积小、重量轻、耗电最小,因此被广泛应用于电子表、电子计算器、钟表、数码相机等微型精密仪器中。但是，纽扣电池对环境的危害较大。经调查，一粒钮扣电池能使60万升水被污染而无法饮用。5.2.4海水电池(1)基本构造：海水电池以海水为电解质溶液，以铝合金为负极，金属(Pt/Fe)为正极，靠海水中的溶解氧使铝不