水果電池實驗探究

有人斷言，梨、蘋果、橙子、西紅柿等水果中含有酸性離子，凡是酸性水果都能發電。兩種電化學活性不同的金屬，一起插入上述水果中時，金屬性更活潑的金屬能與水果中的酸性物質氫離子發生置換反應失去電子，從而形成電流。真的是這樣嗎？

一、問題的提出

在人教版《普通高中課程標準實驗教科書 化學2》“化學能與電能”一節的教學內容中安排了實踐活動“利用水果如蘋果、檸檬或番茄等制作原電池”。那么，如何才能做成一個效果較好的水果電池呢？影響水果電池的電流的因素究竟有哪些呢？依據新課程的理念，我們把教材中的實踐活動設計成了實驗探究活動。用生活中的物質進行探究，既能引起學生濃厚的興趣，培養學生的探究意識，又加強了化學與生活的聯系。

二、探究目的

(1)鞏固原電池的原理及形成條件；

(2)認識影響水果電池產生電流大小的因素；

(3)形成多角度思考問題的習慣；

(4)加強化學與生活的聯系。

三、理論分析及假設

水果中含有大量糖類、蛋白質、生物酸等物質，其中的生物酸起電解質的作用。往水果中插入不同金屬電極并用導線連接起來，會有電子的轉移，產生電流，形成水果電池。根據原電池的原理及形成條件，假設水果電池所產生的電流大小與水果本身即水果中所含的電解質溶液有關，與電極材料及電極之間的距離有關。

四、實驗用品

電流計、導線、銅片、鋅片、石墨棒、蘋果、西紅柿、土豆、黃瓜等。

五、實驗探究

（1）分組實驗：①學生根據原電池原理設計不同的水果電池，電極材料及電極之間的距離相同。

②用相同的水果，電極之間的距離相同，而選用不同的電極材料。

③用相同的水果及電極材料，電極之間的距離不同。

（2）然后用電流計分別測出各種電池的電流大小。

（3）組織學生討論：①不同水果對電池電流的影響。

②不同電極對水果電池產生電流的影響；

③電極間距離對水果電池電流的影響。

六、現象與結論

通過以上的實驗探究，總結出水果本身、電極材料及電極間的距離對水果電池產生的電流的影響。

(1)不同的水果連接成的水果電池產生的電流大小不一樣，這與水果中所含的電解質溶液有關。

(2)用Cu-Zn或活潑金屬與碳棒作為水果電池的電極，效果較好。

(3)電極間的距離越小，水果電池的電流越大，但電極距離太近易導致短路。

通過這次探究活動，學生獲得了很大的收獲：（1）知道了水果電池的電壓跟水果的種類、插入水果的金屬片的材料、金屬片插入水果的深度和距離、水果的溫度等有明顯的關系；（2）實驗中，培養了學生動手能力和發現問題、解決問題的能力，激發了學生學習的興趣；（3）使學生明白了在科學研究中必須要有堅持不懈的精神，體會到了科學研究的艱辛；（4）使學生初步學會了控制變量法、比較法等科學研究的方法；（5）使學生明確：科學研究必須堅持實事求是、認真踏實、團結協作的科學態度，為學生今后的學習、探究奠定了基礎。

七、評價與反思

1.為何用西紅柿做電解質產生的電流最大

猜想：由于西紅柿汁的pH小，即酸性強。

進行實驗：用pH試紙分別測西紅柿、橙子、蘋果、梨的酸堿度。

實驗結果：西紅柿、蘋果、梨的酸堿度幾乎一樣。

實驗分析：與猜想不符，可能是由于西紅柿中的果汁多，因此電解質濃度較大，電流強度也就比較大。

2.西紅柿做電解液時，電子為何從鐵絲流向銅絲

借用干電池將導線一端接上電池的外皮即負極，另一端接上電池的正極即碳棒，觀察指針偏轉方向，發現指針向右偏轉。然后將鐵絲和銅絲分別插入西紅柿中，觀察到指針仍向右偏轉。證明電子總是由活潑金屬流向相對不活潑的金屬或碳棒，而與用什么電解質無關。

通過本次實驗探究，學生認為一般瓜果都能發電，但不同的瓜果，所產生的電壓或電流是不同的；水果電池能否做成功，與其選用的電極材料關系很大；同一個水果，在使用不同材料作電極時，其產生的電壓有較大的區別。

根據對電極材料的探究，學生認為，如果有更好的電極，水果電池一定會有發展的前途。在探究過程中，值得學生思考的另一個新問題是：怎樣選取合適的材料才能大幅度提高水果電池的電流和電壓？只有解決了這一問題，水果電池才能具有較高的使用價值，而不僅僅體現在實驗驗證的層面。在實驗中學生還發現，水果電池產生的電流是不穩定的，怎樣才能讓其穩定等問題，都需要在今后的學習中加以探究。這次富有情趣的探究活動，的確讓學生拓寬了視野，觸及了許多課本上不曾涉及的知識，學生動手能力、探究能力和綜合素質都得到了明顯的提高；團隊合作意識和不懼困難、吃苦耐勞的精神都得到了明顯的加強。這是一次成功的探究和體驗過程。

(責任編輯 廖銀燕）