學(xué)以致用，知行并進(jìn)
——家庭自制化學(xué)電池實(shí)驗(yàn)

王榕妹

（福建省南平第一中學(xué) 福建 南平 353000）

《化學(xué)（必修）》第二冊(cè)（山東科學(xué)技術(shù)出版社2020年7月第31 版）第二章第二節(jié)“化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化”，介紹了氫氧燃料電池，并以“鋅-銅原電池”為例介紹了原電池的工作原理及設(shè)計(jì)原電池的基本思路。筆者指導(dǎo)學(xué)生利用熟悉的氧化還原反應(yīng)和普通的家用材料自制化學(xué)電池，讓學(xué)生將所學(xué)化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生活，真實(shí)體驗(yàn)化學(xué)源于生活又服務(wù)于生活，感受化學(xué)學(xué)科的魅力。在此與各位同行分享幾組家庭化學(xué)電池。

一、簡(jiǎn)易氫氧燃料電池［1］

實(shí)驗(yàn)用品：飲料瓶、柱狀塑料桶、鉛筆芯、導(dǎo)線、手機(jī)充電器、碳酸氫鈉、LED小燈。

實(shí)驗(yàn)操作：飲料瓶剪出兩個(gè)小孔，正好可以插入兩個(gè)柱狀塑料桶，柱狀塑料桶的蓋上各鉆出一個(gè)鉛筆芯大小的小孔，將柱狀塑料桶放入飲料瓶的兩個(gè)孔中，并用熱熔膠密封好接縫處，做成一個(gè)U 型管。水中加入碳酸氫鈉以增強(qiáng)導(dǎo)電性，自制的U型管中注滿水，擰好瓶蓋。鉛筆芯的一端纏好導(dǎo)線，另一端從小孔伸入U(xiǎn) 型管，并用熱熔膠密封好兩個(gè)小孔，將兩根導(dǎo)線的另外一端與手機(jī)數(shù)據(jù)線相連（圖1），并在飲料瓶上鉆出一個(gè)排液孔（圖2）。連接電源，電解12個(gè)小時(shí)后，在兩極收集到氫氣與氧氣的體積比，接近理論值2∶1。斷開電源，拆去手機(jī)數(shù)據(jù)線，用導(dǎo)線連接LED小燈，形成閉合回路，小燈亮了（圖3）。

圖1 電解水裝置

圖3 氫氧燃料電池

二、原電池

1.水果電池

實(shí)驗(yàn)用品：番茄、檸檬、梨、蘋果、土豆、導(dǎo)線、鋅片、銅片、LED小燈。

實(shí)驗(yàn)操作：將以上水果切成小塊，彼此之間用導(dǎo)線將銅片和鋅片連接起來(lái)，兩端的電線同時(shí)連接在一個(gè)LED 小燈上，小燈發(fā)亮（圖4）、（圖5）、（圖6）、（圖7）、（圖8）。

圖4 番茄電池

圖5 檸檬電池

圖6 梨電池

圖7 蘋果電池

圖8 土豆電池

2.白醋電池

實(shí)驗(yàn)用品：白醋、鐵釘、導(dǎo)線、冰格、LED小燈。

實(shí)驗(yàn)操作：用小刀小心地將銅芯導(dǎo)線兩端的絕緣皮剝掉，剪下約5厘米長(zhǎng)的銅芯，再將銅芯緊緊纏繞在鐵釘?shù)囊欢耍貜?fù)做7個(gè)。做好的鐵釘和銅芯交替放在冰格中，往冰格中加入白醋至沒(méi)過(guò)金屬，最后將LED 小燈放在冰格中，使其形成一個(gè)閉合回路，小燈亮了（圖9）。

圖9 白醋電池

3.硬幣電池

實(shí)驗(yàn)用品：五角或一元硬幣、白醋、食鹽、硬紙皮、鋁箔、LED小燈。

實(shí)驗(yàn)操作：向白醋中加入食鹽至飽和狀態(tài)作電解質(zhì)溶液，將硬紙皮和鋁箔剪成硬幣大小，并放入電解質(zhì)溶液中浸泡25 min。將鋁箔、浸泡好的硬紙皮、硬幣按（圖10）順序疊成一組硬幣組，三組以上硬幣堆砌，LED 小燈的兩極分別與鋁箔與硬幣接觸，小燈亮了（圖11）、（圖12）、（圖13）。

圖10 硬幣組順序

圖11 硬幣原電池俯視圖

圖12 硬幣原電池側(cè)面圖

圖13 硬幣原電池

4.微型原電池

（1）鋁箔—石墨—飽和食鹽水原電池

實(shí)驗(yàn)用品：鋁箔、鉛筆芯、食鹽、電流表、導(dǎo)線、廚房用紙。

實(shí)驗(yàn)操作：廚房用紙浸泡在飽和食鹽水中打濕，包裹三分之二鉛筆芯，再用鋁箔紙將廚房用紙的部分全部包裹起來(lái)，鉛筆芯和鋁箔紙分別與導(dǎo)線相連，導(dǎo)線另一端分別連接電流表，形成閉合回路，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)（圖14）。

圖14 鋁箔—石墨—飽和食鹽水原電池

（2）鎂-銅-白醋原電池

實(shí)驗(yàn)用品：鎂條、銅片、白醋、食鹽、砂紙、電流表、導(dǎo)線、廚房用紙。

實(shí)驗(yàn)操作：廚房用紙浸泡在白醋中打濕，分開置于盤子中，另取一小片廚房用紙?jiān)陲柡褪雏}水中浸濕后，放在白醋打濕的廚房用紙之間作鹽橋，取打磨好的鎂條和銅片分別放在白醋打濕的廚房用紙上，將電流表連接的導(dǎo)線的另一端，分別與鎂條、銅片接觸，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)（圖15）。

圖15 鎂-銅-白醋原電池

（3）鋁箔-銅-碳酸氫鈉溶液原電池

實(shí)驗(yàn)用品：鋁箔、銅片、碳酸氫鈉、電流表、導(dǎo)線、廚房用紙。

實(shí)驗(yàn)操作：廚房用紙浸泡在飽和碳酸氫鈉溶液中打濕，將鋁箔和銅片放在打濕的廚房用紙上，導(dǎo)線連接形成閉合回路，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)（圖16）。

圖16 鋁箔-銅-碳酸氫鈉溶液原電池