運(yùn)用手持技術(shù)探究影響原電池效率的主要因素

胡華國　黃雪　吳宣東

摘要：利用手持技術(shù)通過測定原電池電流的變化，探究鹽橋、電解質(zhì)溶液濃度和電極材料對原電池效率的影響。由于手持技術(shù)分析儀結(jié)合計(jì)算機(jī)繪制變化曲線，直觀呈現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而使學(xué)生對影響原電池效率的主要因素具有直觀和準(zhǔn)確的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：手持技術(shù)；原電池效率；影響因素；實(shí)驗(yàn)探究

文章編號：1008-0546（2014）10-0079-02 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

手持技術(shù)，又稱傳感技術(shù)，是由數(shù)據(jù)采集器、傳感器和配套的軟件組成的定量采集各種常用數(shù)據(jù)并能與計(jì)算機(jī)連接的實(shí)驗(yàn)技術(shù)系統(tǒng)[1]。手持技術(shù)通過對實(shí)驗(yàn)體系中某種或某幾種物理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，應(yīng)用于化學(xué)本質(zhì)問題的研究。同時(shí)該設(shè)備具有輕巧便攜、操作方便、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測等優(yōu)點(diǎn)；既能調(diào)動(dòng)學(xué)生的科研熱情、通過親自操作培養(yǎng)其探究精神，也可與多媒體聯(lián)用使教師輕松完成演示實(shí)驗(yàn)[2-3]。

原電池是高中化學(xué)選修4（人教版）第四章中第一節(jié)的內(nèi)容，其中“鹽橋”的引入是本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)之一。在教學(xué)中教師應(yīng)該注重理論分析與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合，才能使學(xué)生更好的掌握該知識點(diǎn)。本研究應(yīng)用手持技術(shù)探究影響原電池效率的主要因素，可以使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲得直觀、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，并通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析總結(jié)輕松掌握該知識點(diǎn)。由于學(xué)生得到的不僅是結(jié)果，而且有過程，從而有利于提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

現(xiàn)行新課程教材中介紹原電池相關(guān)知識時(shí)，主要側(cè)重于講授原電池的工作原理，強(qiáng)調(diào)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電、電子產(chǎn)生及其在導(dǎo)線中流動(dòng)形成回路。學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)，在用相同量程的電流計(jì)探究原電池工作原理時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度不一致，帶著這個(gè)疑惑，我們用電流計(jì)進(jìn)行多方面的測定，得出原電池在工作時(shí)產(chǎn)生的電流強(qiáng)度與電極材料的金屬活潑性差距和電解質(zhì)溶液濃度有關(guān)。一般來說，電池材料的金屬活潑性差距越大、電解質(zhì)溶液溶度越大，產(chǎn)生的電流強(qiáng)度越大，反之越小。為了快速、直觀地顯示原電池在工作時(shí)電流強(qiáng)度的變化情況，我們借助手持技術(shù)有助于學(xué)生對原電池工作原理進(jìn)行全面深入的理解。

二、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與操作

1. 用電流傳感器測量單液原電池的電流

2. 使用鹽橋后，用電流傳感器測量雙液原電池的電流

兩個(gè)燒杯分別裝有1.0 mol·L-1稀硫酸和3.0 mol·L-1稀硫酸，浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉作為鹽橋；用電流傳感器連接鋅片、銅片，采集數(shù)據(jù)，用軟件分析數(shù)據(jù)并以時(shí)間為橫軸，電流為縱軸作圖。

3. 原電池效率影響因素——電解質(zhì)溶液濃度

（1）連接實(shí)驗(yàn)裝置、數(shù)據(jù)采集器及電流傳感器，打開計(jì)算機(jī)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)。點(diǎn)擊“通用軟件”，系統(tǒng)自動(dòng)識別所接入的傳感器，并顯示電流值。

（2）在井穴板中依次滴加4～5mL濃度各為1.0 mol·L-1 ZnSO4、1.0 mol·L-1 H2SO4，在依次插入事先用砂紙擦凈并用水沖洗、擦干的鋅片、銅片（5mm×20mm），最后用浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉連接兩種溶液。

（3）在井穴板中依次滴加4-5mL濃度各為1.0 mol·L-1 ZnSO4、3.0 mol·L-1 H2SO4，在依次插入事先用砂紙擦凈并用水沖洗、擦干的鋅片、銅片（5mm×20mm），最后用浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉連接兩種溶液。

4. 原電池效率影響因素——電極材料

（1）連接實(shí)驗(yàn)裝置、數(shù)據(jù)采集器及電流傳感器，打開計(jì)算機(jī)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)（圖2）。點(diǎn)擊“通用軟件”，系統(tǒng)自動(dòng)識別所接入的傳感器，并顯示電流值。

（2）井穴板中依次滴加4～5 毫升濃度各為1.0 mol·L-1 ZnSO4溶液、1.0 mol·L-1 H2SO4溶液，在依次插入事先用砂紙擦凈并用水沖洗、擦干的鋅片、銅片（5mm×20mm），最后用浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉連接兩種溶液。

（3）井穴板中依次滴加4～5 mL濃度各為1.0 mol·L-1 MgSO4溶液、1.0 mol·L-1 H2SO4溶液，在依次插入事先用砂紙擦凈并用水沖洗、擦干的鎂條、銅片（5mm×20mm），最后用浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉連接兩種溶液。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

1. 由圖3所示，電流在五分鐘內(nèi)迅速從0.262 A衰減到0.095 A。分析原因可能有兩個(gè)：一是鋅片與硫酸因?yàn)橹苯咏佑|發(fā)生氧化還原反應(yīng)，二是鋅片本身不純；在鋅片上形成了原電池導(dǎo)致化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而得出單液原電池的工作效率低。

2. 如圖4可知鹽橋的使用，使電流在較長的時(shí)間不發(fā)生衰減，維持在0.006A，得到持續(xù)、穩(wěn)定的電流。

3. 如圖5曲線說明，電流強(qiáng)度的大小與電解質(zhì)溶液濃度大小有關(guān)，電解質(zhì)濃度為1.0 mol·L-1 H2SO4對應(yīng)的電流值為0.006A；而電解質(zhì)濃度為3.0 mol·L-1 H2SO4對應(yīng)的電流值為0.012A。可見，電解質(zhì)溶液濃度越大，產(chǎn)生的電流強(qiáng)度越大。

4. 通過圖6曲線可知：鋅片為電池材料對應(yīng)的電流為0.006A，鎂條為電極材料對應(yīng)的電流為0.020A。可見，雙液原電池電流強(qiáng)度大小與電極材料的金屬活潑性有關(guān)，一般來說，電池材料的金屬活潑性差距越大，產(chǎn)生的電流強(qiáng)度越大。

五、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的意義

本實(shí)驗(yàn)借助手持技術(shù)，用電流傳感器探究原電池效率的主要因素——鹽橋、電解質(zhì)溶液濃度和電極材料，得到比較滿意的結(jié)果。同時(shí)選用井穴板作為原電池裝置具有裝置簡單（可代替多個(gè)燒杯），浸泡飽和KCl溶液的海綿可代替制作復(fù)雜的鹽橋，測量快速，節(jié)省試劑，便于操作，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。此次實(shí)驗(yàn)探究有幸獲得全國第三屆“威尼爾”（Vernier）杯化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用及創(chuàng)新設(shè)計(jì)展評一等獎(jiǎng)；同時(shí)探究過程應(yīng)用到教學(xué)中，獲得2013年安徽省高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課評比一等獎(jiǎng)。如果我們能繼續(xù)將手持技術(shù)運(yùn)用于中學(xué)課堂，教師即可借助可感的實(shí)驗(yàn)儀器與清晰的曲線讓學(xué)生理解抽象的理論知識，相信能取得較好的教學(xué)效果[4-5]。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢揚(yáng)義.手持技術(shù)在化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用與建模研究[M].北京：科學(xué)出版社，2009

[2] 俸皇.淺談手持技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)[J].基礎(chǔ)教育研究，2007，（4）37-38

[3] 王祖浩，王磊.化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）解讀[M].武漢：湖北教育出版社，2004：212

[4] 王磊，魏銳，范林.傳感技術(shù)——化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究手冊.北京：北京師范大學(xué)出版社，2008：61-62，64-67

[5] 錢揚(yáng)義，杜永鋒，李佳，等.掌上實(shí)驗(yàn)室（Lab in Hand）的特點(diǎn)及其功能[J].電化教育研究，2003，（10）59-62endprint

摘要：利用手持技術(shù)通過測定原電池電流的變化，探究鹽橋、電解質(zhì)溶液濃度和電極材料對原電池效率的影響。由于手持技術(shù)分析儀結(jié)合計(jì)算機(jī)繪制變化曲線，直觀呈現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而使學(xué)生對影響原電池效率的主要因素具有直觀和準(zhǔn)確的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：手持技術(shù)；原電池效率；影響因素；實(shí)驗(yàn)探究

文章編號：1008-0546（2014）10-0079-02 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

手持技術(shù)，又稱傳感技術(shù)，是由數(shù)據(jù)采集器、傳感器和配套的軟件組成的定量采集各種常用數(shù)據(jù)并能與計(jì)算機(jī)連接的實(shí)驗(yàn)技術(shù)系統(tǒng)[1]。手持技術(shù)通過對實(shí)驗(yàn)體系中某種或某幾種物理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，應(yīng)用于化學(xué)本質(zhì)問題的研究。同時(shí)該設(shè)備具有輕巧便攜、操作方便、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測等優(yōu)點(diǎn)；既能調(diào)動(dòng)學(xué)生的科研熱情、通過親自操作培養(yǎng)其探究精神，也可與多媒體聯(lián)用使教師輕松完成演示實(shí)驗(yàn)[2-3]。

原電池是高中化學(xué)選修4（人教版）第四章中第一節(jié)的內(nèi)容，其中“鹽橋”的引入是本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)之一。在教學(xué)中教師應(yīng)該注重理論分析與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合，才能使學(xué)生更好的掌握該知識點(diǎn)。本研究應(yīng)用手持技術(shù)探究影響原電池效率的主要因素，可以使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲得直觀、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，并通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析總結(jié)輕松掌握該知識點(diǎn)。由于學(xué)生得到的不僅是結(jié)果，而且有過程，從而有利于提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

現(xiàn)行新課程教材中介紹原電池相關(guān)知識時(shí)，主要側(cè)重于講授原電池的工作原理，強(qiáng)調(diào)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電、電子產(chǎn)生及其在導(dǎo)線中流動(dòng)形成回路。學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)，在用相同量程的電流計(jì)探究原電池工作原理時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度不一致，帶著這個(gè)疑惑，我們用電流計(jì)進(jìn)行多方面的測定，得出原電池在工作時(shí)產(chǎn)生的電流強(qiáng)度與電極材料的金屬活潑性差距和電解質(zhì)溶液濃度有關(guān)。一般來說，電池材料的金屬活潑性差距越大、電解質(zhì)溶液溶度越大，產(chǎn)生的電流強(qiáng)度越大，反之越小。為了快速、直觀地顯示原電池在工作時(shí)電流強(qiáng)度的變化情況，我們借助手持技術(shù)有助于學(xué)生對原電池工作原理進(jìn)行全面深入的理解。

二、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與操作

1. 用電流傳感器測量單液原電池的電流

2. 使用鹽橋后，用電流傳感器測量雙液原電池的電流

兩個(gè)燒杯分別裝有1.0 mol·L-1稀硫酸和3.0 mol·L-1稀硫酸，浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉作為鹽橋；用電流傳感器連接鋅片、銅片，采集數(shù)據(jù)，用軟件分析數(shù)據(jù)并以時(shí)間為橫軸，電流為縱軸作圖。

3. 原電池效率影響因素——電解質(zhì)溶液濃度

（1）連接實(shí)驗(yàn)裝置、數(shù)據(jù)采集器及電流傳感器，打開計(jì)算機(jī)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)。點(diǎn)擊“通用軟件”，系統(tǒng)自動(dòng)識別所接入的傳感器，并顯示電流值。

（2）在井穴板中依次滴加4～5mL濃度各為1.0 mol·L-1 ZnSO4、1.0 mol·L-1 H2SO4，在依次插入事先用砂紙擦凈并用水沖洗、擦干的鋅片、銅片（5mm×20mm），最后用浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉連接兩種溶液。

（3）在井穴板中依次滴加4-5mL濃度各為1.0 mol·L-1 ZnSO4、3.0 mol·L-1 H2SO4，在依次插入事先用砂紙擦凈并用水沖洗、擦干的鋅片、銅片（5mm×20mm），最后用浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉連接兩種溶液。

4. 原電池效率影響因素——電極材料

（1）連接實(shí)驗(yàn)裝置、數(shù)據(jù)采集器及電流傳感器，打開計(jì)算機(jī)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)（圖2）。點(diǎn)擊“通用軟件”，系統(tǒng)自動(dòng)識別所接入的傳感器，并顯示電流值。

（2）井穴板中依次滴加4～5 毫升濃度各為1.0 mol·L-1 ZnSO4溶液、1.0 mol·L-1 H2SO4溶液，在依次插入事先用砂紙擦凈并用水沖洗、擦干的鋅片、銅片（5mm×20mm），最后用浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉連接兩種溶液。

（3）井穴板中依次滴加4～5 mL濃度各為1.0 mol·L-1 MgSO4溶液、1.0 mol·L-1 H2SO4溶液，在依次插入事先用砂紙擦凈并用水沖洗、擦干的鎂條、銅片（5mm×20mm），最后用浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉連接兩種溶液。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

1. 由圖3所示，電流在五分鐘內(nèi)迅速從0.262 A衰減到0.095 A。分析原因可能有兩個(gè)：一是鋅片與硫酸因?yàn)橹苯咏佑|發(fā)生氧化還原反應(yīng)，二是鋅片本身不純；在鋅片上形成了原電池導(dǎo)致化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而得出單液原電池的工作效率低。

2. 如圖4可知鹽橋的使用，使電流在較長的時(shí)間不發(fā)生衰減，維持在0.006A，得到持續(xù)、穩(wěn)定的電流。

3. 如圖5曲線說明，電流強(qiáng)度的大小與電解質(zhì)溶液濃度大小有關(guān)，電解質(zhì)濃度為1.0 mol·L-1 H2SO4對應(yīng)的電流值為0.006A；而電解質(zhì)濃度為3.0 mol·L-1 H2SO4對應(yīng)的電流值為0.012A?？梢?，電解質(zhì)溶液濃度越大，產(chǎn)生的電流強(qiáng)度越大。

4. 通過圖6曲線可知：鋅片為電池材料對應(yīng)的電流為0.006A，鎂條為電極材料對應(yīng)的電流為0.020A?？梢?，雙液原電池電流強(qiáng)度大小與電極材料的金屬活潑性有關(guān)，一般來說，電池材料的金屬活潑性差距越大，產(chǎn)生的電流強(qiáng)度越大。

五、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的意義

本實(shí)驗(yàn)借助手持技術(shù)，用電流傳感器探究原電池效率的主要因素——鹽橋、電解質(zhì)溶液濃度和電極材料，得到比較滿意的結(jié)果。同時(shí)選用井穴板作為原電池裝置具有裝置簡單（可代替多個(gè)燒杯），浸泡飽和KCl溶液的海綿可代替制作復(fù)雜的鹽橋，測量快速，節(jié)省試劑，便于操作，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。此次實(shí)驗(yàn)探究有幸獲得全國第三屆“威尼爾”（Vernier）杯化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用及創(chuàng)新設(shè)計(jì)展評一等獎(jiǎng)；同時(shí)探究過程應(yīng)用到教學(xué)中，獲得2013年安徽省高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課評比一等獎(jiǎng)。如果我們能繼續(xù)將手持技術(shù)運(yùn)用于中學(xué)課堂，教師即可借助可感的實(shí)驗(yàn)儀器與清晰的曲線讓學(xué)生理解抽象的理論知識，相信能取得較好的教學(xué)效果[4-5]。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢揚(yáng)義.手持技術(shù)在化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用與建模研究[M].北京：科學(xué)出版社，2009

[2] 俸皇.淺談手持技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)[J].基礎(chǔ)教育研究，2007，（4）37-38

[3] 王祖浩，王磊.化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）解讀[M].武漢：湖北教育出版社，2004：212

[4] 王磊，魏銳，范林.傳感技術(shù)——化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究手冊.北京：北京師范大學(xué)出版社，2008：61-62，64-67

[5] 錢揚(yáng)義，杜永鋒，李佳，等.掌上實(shí)驗(yàn)室（Lab in Hand）的特點(diǎn)及其功能[J].電化教育研究，2003，（10）59-62endprint

摘要：利用手持技術(shù)通過測定原電池電流的變化，探究鹽橋、電解質(zhì)溶液濃度和電極材料對原電池效率的影響。由于手持技術(shù)分析儀結(jié)合計(jì)算機(jī)繪制變化曲線，直觀呈現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而使學(xué)生對影響原電池效率的主要因素具有直觀和準(zhǔn)確的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：手持技術(shù)；原電池效率；影響因素；實(shí)驗(yàn)探究

文章編號：1008-0546（2014）10-0079-02 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

手持技術(shù)，又稱傳感技術(shù)，是由數(shù)據(jù)采集器、傳感器和配套的軟件組成的定量采集各種常用數(shù)據(jù)并能與計(jì)算機(jī)連接的實(shí)驗(yàn)技術(shù)系統(tǒng)[1]。手持技術(shù)通過對實(shí)驗(yàn)體系中某種或某幾種物理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，應(yīng)用于化學(xué)本質(zhì)問題的研究。同時(shí)該設(shè)備具有輕巧便攜、操作方便、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測等優(yōu)點(diǎn)；既能調(diào)動(dòng)學(xué)生的科研熱情、通過親自操作培養(yǎng)其探究精神，也可與多媒體聯(lián)用使教師輕松完成演示實(shí)驗(yàn)[2-3]。

原電池是高中化學(xué)選修4（人教版）第四章中第一節(jié)的內(nèi)容，其中“鹽橋”的引入是本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)之一。在教學(xué)中教師應(yīng)該注重理論分析與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合，才能使學(xué)生更好的掌握該知識點(diǎn)。本研究應(yīng)用手持技術(shù)探究影響原電池效率的主要因素，可以使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲得直觀、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，并通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析總結(jié)輕松掌握該知識點(diǎn)。由于學(xué)生得到的不僅是結(jié)果，而且有過程，從而有利于提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

現(xiàn)行新課程教材中介紹原電池相關(guān)知識時(shí)，主要側(cè)重于講授原電池的工作原理，強(qiáng)調(diào)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電、電子產(chǎn)生及其在導(dǎo)線中流動(dòng)形成回路。學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)，在用相同量程的電流計(jì)探究原電池工作原理時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度不一致，帶著這個(gè)疑惑，我們用電流計(jì)進(jìn)行多方面的測定，得出原電池在工作時(shí)產(chǎn)生的電流強(qiáng)度與電極材料的金屬活潑性差距和電解質(zhì)溶液濃度有關(guān)。一般來說，電池材料的金屬活潑性差距越大、電解質(zhì)溶液溶度越大，產(chǎn)生的電流強(qiáng)度越大，反之越小。為了快速、直觀地顯示原電池在工作時(shí)電流強(qiáng)度的變化情況，我們借助手持技術(shù)有助于學(xué)生對原電池工作原理進(jìn)行全面深入的理解。

二、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與操作

1. 用電流傳感器測量單液原電池的電流

2. 使用鹽橋后，用電流傳感器測量雙液原電池的電流

兩個(gè)燒杯分別裝有1.0 mol·L-1稀硫酸和3.0 mol·L-1稀硫酸，浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉作為鹽橋；用電流傳感器連接鋅片、銅片，采集數(shù)據(jù)，用軟件分析數(shù)據(jù)并以時(shí)間為橫軸，電流為縱軸作圖。

3. 原電池效率影響因素——電解質(zhì)溶液濃度

（1）連接實(shí)驗(yàn)裝置、數(shù)據(jù)采集器及電流傳感器，打開計(jì)算機(jī)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)。點(diǎn)擊“通用軟件”，系統(tǒng)自動(dòng)識別所接入的傳感器，并顯示電流值。

（2）在井穴板中依次滴加4～5mL濃度各為1.0 mol·L-1 ZnSO4、1.0 mol·L-1 H2SO4，在依次插入事先用砂紙擦凈并用水沖洗、擦干的鋅片、銅片（5mm×20mm），最后用浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉連接兩種溶液。

（3）在井穴板中依次滴加4-5mL濃度各為1.0 mol·L-1 ZnSO4、3.0 mol·L-1 H2SO4，在依次插入事先用砂紙擦凈并用水沖洗、擦干的鋅片、銅片（5mm×20mm），最后用浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉連接兩種溶液。

4. 原電池效率影響因素——電極材料

（1）連接實(shí)驗(yàn)裝置、數(shù)據(jù)采集器及電流傳感器，打開計(jì)算機(jī)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)（圖2）。點(diǎn)擊“通用軟件”，系統(tǒng)自動(dòng)識別所接入的傳感器，并顯示電流值。

（2）井穴板中依次滴加4～5 毫升濃度各為1.0 mol·L-1 ZnSO4溶液、1.0 mol·L-1 H2SO4溶液，在依次插入事先用砂紙擦凈并用水沖洗、擦干的鋅片、銅片（5mm×20mm），最后用浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉連接兩種溶液。

（3）井穴板中依次滴加4～5 mL濃度各為1.0 mol·L-1 MgSO4溶液、1.0 mol·L-1 H2SO4溶液，在依次插入事先用砂紙擦凈并用水沖洗、擦干的鎂條、銅片（5mm×20mm），最后用浸泡飽和KCl溶液的脫脂棉連接兩種溶液。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

1. 由圖3所示，電流在五分鐘內(nèi)迅速從0.262 A衰減到0.095 A。分析原因可能有兩個(gè)：一是鋅片與硫酸因?yàn)橹苯咏佑|發(fā)生氧化還原反應(yīng)，二是鋅片本身不純；在鋅片上形成了原電池導(dǎo)致化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而得出單液原電池的工作效率低。

2. 如圖4可知鹽橋的使用，使電流在較長的時(shí)間不發(fā)生衰減，維持在0.006A，得到持續(xù)、穩(wěn)定的電流。

3. 如圖5曲線說明，電流強(qiáng)度的大小與電解質(zhì)溶液濃度大小有關(guān)，電解質(zhì)濃度為1.0 mol·L-1 H2SO4對應(yīng)的電流值為0.006A；而電解質(zhì)濃度為3.0 mol·L-1 H2SO4對應(yīng)的電流值為0.012A。可見，電解質(zhì)溶液濃度越大，產(chǎn)生的電流強(qiáng)度越大。

4. 通過圖6曲線可知：鋅片為電池材料對應(yīng)的電流為0.006A，鎂條為電極材料對應(yīng)的電流為0.020A?？梢?，雙液原電池電流強(qiáng)度大小與電極材料的金屬活潑性有關(guān)，一般來說，電池材料的金屬活潑性差距越大，產(chǎn)生的電流強(qiáng)度越大。

五、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的意義

本實(shí)驗(yàn)借助手持技術(shù)，用電流傳感器探究原電池效率的主要因素——鹽橋、電解質(zhì)溶液濃度和電極材料，得到比較滿意的結(jié)果。同時(shí)選用井穴板作為原電池裝置具有裝置簡單（可代替多個(gè)燒杯），浸泡飽和KCl溶液的海綿可代替制作復(fù)雜的鹽橋，測量快速，節(jié)省試劑，便于操作，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。此次實(shí)驗(yàn)探究有幸獲得全國第三屆“威尼爾”（Vernier）杯化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用及創(chuàng)新設(shè)計(jì)展評一等獎(jiǎng)；同時(shí)探究過程應(yīng)用到教學(xué)中，獲得2013年安徽省高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課評比一等獎(jiǎng)。如果我們能繼續(xù)將手持技術(shù)運(yùn)用于中學(xué)課堂，教師即可借助可感的實(shí)驗(yàn)儀器與清晰的曲線讓學(xué)生理解抽象的理論知識，相信能取得較好的教學(xué)效果[4-5]。

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