實驗四 土豆電池實驗及電解質導電性質的認知

一、實驗目的

1．引導學生從生活中發現化學現象，增加學生學習化學的興趣；

2．了解電解質溶液的導電能力和性質規律；

3．觀察原電池的導電現象，學會使用簡單的實驗儀器；

4．培養邏輯思維，提高同學們的實踐能力。

二、實驗原理

土豆電池的工作原理是以銅、鋅為電極，一側是銅電極（正極），另一側是活潑金屬鋅（鐵、錫均可）電極（負極），土豆提供電化學反應需要的電解質溶液。金屬鋅的化學性質比銅活潑，當這兩種金屬處在電解質溶液中時，金屬鋅失去電子，通過導線給銅電極，土豆內的液體起到電解質離子導體的作用，通過離子定向遷移與電子導體構成回路，形成電流完成導電過程。同時采用將土豆插孔浸泡較強的電解質，通過觀察實驗現象燈珠的亮度及電流的大小，理解電解質的導電能力，用電流表測量的數據進行半定量分析，了解不同電解質導電能力。了解導電能力大小及電流流動方向與電化學反應的氧化還原方向的關系。

三、實驗試劑、耗材及儀器

1．試劑及耗材

濃度為0.1mol·L-1的HCl溶液500mL。中等土豆6個（其中兩個備用）。

2．儀器及實驗用具

① 電流計（μA級）一臺 （物理實驗使用的儀器或萬用表），導線6根（長度20cm左右，兩頭帶夾子），銅電極4個，鋅電極4個，砂紙（打磨電極用）。

② 直流3V以下 LED小燈珠1只（要有備用），1000mL燒杯1個（盛裝電解質溶液浸泡土豆用），一次性3mL塑料滴管1個，回形針一個，手套兩副，水果刀一把（注意安全使用！）。

實驗裝置圖見圖4-1。

四、實驗步驟

1．土豆電池導電現象比較

① 將兩個土豆洗干凈，對半切開，在每個土豆的切面處用水果刀劃兩個小縫，分別插入銅電極和鋅電極，制成4組電池，按照圖4-1(a)所示用導線將土豆電池及燈珠串聯，形成閉合回路。觀察燈珠亮度并記錄。

② 取上述實驗中的三組土豆制成3組電池，按照如上連接方式形成閉合回路。觀察燈珠亮度，與①中的4組土豆電池的亮度比較（兩組土豆的電池是否能使燈珠亮？進行結果分析）。

2．土豆電池導電能力研究

③ 取兩個土豆洗凈，對半切開，在每個土豆的切面處用水果刀劃兩個小縫，分別插入銅電極和鋅電極，制成4組電池，按照圖4-1(b)所示用導線將土豆電池及萬用表串聯，形成閉合回路，并記錄萬用表數據。

④ 取兩個土豆洗凈，對半切開，取其中三個用回形針均勻地扎上細孔，然后浸泡在裝有500mL鹽酸溶液的燒杯中，浸泡30min，重復③中操作，并與③作比較，用電流表測電流，并記錄數據。

五、實驗數據及結果

六、實驗結果討論

1．了解土豆電池導電的原理，理解化學能轉成電能的原理，列舉出其他的同類水果蔬菜電池？

2．通過土豆浸泡鹽酸溶液前后的燈珠亮度對比，加深對電解質溶液導電能力的理解。

3．了解電流方向與電池反應中氧化還原反應方向的關系。

4．做本實驗你的心得體會？

附錄：教師知識準備及實驗準備

教學引導

① 了解土豆及水果蔬菜電池導電的原理，理解化學能轉成電能的原理，列舉出其他的同類電池？

② 通過土豆浸泡鹽酸溶液前后的燈珠亮度對比，加深對電解質溶液導電能力的理解。

③ 了解電流方向與電池反應中氧化還原反應方向的關系。