水果电池电量大小的影响因素结题报告

水果电池电量大小的影响因素指导老师:蒋渊学校：北京师范大学万宁附属中学课题:水果电池电量大小的影响因素班级：高一（7）班指导老师：蒋渊课题组长：张志伟课题组成员：陈郅、古华昌、黄天放、吴钟文、李德高、陈文伟、张志伟、黄彩虹与课题相关的学科：化学、物理课题背景我们曾经在课堂上听老师提起过水果电池，而水果电池的原理跟我们刚学的氧化还原反应有密切的联系。于是我们对水果电池产生了浓厚的兴趣。我们通过询问老师和查找相关资料，初步了解了水果电池的原理。但影响水果电池电量大小的因素究竟有哪些呢？于是我们开始了关于水果电池的研究中国物流与采购联合会副会长丁俊发说：“国外农产品运输的损耗率在3%，我国企业的农产品损耗率在15%-20%，甚至达到30%，我们一年仅水果大概要损耗8000万吨”其他能源传统的火力发电站的燃烧能量大约有近70%要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大的设备上，而且燃烧时还会排放大量的有害物质。而燃料电池发电的过程，是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要燃烧，没有转动部件，理论上能量转换率为100%，装置无论大小，实际发电效率可达20%-30%，同时还可以实现直接安装在企业，饭店，宾馆，家庭里，没有输电和输热损失，综合能源效率可达80%.课题的目的与意义研究目的：探究水果电池电量的影响因素；研究意义：这次活动让我们掌握了探究实验的基本方法，从而提高了我们的探究能力；初步了解了原电池的工作原理，为今后化学反应原理学习打下基础；还从中锻炼了我们的团队精神.【原理简介】电极反应式如下:负极:Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极:2H++2e-=H2↑（还原反应）锌片上的锌(Zn)原子氧化后放出两个电子而成为锌离子(Zn2+)溶于溶液中，而这些电子经过外电路到达正极，溶液中的2个氢离子(H+)因获得1个电子而产生氢气(H2)。原理图水果（苹果、橙子和西红柿等）中含有大量的水果酸（C6H8O6维生素C），是一种很好的电解质。因其解离产生氢离子(H+)与金属反应发生置换作用，如果在水果中插入两个电极，就会象化学电池一样能产生出电流，所以水果电池属于“置换电池”。CuZn---Zn2+H+Zn－2e－=Zn2+2H++2e－=H2↑氧化反应还原反应负极正极电子沿导线传递，产生电流阳离子阴离子正极负极SO42-原电池工作原理活动时间活动内容活动方式2013.11-2013.12在老师的指导下选题以及定课题；开题报告表的填写、开题课件的制作以及答辩等在老师帮助下选择好课题2013.12-2014.01撰写开题报告、制定方案收集资料、制定方案2014.01-2014.02实验在暑假期间集中组员完成实验2014.02-2014.04结题、成果展示、论文,开题报告的书写以及答辩整理好要上传的文档并成功上传一、活动时间张志伟、李德高:基础信息平台文档的相关上传、制作PPT;吴钟文:查询所需的资料;陈文伟:准备实验所需的实验器材;黄彩虹、古华昌:编写实验报告，撰写论文；黄天放:做实验，记下相关资料（图片及视频）;陈郅:做实验，记录实验过程。【任务分工】实验方案水果（梨子、苹果等）电流表、若干跟导线、若干个金属电极（Cu、Zn、Fe、Al、砂纸、铅笔直尺、小刀。1.【实验器材】：【实施过程】探究一.水果电池的电流跟水果种类的关系；探究二.水果电池的电流跟电极种类的关系；探究三.水果电池的电流跟电极插入它的深度的关系；探究四.水果电池的电流跟电极之间的距离的关系。2.【实验步骤】：探究一、保证电极的种类，电极插入深度，电极之间的距离保持不变，只改变水果的种类（柠檬、梨子、苹果、西红柿），观察电表的示数；探究二、保证水果种类，插入深度，距离不变，只改变电极种类（铁铝，铜锌），观察电表的示数；探究三、保证水果种类，电极种类，距离不变，只改变插入深度（1cm、2cm、3cm）,观察电表的示数；探究四、保证水果之类，电极种类，插入深度不变，只改变电极之间的距离（2cm、3cm、4cm）观察电表的示数。3.【得出结论，验证假设是否成立】。1.保证水果种类，插入深度，距离不变，只改变电极种类（铜锌、铁铝），实验数据如观察电流表的示数表一探究一数据分析由实验一的数据可知，当水果种类、两电极之间的距离、电极插入深度都相同时，不同种电极搭配所产生的电压不同，产生电流的大小由大到小依次是：铜锌、铁铝。理论依据：金属越活泼，和水果内的酸反应地越快速，产生电流越大。实验序号水果种类电极种类距离插入深度电流1苹果铜锌3cm2cm0.41A2苹果铁铝3cm2cm0.32A表一保证电极的种类，电极插入深度，电极之间的距离保持不变，只改变水果的种类（柠檬、梨子、苹果、西红柿）观察电流表的示数，实验数据如表二探究二数据分析由实验二的数据可知，当两电极之间的距离、电极插入深度和电极种类都相同时，不同种水果产生的电压、电流不同，产生电压的大小由大到小依次是：柠檬、梨子、苹果。理论依据：能够做电解液的是酸、碱、盐的水溶液，所以水果中含酸的浓度越高，产生的电压就越大。实验序号水果种类电极种类距离插入深度电流1柠檬铜锌3cm2cm0.82A2梨子铜锌3cm2cm0.38A3苹果铜锌3cm2cm0.42A4西红柿铜锌3cm2cm0.45A表二保证水果种类，电极种类，距离不变，只改变插入深度（1cm,2cm,3cm）,实验数据如观察电流表的示数表三探究三数据分析由实验三的数据可知，两电极间的距离一定时，电极插入的深度越深，产生的电压越大。理论依据：电极插入的越深，与水果的接触面积就越大，可以吸引电荷的面积就越大，对电荷的吸引力变大，所吸引的电荷数就越多，所以电压就越大。实验序号水果种类电极种类距离插入深度电流1苹果铜锌3cm1cm0.27A2苹果铜锌3cm2cm0.39A3苹果铜锌3cm3cm0.42A表三保证水果之类，电极种类，插入深度不变，只改变电极之间的距离（2cm,3cm,4cm）实验数据如观察电流表的示数表四实验序号水果种类电极种类距离插入深度电流1苹果铜锌2cm2cm0.42A2苹果铜锌3cm2cm0.40A3苹果铜锌4cm2cm0.35A表四探究四由实验四的数据可知，电极插入的深度一定时，两电极间的距离越大，产生的电压越小。理论依据：电极吸引电荷的能力（或者说电级对电荷的控制力）是一定的，两电极之间的距离越大，电极对电荷的吸引力就越小，所吸引的电荷数就越少，所以电压就越小。另外两电极之间的距离越大，正电荷与电子相互移动的阻力就越大，移动的速度就越慢，所以电流就越小。数据分析【实验总结】通过这次试验，我们充分的感受到了集体团结的重要性，我们大家在这次活动中互帮互助，分工明确，通过大家一起的努力，终于，这次研究性实验我们很成功的完成了，我们也都明白了关于水果电池的原理，以及对于他我们所不懂得方面也得到了充分的验证，也提高了我们的动手能力和思考能力，我希望下次还能有这样的机会，培养我们的动手能力，是我们的生活更加丰富。【遇到的困难】1.水果电池的实质就是原电池，而原电池是必修二才学习的内容，所以我们对其原理的理解还不是很透彻；2.在研究的过程中，受到材料、资料、仪器以及空间等方面的限制；3.因为刚接触到研究性学习，对于一些方法、步骤，不是很明白；4.成员都为学生，经费难以支付。水果电池的应用水果电池可以产生电量，但产生的电量很小，只能支持低消耗的电器，在短时间内使用可用作电子表、计算器的应急电源，如果多个水果电池串联起来还能给手机充电。