水果电池电量大小的影响因素结题报告

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】
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”。 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)。
探究二
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
实验序号
水果种类 柠檬 梨子 苹果 西红柿
电极种类 铜锌 铜锌 铜锌 铜锌
表二
距离
插入深度
电流
1 2 3 4
3cm 3cm 3cm 3cm
2cm 2cm 2cm 2cm
2013.12-2014.01
收集资料、制定方案
2014.01-2014.02
2014.02-2014.04
实验
在暑假期间集中组员 完成实验
结题、成果展示、论 整理好要上传的文档 文,开题报告的书写以 并成功上传 及答辩
【任务分工】
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。
【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。
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。
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）实验数据如观察电流表的示数表四
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】 。
实验序号
1 2 3
水果种类
苹果 苹果 苹果
电极种类
铜锌 铜锌 铜锌 表四
距离
2cm 3cm 4cm
插入深度
2cm 2cm 2cm
电流
0.42A 0.40A 0.35A
数据分析
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。
实验方案
1.【实验器材】：
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。
【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 。
原理图
原电池工作原理
负极
电子沿导线传递，产生电流
正极
还原反应 2H++2e－=H2↑
氧化反应 Zn Zn－2e－=Zn2+
Cu
H+
Zn2+
SO42阳离子 负极 正极
阴离子
一、活动时间
活动时间 2013.11-2013.12 活动内容 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 撰写开题报告、制定 方案 活动方式 在老师帮助下选择好 课题
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%.
【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。
0.82A 0.38A 0.42A 0.45A
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。
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）, 实验数据如观察电流表的示数表三
实验序号 1 2 3
水果种类 苹果 苹果 苹果
电极种类 铜锌 铜锌 铜锌
表三
距离 3cm 3cm 3cm
插入深度 1cm 2cm 3cm
电流 0.27A 0.39A 0.42A
数据分析
探究一
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
实验序号
水果种类
电极种类
百度文库
距离
插入深度 电流
1 2
苹果 苹果
铜锌 铁铝
3cm
2cm 2cm
0.41A 0.32A
3cm
表一
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。