微觀視角下“AI——Cu原電池”數字化實驗設計

龔迪 梁燕鋒 劉義晶 畢建洪

（合肥師范學院 化學與化學工程學院，安徽 合肥 230601）

原電池是人教版高中化學選修4第四章第一節的內容[1]，與氧化還原反應有緊密聯系，在高考中經常考察二次電池的電池原理，因此如何幫助學生學習好原電池原理是筆者的初衷。本文利用數字化實驗儀器電流傳感器、電勢傳感器檢測Al-Cu原電池的電流電勢變化，同時利用酚酞試劑檢測溶液中OH-的變化，從多方面微觀角度觀察原電池中的微觀離子變化。在2017年修訂的《普通高中化學課程標準》指出培養學生五大核心素養[2]，筆者從宏觀微觀兩個角度出發，進行本次實驗設計。

一、實驗用品與儀器

儀器：電流傳感器、電勢傳感器、數據采集器、配套電腦，250ml容量瓶，100ml燒杯

用品：銅片、鋁片、酚酞試劑、飽和氯化鈉溶液

二、實驗原理

利用酚酞指示劑檢測在正極產生的OH-，幫助學生觀察離子運動，實驗裝置圖如右圖1。

三、實驗步驟

圖1

（一）分別用砂紙將銅片與鋁片打磨，出去表面氧化層。

（二）取100ml飽和氯化鈉溶液與100ml燒杯中，將打磨好的銅片、鋁片連接好電流、電勢傳感器，并浸沒在滴加有酚酞試劑的電解質溶液中。

（三）點擊采集按鈕，采集數據。

四、實驗現象及分析

（一）通過實驗數據曲線可以看出，該電池有微弱電流產生，但不是很穩定，可能是鋁片、銅片打磨的不夠徹底，還有氧化物薄膜，阻礙反應進行。

（二）銅片表面有一層小氣泡產生，即為氫氣。銅片附近的溶液有紅色產生，即產生了OH-離子。

五、結論

本實驗從宏觀表象——電解質溶液變紅色，到微觀特征——由手持技術所測得電流電勢曲線，兩個層面揭示原電池的特征，幫助教師原電池課堂教學的正常實施，輔助教學提高課堂效率，激發學生的學習興趣，培養學生的學科核心素養。