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《探索废旧电池的危害，回收和利用》教案

辉县市第二高级中学

杨永梅

学习目标

1、知识技能: 让学生了解电池的结构、认识电池对自然界的危害，使学生意识到废电池回收的必要性；

通过实验，使学生了解从电池中能回收到哪些有价值的东西；

复习物质的分类、常见离子的检验方法、混合物的分离等。

2、能力培养：

培养学生分析问题、解决实际问题的能力。

3、思想情感

树立学生爱护环境的意识，积极行动起来保护地球。

教学方法：讨论法、实验法

教学过程：

师：当我们手拿遥控器，坐在电视机前看电视的时候；当我们坐在旅游观光的电动车里，欣赏美丽风景的时候，大家有没有想到，我们都离不开什么？

生：电池。

师：对，那你们知道电池是谁发明的吗？

生：意大利科学家伏特。

师：在我们享受电池给我们带来方便的同时，你们有没有想到电池给我们带来什么负面影响呢？任何事物都有它的两面性啊！

学生讨论。

生：增加了固体废弃物，给环境带来污染；电池里的重金属离子对水和土壤产生危害，从而影响人的身体健康等。

师：同学们对电池的危害已经有了一定的认识。下面我给大家看几个数据。例如一节1号有汞电池烂在地里,能使1平方米的土地完全失去农业利用价值；一粒纽扣电池可以使600吨水无法饮用，这相当于一个人一生的饮水量。对自然环境威胁最大的五种物质,电池里就包含了汞、镉、铅三种。

师：简单介绍世界八大环境公害事件中的日本水俣病事件和骨痛病事件，让学生深刻了解汞和镉对人体带来的危害。既然废旧电池有如此大的危害，我们应该怎么对待它呢？

学生讨论。

生：进行回收处理。

师：回收处理可以。那废旧电池到底值不值得我们回收呢？在它里面到底有没有物质可以再利用呢？

师：要想知道废旧电池里有哪些物质可以再利用，我们首先要了解什么呢？

生：要了解电池里有哪些物质？

师：对，这就要求我们首先要了解电池的结构。

向学生出示一节1号电池。

师：有些同学可能自己动手拆过电池，下面就请一位同学当场给我们拆开电池，要求他把拆得的物品按其组成的物质类别分类摆放。

一位学生拆电池，其他同学观察并判断他的分类方法是否正确。

（学生对电池底部的金属是锌还是铁产生了怀疑，引导学生用最简单的方法来区分。实验时它能被吸铁石吸引，证明它是铁。）

师：小结学生刚才讲的。从拆开的物质类别来看，可以分为：

金属：锌、铁、铜

非金属：石墨

合成材料：塑料

提出问题：碳棒和锌壳之间的黑色物质除了碳粉以外还有什么物质呢？

黑色物质与锌壳之间存在一些白色糊状物质，它里面有没有我们熟悉的离子呢？接下来我们通过实验来一一的探究。

师：查相关资料知道：碳棒周围的黑色物质的主要成份为：二氧化锰与碳粉。

关于二氧化锰我们的知识很有限，你能不能用我们仅有的知识初步确认该黑色物质是不是二氧化锰。

学生讨论。

生：我们知道二氧化锰可以做催化剂，对双氧水的分解产生催化作用。取黑色固体做实验来证明，如果反应速度快，证明有二氧化锰。

师：这个实验能得出正确结论吗？你还有没有疑问？

生：黑色物质里面还有碳粉，万一是碳粉的催化作用呢？

师：对，很好。要想排除碳粉的干扰，你们有哪些方法？

生：用点燃的方法把碳粉除掉。

师：这个方法可以，但是操作起来比较麻烦，有没有更简单的方法呢？我们想证明的确是二氧化锰的催化作用，就要知道碳粉对该反应有没有催化作用。

生：取碳粉做对比实验，如果加了黑色固体的反应速度明显比加了碳粉的快，那证明黑色固体里肯定有二氧化锰。

师：有了这两个对比实验以后，我们就可以得出正确结论了，下面就请两位同学到讲台上来做实验，大家仔细观察实验现象并注意他们的操作是否规范。

学生演示实验。

生：加了黑色固体的双氧水反应速度明显比加了碳粉的快，可以证明有二氧化锰。

师：根据刚才的实验，我们知道黑色粉末里有碳粉和二氧化锰。那从物质的类别来看，电池里又多了一种什么？

生：氧化物。

师：黑色固体的成分我们已经知道了，下面我们再来对白色固体物质的成分进行探究。通过酸碱盐这一章的学习，我们知道化学反应一般是在哪里进行的？

生：溶液。

师：对固体物质进行研究通常把它先溶于水，然后检验里面有没有我们熟悉的离子。大家回忆一下，我们学过了哪些离子的检验？

生：氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子、氢离子、氢氧根离子、铵根离子。

师：每组同学的桌上都有两份取好的白色固体物质的析出液，请大家根据桌上现有的药品来做实验，先判断一下给你的药品能检验什么离子，再通过实验来证明到底有没有该离子。结束后每组派代表汇报你们的实验结果。

4位同学一组做实验。

师：下面就请同学们汇报你们的结果。

检验氯离子的小组代表举手，一共是三组同学，请一位代表叙述实验过程。

生：试剂：硝酸银溶液和稀硝酸；

步骤：在所取试样内加硝酸银溶液，出现白色沉淀，再加稀硝酸白色沉淀不消失；

结论：溶液中含有氯离子。

师：检验硫酸根离子的小组代表举手，一共是三组同学，请一位代表叙述实验过程。

生：试剂：氯化钡溶液和稀硝酸；

步骤：在所取试样内加氯化钡溶液，没有出现白色沉淀；

结论：溶液中没有硫酸根离子存在。

师：检验铵根离子的小组代表举手，一共是两组同学，请一位代表叙述实验过程。

生：试剂：氢氧化钠溶液、红色石蕊试纸

步骤：在所取试样内加入2毫升氢氧化钠溶液,放在酒精灯上加热。用一张湿润的红色石蕊试纸放在管口，有刺激性气味的气体生成，红色石蕊试纸变蓝；

结论：溶液中含有铵根离子。

师：检验碳酸根离子的小组代表举手，一共是三组同学，请一位代表叙述实验过程。

生：试剂：稀盐酸、澄清石灰水；

步骤：在所取试样中加稀盐酸，没有气体产生；

结论：溶液中没有碳酸根离子存在。

师：最后测定溶液酸碱度的小组代表举手，一共是四组同学，请一位代表叙述实验过程。

生：步骤：用玻璃棒沾取待测液，滴在pH试纸上，将试纸与标准比色卡对比；

结论：pH小于7，溶液呈酸性。

师：根据刚才同学们刚才的汇报，我们知道溶液呈酸性，溶液中存在铵根离子和氯离子，没有硫酸根离子和碳酸根离子。下面我们从离子共存的角度来看一下，当溶液呈酸性时，碳酸根离子能不能与酸性溶液共存？

生：不能。

师：刚才同学们是分别检验的各种离子，如果要在同一种溶液中检验不同离子时，大家一定要考虑不同离子间的相互干扰，按照一定的顺序进行。根据得到的结论大家想一下，白色物质里可能含有什么物质呢？

生：氯化铵。

师：根据刚才的一系列实验，我们已经基本上了解了电池中含有的物质，大家思考一下，你认为电池中有哪些值得回收的呢？

生：锌、铁、铜、碳棒、二氧化锰、氯化铵等。

师：你们说的很好，废干电池也是“放错了地方的资源”。据测算：1吨废干电池可回收131公斤钢，160公斤锌，375公斤二氧化锰。这些金属的再生要比矿石中提取容易得多，同时又能消除对环境的污染。所以，变废为宝，回收利用是利国利民一举多得的好事情。在实验室里我们也要用到一些电池里的物质进行实验，能举个例子吗？

生：实验室用锌来制氢气。

师：对，在制氢气的同时，还能得到一种重要的盐——硫酸锌。硫酸锌是工业、医药业上一种非常重要的盐，可以用作媒染剂、收敛剂和缓泻剂。下面就请同学们完成下列实验报告：

活动探究：《回收电池，变废为宝，保护环境-----用锌皮制ZnSO4晶体》

实验目的(1)

。（2）

。

实验用品：

。

实验原理（写出化学方程式）：

。

实验步骤（简述）：

（１）

；（2）

；（３）

。

学生讨论并完成实验报告。

师：投影一位学生的实验报告，并加以评价，给出完整的实验方案。

实验目的：（1）回收旧电池、了解电池的组成与构造，了解废旧电池回收利用的方法。

（2）学习用废金属锌制取硫酸锌晶体的方法，练习蒸发结晶和过滤的操作方法。

实验用品：废旧电池的锌皮、稀硫酸、小烧杯、蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、铁架台（带铁夹、铁圈）、漏斗、滤纸等

实验原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2

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实验步骤：

（1）拨开废旧电池，将表皮、锌皮，石墨碳棒、金属铜帽、黑色糊状物等分类放置。

（2 ) 将锌皮投入盛有稀硫酸的小烧杯，搅拌，使之充分反应，过滤。

（3 )将滤液转入蒸发皿中加热蒸发至有大量晶体析出后，停止加热，即得硫酸锌晶体。

师：介绍我国废旧电池回收的现状。大家想一下既然废电池中有这么多有用的东西，又有那么多行之有效的方案，为什么废旧电池的回收和利用在全国还没有形成有步骤有计划的行为呢？为什么回收那么难呢？

生：我国人口多，消耗的电池多；国家并没有强制性规定电池一定要回收；回收成本高；大多数人还不知道电池的危害等。

师：同学们说的都很有道理。目前我国废旧电池的回收确实存在很大困难。因为：

1、国家没有相关的政策、法规扶持废旧电池回收处理；

2、国家回收渠道由大量个体户控制；

3、电池生产企业星罗密布，规模小，工艺技术落后，污染严重，没有能力组织回收工作；

4、国内垃圾处理场的处理工艺有待改进；

5、人们普遍没有意识到废旧电池不当处理对自身的危害及自己在回收环节的；

6、废电池的环境管理是一项复杂的系统工程，涉及到收集、分类、运输、处理等一系列过程，牵扯面广；

7、电池中所含的金属价值不高，进而可获得的利润有限。

师：要想有人愿意回收处理废旧电池，一定要有利润。如果你是一名电池回收处理商，你

必须考虑哪些支出？支出和回收之间的差是多少？

生：回收价、工人工资、运输费、厂房租金、机器折旧费等。一定要回收大于支出才能维持工厂的运行。

师：对，你们分析的很好，这些都是必须要考虑到的。据统计，按照常用的电池回收处理方法：

20节废旧电池可利用价格＝7．1元；

20节废旧电池回收费＝回收价＋运输费＋拆卸费＋冶炼费＋其它费＝5 元＋1．2元＋0．26元＋0．5元＋0．3元＝7．26元

每20块废旧电池回收差价＝废旧电池价格－废旧电池回收费＝7．1元－7．26元＝－0．16元

通过以上预算不难看出，每20只废旧电池回收，企业必须支出0．16 元。

生：啊，怪不得没人愿意回收废旧电池。

师：随着科学技术的发展，废旧电池的处理方法也越来越多，大家能说出你们知道的废旧电池的处理方法吗？

生：焚烧法、填埋法、高温堆肥法等。

师：大家说的是常见的固体废弃物的处理方法，下面我就给大家介绍几种常见的电池处理方法。

方法1、填埋法

将各类废电池运往专门的有毒、有害垃圾填埋场，这种做法不仅花费大，而且还造成浪费，因为其中尚有可利用的物质。

方法2、热处理法

将旧电池磨碎，然后送往炉内加热，这时可提取挥发出的汞，温度更高时锌也蒸发，铁和锰熔合成为炼钢所需的锰铁合金。

方法3、湿处理法

除铅蓄电池外的其它电池都溶解于硫酸，然后借助于离子树脂从溶液中提取各种金属物，用这种方式获得的原料更纯净。

方法4、真空热处理法

从废电池中分拣出镍镉电池，废电池在真空中加热，其中汞迅速蒸发，即时回收，然后将剩余原料磨碎，用磁体提取金属铁，再从余下粉末中提取镍和锰。

生：电池的处理方法还真多！

师：国外发达国家对于废旧电池的处理有很多成功的经验，下面我也给大家介绍几个。

德国：采用湿处理法中提取各种金属物，而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。湿处理法其成本虽然比填埋方法略高，但贵重原料不致丢弃，也不会污染环境。

瑞士：有两家专门加工利用旧电池的工厂，一家采取热处理法，该工厂一年可加工2000吨废电池，可获得780吨锰铁合金，400吨锌合金及3吨汞。另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素，并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售。热处理的方法花费较高，瑞士还规定向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费。

由这些发达国家的成功经验，我们相信不久的将来我们国家的废旧电池也能得到合理的回收利用。现在我们使用的很多电池已经是环保电池了，不需要再回收。

师：通过今天这堂课的学习，你有哪些收获？

生：了解了电池的结构；

知道了电池中有哪些物质可以回收；

了解了一些重金属离子对人体的危害；

复习了物质的分类、混合物的分离、常见离子的检验；

只要我们多一点环保意识，每个人多做一点，我们一定会有一个美好的家园。

师：布置作业

1、完成一份回收废旧电池的倡议书。

2、我们应该从生活中的哪些事情做起，保护我们生活的地球。