1、1原电池原理及其应用(1) 2008.9授课教师：江苏省昆山中学 215300 吴泽平教学目标：知识目标：学生通过学习活动，理解原电池的基本化学原理；初步掌握电极判断、电极反应式的书写；通过对原电池形成条件的研究，学习科学研究方法；能力目标：通过研究性学习活动，训练学生的实验设计能力及动手操作能力，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的科学探究精神和创新能力。情感目标：培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学态度，激发学生学习兴趣。教学重点、难点：原电池的原理和原电池的形成条件。教学方法、手段：实验探究 媒体辅助教学用品： PPT 课件 实验用品实验用品：(分组)黑白水槽各 1 只、电解
2、槽2、稀硫酸2 瓶、无水乙醇1瓶、双向灵敏电流计1 只、锌片2、铜片1、铁钉1、石墨棒1、导线3、干电池1、500mL 烧杯1、100mL 烧杯2、洗瓶1、玻璃棒1(教师)饱和 KCl 溶液1 瓶、滴管 1、滤纸条4、表面皿1、镊子1教学过程：教师活动 学生活动 设计意图【引入】从“神七问天”引出太阳能电池和生活中的常见电池，指出并简介实用电池开端的伏打电池，进入原电池原理及应用(1)的课题的第一部分：原电池的工作原理探究。回答、聆听、思考日常生活中更多使用电池的物件。了解伏打电池的构造，准备进入探究以伏打电池为基础的简单原电池的工作原理的探究。从国家盛事和日常生活引出，激发学生探究科学的兴趣
3、。一、原电池原理的探究（1）实验探究【实验 1】将锌片、铜片分别插入稀硫酸，有何现象？【实验 2】锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中(组织并指导学生分组实验)引导学生分析【实验 1】实验现象。板书 Zn 2H =Zn2 H 2继续分析【实验 2】实验现象。学生实验，观察现象并记录（学案表格）：【实验 1】锌片上有气泡产生，铜片上无明显现象。【实验 2】铜片上有气泡产生，锌片上也有气泡产生。部分实验较快的小组还在教师指导下撤去导线，改为锌片和铜片接触后插入稀硫酸中，观察现象并思考。分析金属活动性得出锌能置换酸中的氢，而铜不能。思考教师提出的对照【实验 1】看似 Zn动手实验，亲身体验，为后续分析
4、打下基础。复习熟悉知识，并为这些知识在新情境下产生3（2）问题探究1.铜片上的气体可能是什么？如何确定该气体呢？2.铜片是否参加了反应？怎么证实？3.纯净的锌片上没有气泡产生，锌片有没有参加反应呢？你能设计怎样的实验来证实？4.稀 H2SO4 是否参加了反应 ?你能设计怎样的实验来证实？教师指出一个小的实验引入如此多的问题，深入分析探究，这是一种科学的思维方法。（3）理论分析分析并板书：锌电极上反应：Zn2e =Zn2 （氧化反应） 铜电极上反应：2H 2e =H2（氧化反应）追问 H 所需的电子从何而来？是不是从 Zn 转移到 Cu 上的呢？（4）实验验证换一个角度提问：这套装置能量是怎样变
5、化的? 得出：原电池：将化学能转变为电能的装置。分析概念：电流电子转移(自发的)氧化还原反应。联系电极反应式，分析得出两个电极反应式叠加可得到一个完整的氧化还原反应。投影：铜锌原电池模拟动画。打开、闭合 flash 动画上的开关。分析模拟动画，指出铜电极、锌电极不具有普遍性，如何定义电极名称？对于铜锌原电池，哪个是正极，哪个是负极？如何验证？改进板书内容，引出电极反应式（负极、正极）和电池反应式（总反应）。上的气泡转到 Cu 上，是不是呢？小组讨论投影出的问题，并回答。 1.可能是 H2、O 2、SO 2、H 2S（元素守恒）通过物理性质可排除 SO2、H 2S，通过可燃性或助燃性得出气体为
6、H2。2.铜片没有常见反应，因溶液未出现蓝色3.锌片参加反应，可通过锌片的质量变化确定，也可通过检验 Zn2 的方法确定。4.稀硫酸参加反应，根据产生的氢气或检验溶液的 H 的浓度变化(pH 变化)确定H 参加反应，也可通过沉淀法确定溶液中 SO42 没有参加反应。学生思考并回答，电极反应式，提出用电流表或灯泡等仪器测定电子出转移，并动手实验验证，观察到双向灵敏电流计指针发生偏转，说明导线中有电流产生。回答：化学能转化为电能体会：原电池反应是将一个完整的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分在两次处进行的反应。观看模拟动画，明确【实验 2】与【实验 2】的关系，进一步理解原电池反应（总反应）与电极
7、反应的关系。借用普通(干) 电池的命名：正极和负极。冲突铺垫，从激发学生的求知欲。通过对问题的探究，使学生明白探究是需要全面、细致、严谨的。探究的脚步并未停止，不断思考，不停实验验证，还会有新发现。将新旧知识联系，建立新的生长点。明确关系，加深印象，体验成功。多种方法解决问题，为原电池装置的探究伏笔。4完成概念的化学能转变为电能的探究，继续原电池装置的探究。提问根据铜锌原电池的装置，思考原电池的装置构成。教师指出：通过合适的装置让电子作定向流动，形成电流，构成原电池。如何利用一个氧化还原反应组成原电池？我们来探讨简单原电池的形成条件。可利用物理知识，电子方向(和电流方向相反)确定铜为正极，锌为
8、负极。实验测定干电池，利用灵敏电流计的指针偏转确定原电池的正负极，学生回答：有两个电极(正极、负极 )，导线，溶液等从特殊到一般，引领学生思考。二、简单原电池的形成条件探究教师提问：如何设计实验来探究呢？1.改变电极材料与学生一起分析，得出简单原电池的形成条件结论。2.改变溶液/液体3.导线使用与否及其他思考：如何改变能构成原电池？如何改变也能构成原电池？学生分析后得出可以改变电极材料、溶液种类、以及导线的使用与否等来进行探究。学生实验，观察并记录电流计指针的偏转方向：不偏转 偏向石墨 偏向铁 偏向铜 分类分析偏转情况，得出简单原电池的形成条件：1.两种活泼性不同的金属作电极。(较活泼金属作负
9、极，较不活泼金属或石墨作正极)学生实验，观察并记录电流计指针的偏转方向：不偏转 偏向铜得出结论：电极需插进电解质溶液中学生实验，观察并记录电流计指针的偏转方向：断开导线很明显不偏转不偏转 不偏转得出结论：因为电路不通，即借用物理学知识为：必须形成闭合回路。回答：插入稀硫酸中即可。并入一个容器。控制变量法的探究设计还会带来更多的知识。不只是验证假设，还探究中发现问题试着去解决问题，进5教师指出能否用其他电解质溶液联通？下发浸有饱和 KCl 溶液的滤纸条。投影：使用饱和 KCl 溶液盐桥的电子、电流、阴阳离子的移动方向。小结：原电池的工作原理实验用饱和 KCl 溶液联通的两个电解槽，观察现象：电流
10、计指针也偏转。巩固结论：形成闭合回路。进一步理解简单原电池闭合回路是外电路中的电子和内电路（电解质溶液）中阴阳离子的定向移动共同完成的。一步提升探究能力。也为下一课选修本的盐桥学习铺垫三、原电池原理及应用（总结）通过板书总结本节内容。1.定义：2.条件：3.表达：4.原理：5.应用 1：讨论：简单原电池的设计：Fe2FeCl 33FeCl 2(画出示意图 )。学生回答中还要语言表达的规范：如铜锌原电池中正极(Cu)得到电子，发生还原反应是错误的，应为溶液中 H在铜电极上得到电子，发生还原反应。学会归纳总结，掌握课上所学内容为下一课的燃料电池伏笔。作业：学案（见附录）板书设计：原电池原理及应用
11、11.定义：原电池是将化学能转变为电能的装置。2 条件： 自发的氧化还原反应 闭合回路 两极分在两处进行 电解质溶液3 表达：电极反应式：负极：Zn2e =Zn2 （氧化反应）正极：2H 2e =H2（还原反应）电池反应式(总反应)：Zn 2H =Zn2 H 2（氧化还原反应）4.原理：5.应用 1：授后小记：1.整节课内容突出了实验探究，设计得不错，饱和 KCl 溶液盐桥的加入不但使学生更深刻地理解原电池的三个重点之一“三种粒子的流向”问题，而且还为下一课的选修本的原电池原理铺垫。2.授课语言还要简练，其中无水酒精为非电解质溶液是错误的，是非电解质、不是电解质溶液。原用酒精溶液效果不好（灵敏
12、电流计有少许偏转） ，只好采用无水乙醇。3.板书原电池工作原理用时稍长，影响了一道设计题的讨论，是否值得有待探讨。4.学生的实验分析和动手能力、分工合作意识还需进一步加强。5.对于简单原电池的形成条件，有老师提出不要可以讲授，个人认为作为基础讲授为下一课的燃料电池和盐桥的引入有好处，可以引导学生不断总结和修正完善相关知识，这也符合科学的认知过程，当然，避免不必要的麻烦，这里特别强调我们是讨论简单原电池的形成条件。6教学设计说明：指导思想：以学生为主体，让学生自主地参与知识的获得过程，并给学生充分的表达自己想法的机会。学生初次接触电化学知识，对原电池的工作原理有神秘感和探索欲望。要充分利用学生的
13、好奇心和求知欲，设计层层实验和问题情境，使学生在自主实验、积极思考和相互讨论中自己发现问题、分析问题和解决问题。在教学内容的安排上，按照从易到难，从实践到理论再到实践的顺序，首先通过一组实验，引入课题。在实验观察讨论推测验证的过程中，学习和理解原电池的概念和原理。在此基础上，通过实验探索和讨论组成原电池的条件。最后，让学生自己设计一个原电池以检验学生对所学知识的实际应用能力。教学中还特别注意从概念的突破，促使学生认真研读课本，掌握概念的内涵和外延。根据学生的知识结构、心理特点和教学内容的实际需要，采取了启发、讨论、实验探究等教学方法，并结合多媒体进行教学。为了更好地实施探究教学，还需对本节教材
14、内容作必要的处理和补充。(1)变教材中的教师演示实验为学生动手实验。这样不仅使学生观察到明显的现象，还能使学生直接参与知识的获得过程，获得直接的体验。(2)对于原电池正负极的判断，教材是以叙述的形式提出的，这不利于学生对概念的理解和记忆。可以利用一节干电池让学生自己设计实验得出结论。这比直接提出正负极的判断方法更有利于启发学生的思维，提高学生的实验设计能力。(3)教材中“组成原电池的条件”这一个讨论题，问题过于空泛，考虑到学生的知识迁移能力和概括能力还不是很强，单纯的讨论可能会无从谈起，因此教学中设计了一组学生实验习题，让学生通过实验获得直接经验，再通过对比分析，归纳出规律，最终得出组成原电池
15、的三个条件。(4)在完成上述内容后，可以让学生自己设计一个原电池，将刚学的内容进行应用和巩固，有利于培养学生的知识迁移能力和发散思维能力。(5)将老课本后面的家庭小实验水果电池，移到课后作业中，不仅能帮助同学理解组成原电池的其中一个必要条件电解质溶液，而且能达到学以致用，使学生觉得化学就在我们的身边，从而激发学生学习兴趣，启迪学生思维。这样处理教材内容后，教学就可能按照“设置问题情景学生提出问题进行假设和推理通过实验验证得出相关结论引发新的问题情景提出新问题实验提供直接经验对比分析，总结规律应用原理、规律”的程序进行。7原电池原理及其应用(1) 2008.9【学习目标】 授课教师：江苏省昆山中
16、学 吴泽平 学号 姓名 1. 理解原电池的基本原理和定义；2. 掌握原电池的形成条件及电极反应式；电子和电流的方向。【学习新知】实验记录 用锌片、铜片、稀硫酸等按照下列要求实验实 验 步 骤 现 象1.锌片插入稀硫酸2.铜片插入稀硫酸3.锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸4.锌片和铜片之间连电流表5.干电池两极连电流表原电池： 电极反应： ( ): 反应( ): 反应原电池反应：实验记录简单原电池的形成条件探究记录(并在图中标出电流计指针的偏转情况)。小结:简单原电池的形成条件：8讨论如何利用下列反应设计一个原电池装置？Fe2FeCl 33FeCl 2，画出示意图，并写出电极反应。【习题精选】
17、：1一个原电池总反应的离子方程式是 Zn+Cu2 =Zn2 +Cu，该反应的原电池的组成正确的是( )A B C D正极 Zn Ag Cu Cu负极 Cu Cu Zn Zn电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl22利用 2FeCl3Cu 2FeCl 2CuCl 2 反应，设计一个原电池反应装置，下列有关该原电池的叙述中正确的是 （ ）A用 Cu 作负极，Pt 或碳棒作正极 B电解质溶液是 FeCl3 溶液C负极：2Fe 3 2e 2Fe 2 D正极：Cu2e Cu 23将 Zn 片和 Ag 片接触放入相同物质的量浓度的下列溶液中，反应一段时间后，溶质质量减轻的是 （ ）A氯化
18、铝 B硫酸铜 C硝酸银 D稀硫酸4锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为 Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是 （ ）ALi 是正极，电极反应为 Lie = Li BLi 是负极，电极反应为 Lie = LiCLi 是负极，电极反应为 MnO2e = MnO2 DLi 是负极，电极反应为 Li2e = Li25在实验室，欲加速制取氢气，最好的方法是采用 （ ）A纯锌跟稀硫酸溶液 B纯锌和稀盐酸C粗锌(含少量铜)跟稀硫酸溶液 D粗锌(含少量铜)跟醋酸溶液6如图所示，烧杯内盛水，铁圈和银圈直接相连接，在接头处用一根
19、绝缘细线吊住使之平衡，小心地向烧杯中央滴入 CuSO4 溶液，一段时间后可观察到的现象是 （ ）A铁圈和银圈左右摇摆不定 B两圈仍保持平衡 C铁圈向下倾斜 D银圈向下倾斜7判断下列装置哪些能构成原电池？是原电池的，请在图的右边写出电池反应式和电极反应式。8A、B、C 、 D 四种金属，把 A、B 两金属片用导线连接浸入稀硫酸中，A 片上产生气体，若把 A 或 B 单独浸入稀硫酸中，产生气泡很慢，把 C 或 D 单独浸入稀硫酸中，产生气泡都比较剧烈，把 C 浸入 D 的氯化物溶液中，C 表面有 D 析出，则 A、B、C、D 四种金属的金属活动性由弱到强的顺序为 。9如何利用反应：ZnCu 2 Cu Zn 2 设计一个原电池装置？画出示意图，判断电流方向，写出电极反应式，写出证明反应进行的现象。家庭小实验 水果电池：在一瓣橘子上相隔 0.5cm 分别插上一小段铜片和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接触到耳机的两极，试试能否听到“嘎嘎”声， ，用其他金属、水果、液体再试一试。(提醒：也可用音乐贺卡)810有两块不同的金属，都能与稀盐酸反应放出氢气，但都很缓慢，无法辨别这两种金属活动性的强弱，请你设计一个简单的实验（画出示意图） ，并说明怎样来确定这两种金属活动性的强弱？9 10
