第四节 原电池原理及其应用.doc

原电池原理及其应用一、教学目标1.知识目标：理解原电池原理，掌握构成原电池的条件，会进行简单的原电池设计。2.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，培养学生的团队协作精神。3.能力目标：培养学生观察能力、实验能力、实验设计能力、语言表达能力。培养学生正向思维、逆向思维、发散思维能力。二、设计思路指导思想：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。充分利用学生的好奇心和求知欲，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。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。三、教学准备1.对学生进行分组：10人为一个小组2.实验准备：每组一个灵敏电流计，两片铜片、两片锌片、一根石墨电极、一节干电池、两杯相同浓度的硫酸、一杯硫酸铜溶液、一杯无水乙醇、一杯水。四、教学过程【情景引入】展示各种形状的电池。【引言】这些电池都是我们的生活中离不开的 ，大到宇宙飞船、运载火箭、人造卫星，小到照相机、手机，都要用到各种各样的电池。其实，这些电池都是应用同样的原理制成的。这个原理就是我们这节课即将要探究的内容-原电池的原理。【板书】第四节 原电池原理及其应用【过渡】那么到底什么是原电池？它是怎样工作的？今天我们就通过一些实验共同来揭开原电池的秘密。其实，电池的原理不复杂、首先我们通过生活中最普通不过的材料给大家展示电池的原理有多简单【教师活动】展示水果及电极材料并演示水果电池【学生】惊呼！【教师活动】引出原电池现象发现史见学案附材料【讲述】这个现象首先是1780年，意大利解剖学、生物学家伽尔伐尼发现的，最后却被意大利年轻的学者伏打捕捉信息，通过伏打深入研究，最终发明了原电池。【过渡】接下来我们就一起来揭开电池的秘密【过渡】不过要探究原电池的原理的从几个实验开始【展示】铜、锌、硫酸、电线等这些物品使我们熟悉不过的物质了，接下来他们会给我们创造什么样的奇迹呢？【按照学案指导实验】介绍实验桌上的物品，指导学生做以下两个对比个实验：1.将锌片和铜片平行插入稀硫酸中2.将锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中说明实验注意事项，要求同学认真观察现象，并思考原因【学生活动】实验并观察现象【学生汇报观察结果】1.锌片上有气泡，因为锌能和稀硫酸发生置换反应放出氢气【提问】：这个反应有电子转移吗？有能量变化吗？这个能量怎么转化了？【副板书】Zn + 2H+ = Zn2+ + H22.铜片上没有气泡，因为铜不能和发生置换稀硫酸反应3.锌片与铜片连接后，铜片上也有有气泡【设疑】铜片上的气体是哪里来的？会不会连接上导线后就使得铜变活泼了呢？【学生讨论】学生激烈讨论。【引导】验证假设的最有效地手段就是实验，接下来我们就来设计实验进行验证【引导学生猜想】见学案1、铜片上的气体是什么？2、氢离子转变为氢气所需的电子从何而来？（学生提出许多假设）假设1：铜片与稀硫酸反应产生H2验 证 假 设 11、观察溶液的颜色：不呈蓝色2、取少量反应液于试管，加足量NaOH溶液:无蓝色沉淀生成结论：假设1不成立【引导过度】会不会还是锌与稀硫酸反应，只是电子沿导线转移到铜片 ，H+跑到铜片上获得电子，产生H2呢？我们一起设计一个实验来证明这个假设【教师用挂图适当提示】如果锌与稀硫酸反应，电子沿导线转移到铜片 ，H+在铜片上获得电子，产生H2的话，那么电子就会沿着导线移动到铜片上，则在两电极导线上就会有电流通过（因为电子的定向移动就会形成电流），接一电流表将会观察到指针偏转。我们来研究第二个假设。【见学案】假设2：锌与稀硫酸反应，电子沿导线转移到铜片 ，H+在铜片上获得电子，产生H2请 设 计 实 验 证 明验 证 假 设 2导线间接一电流表：现象：电流表指针偏转说明：有电流产生结论：假设2成立【指导实验】在铜片和锌片中间连接一个灵敏电流计，检测有无电流【学生活动】实验并观察现象【学生汇报】现象：电流计指针偏转结论：有电流流过，说明导线中有电子流过， 说明氢离子得到的电子确实是锌片失去的，且通过导线传递到铜片上了。【讲解】由于锌片失去电子后产生锌离子，锌片的周围有许多来不及扩散到溶液中去的锌离子，对氢离子有排斥作用，使氢离子很难在锌片上直接得到电子【讲述】以上装置很明显实现了电流的产生。【教师活动】指【副板书】Zn + 2H+ = Zn2+ + H2刚才我们已经分析了这个反应有电子转移，也有能量的变化，只不过按实验一进行时，能量转化成热能白白浪费掉了，而我们按实验二进行反应，却能使这个能量转化成了电能。这个原理就是我们今天要学习的原电池原理了，这个装置我们就把它叫做原电池。按实验2这些材料来组成的原电池叫铜-锌原电池。【板书】一、原电池【板书】1.原电池的概念：把化学能转变为电能的装置叫做原电池【过度】由以上分析就很容易得出原电池的工作原理了【板书】2.原电池的工作原理：（指导学生填学案）【讲解引导】将一个能自发进行的氧化还原反应拆开，将氧化反应和还原反应分别在两个不同的电极上进行，让还原剂失去的电子顺导线转移到另一极上，实现电子的定向转移，从而产生电流。【板书】还原剂氧化剂电子导 线【小结】理论上只要是自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。【过渡】一个氧化还原反应一旦设计成原电池后，表示它的反应过程显然有别于一般的氧化还原反应了，下面我们来看两电极上分别怎么反应（注意强调书写方法：两电极反应式加和）【板书】 3、电极反应式：Zn极: Zn 2e- = Zn2+ （氧化反应）Cu极: 2H+ + 2e- = H2 （还原反应） （注意：此Cu电池极材料本身并没有参加反应）【说明】两电极上的反应实质上就是一个氧化还原反应的两个半反应，把两个半反应相加就是这个原电池的总反应了【板书】电池总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2【引导】比较铜锌原电池的总反应式与锌片直接跟稀硫酸反应有何异同。相同点：总反应方程式相同不同点：电子转移途径不同【问题探究】刚才将锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片上也产生H2如何解释呢？【学生讨论】【设问过渡】展示一节干电池，电池都有正负极之分如何确定原电池的正负极呢？【板书】4、原电池的正极、负极的确定【问题讨论】电池的正负极如何确定？上述Cu-Zn原电池哪一端是正极， 哪一端是负极？在两极上各发生了什么反应？ 怎么表示？【教师活动】指导学生阅读教材电池都正负极确定部分（4分钟）【学生汇报】负极：（锌片）电子流出，较活泼，：正极：（铜片）电子流入，较不活泼，结论： 锌片为负极，铜片为正极负极：（锌片）：Zn2e-=Zn2+ （氧化反应）正极：（铜片）：2H+2e-=H2（还原反应）【评价】评价后板书【板书】负极：电子流出，较活泼，（锌片）： 发生氧化反应正极：电子流入，较不活泼，（铜片）：发生还原反应电流流向 负极正极电子流向电流流向Cu-Zn原电池：Zn片Cu片电子流向【问题探究】烧杯内离子如何移动？【过渡】原电池的实质是氧化还原反应，氧化还原反应都可以设计成原电池，那么构成原电池要有哪些条件呢？我们通过实验总结。【教师活动】布置实验任务【板书】5.构成原电池的条件【实验探究二】请用实验验证下列哪些装置构成原电池？并据此对比分析，讨论构成原电池的条件。（分组进行指导学生填学案） 对比实验 A BC能否构成原电池不能能不能对比实验D E能否构成原电池不能不能构成原电池条件【学生活动】实验并观察现象。【学生回答】B构成原电池，其余不能构成原电池【学生讨论】（通过对比分析、讨论和补充、修改，最后得出组成原电池的条件）【学生小结】组成原电池的条件：【教师板书】有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）材料作电极（导体）两电极插入有电解质溶液中两极相连形成闭合回路【练习】对于上述能组成原电池的装置，分析正负极和发生的电极反应（在学生回答过程中，教师引导学生注意正极材料本身并未发生变化，负极和电解质溶液之间发生了氧化还原反应）【追问】假如把上述B装置的电极改为Cu 和 Ag ，能组成原电池吗？【学生回答】不能，要构成原电池，负极和电解质溶液之间必须有自发的氧化还原反应【练习】请同学结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。【学生回答】负极：铁 正极：铜 电解质溶液：硫酸铜【教师补充】正极材料还可以是石墨或比铁不活泼的其他金属，电解质溶液中必须含Cu2+，除硫酸铜外，还可以是氯化铜、硝酸铜等。小 结 1原电池：把化学能转化为电能的装置。特征 ： 自发的氧化还原反应分两处进行 闭合电路电极相连接触电解质溶液小 结 2在原电池中，一般用较活泼的金属做 极，较不活泼的金属或非金属导体做 极，两极用导线连接插入 。工作放电时，电子从 极流向 极，电流从 极流向 极。【下一个课时内容铺垫】这节课我们掌握了原电池的工作原理，根据这个原理就可以制造出各种各样的电池了，我们在现代社会生活中都用到哪些电池呢，我们将在下一节课来认识。【布置作业】 回家搜