范文一:人教版化学选修四《原电池》教案
第一节原电池教案 [教学目标]
1、使学生进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件 2、能够写出电极反应式和电池反应方程式
3、体验化学能与电能相互转化的探究过程
[教学重难点]
原电池的形成条件及电极反应,原电池电极名称的判定及原电池的工作原理。
[教学难点]
通过对原电池实验的研究~引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。
[教学过程]
【实验探究?】
实 验 步 骤 现 象
无 1、铜片插入稀硫酸
用动画展示2、锌片插入稀硫酸 产生气泡~放热
实验现象 铜片上产生气泡 3、锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸 电流计指针偏转 【问题探究】
1、锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生, 2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中~现象又怎样,为什么, 【引出】原电池概念:化学能转化为电能的装置叫做原电池。 【问题】原电池的工作原理, ×
Cu Zn 【讲解】
负极,锌片,:失电子 2,Zn,2e,Zn ,氧化,
正极,铜片,:得电子
,2H,2e,H?,还原, 2+2+总反应:Zn+2H=Zn+H?,氧化还原反应, 2
电子流动的方向,
锌 铜
一、原电池的工作原理
电子e-
,,导线,外电路,:负极,失e氧化反应, 正极,得e还原反应, 电流I 阴离子 溶液,内电路,:负极 正极
阳离子
原电池的实质:将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学
能转化成电能的形式释放。
用动画展示原电二、原电池的构成条件
池微观原理 1、活泼性不同的两电极
2、电解质溶液
3、形成闭合回路,导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液,
4、自发的氧化还原反应(本质条件)
【实验探究?】
按右图所示, 将置有锌片的ZnSO溶4
液和置有铜片的CuSO溶液分别通过导4
线与电流计连接~有什么现象?
电流计指针不偏转~且铜片和铁片上
均无明显现象,即:无电子定向移动,
【问题】上述装置构成了原电池吗,为什么,
【实验探究?】
在探究实验2的装置中架上盐桥连通,看有什么现象,
电流计指针偏转~有电流通过电路~是原电池装置。 【问题探究】
,1,确定该原电池的正、负极~并写出原电池中的两个电极反应和电池反应方程式。
-2+负极,锌片,: Zn ,2e ,Zn ,氧化反应,
2+-正极,铜片,: Cu + 2e , Cu ,还原反应,
2+2+电池反应,总化学方程式,:Zn + Cu, Zn + Cu ,2,判断电子的流动路线及溶液中阴、阳离子移动趋势,
阳离子 - e 锌极 铜极 锌极 铜极 阴离子
【问题】然后取出盐桥~又将看到什么现象?
电流计指针回到零点~说明无电流~未构成原电池。 【问题】盐桥起什么作用,
【讲解】盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液
-+盐桥的作用: Cl向锌盐方向移动~K向铜盐方向移动~使Zn盐和Cu盐溶液一直
保持电中性~从而使电子不断从Zn极流向Cu极。
导线的作用是传递电子~沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。(形成闭合回路)
三、原电池正负极的判断
判断依据 负极 正极
电极材料 活泼性较强的金属 较弱或能导电的金属 电子流动方向 电子流出 电子流入 离子流动方向 阴离子移向电极 阳离子移向电极
发生反应 氧化反应 还原反应
反应现象 电极溶解 电极增重或产生气泡 四.电极反应式和总反应式的书写
1.找出原电池的正负极 以铜锌原电
2.结合电解质溶液~找出氧化产物和还原产物 池为例
3.写出电极反应式与总反应式
【练习】
1.下列哪几个装置能形成原电池, 用多媒体展2.判断下列原电池的正负极, 示图片题目 3.写出电极反应式和总反应式
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范文二:高二化学原电池教案 人教版
高二化学原电池教案
[课前准备:学生课桌上放有盛稀硫酸的玻璃缸、电流汁、锌片、铜片、导线。(两人一组)]
[上课]
师:工农业生产、国防、科研、日常生产中,常常使用哪些电池,××同学。[指定学生]
生(1):蓄电池、干电池、温差电池、氧化银电池、高能电池等。
师:××同学[指生(1)]参加区里少年科技站活动,因此他解得很多,讲得很好。
化学电池一般都是根据原电池原理制成的。为了更好地使用各种电池,并创造出更多更好的新电池,必须学习最简单的电池,也就是学习原电池的构造和它的工作原时。[板书:一、原电池]化学反应时常伴随着光、热这样一些现象。化学反应是否有电流效应呢,如果有的话,电流又是怎样产生的呢,我们一起做一个实验,请大家把书翻到154页(实验5,3)。大家都经过预习,具体操作不必多讲,做实验时请观察三个现象,并认真思考产生这些现象的原因,也可适当地展开一些讨论。第一,锌片、铜片平行插入盛有衡硫酸的玻璃缸里,仔细观察锌片上有没有气体,其次,拿导线把锌片、铜片连接起来,再看一看铜片有没有气体产生,锌片上现象有无变化,最后我们把锌片、铜片连接一个电流计、看看电流计的指针有没有偏转,实验结束以后,锌片和铜片用自来水冲洗冲洗,放在塑料烧杯里。盛衡硫酸的玻璃缸仍放在桌子上。下面大家开始做实验。[教师在黑板上画上原有电池示意图(图1)]
[学生边实验边开展讨论;教师边巡视边进行个别指导。]
注意~连接电流计时,铜片上的导线接在电流计刻有正0(6处,锌片上的导钱接在电池计刻有负的地方。[稍待片刻]好,全部结束,请大家迅速把锌片、铜片用水冲洗一下,放在塑料烧杯里,玻璃缸、电流计、烧杯都放在桌子的正上方。
现在我们请同学汇报一下,在实验时看到一些什么现象,××同学。[指定学生]
生(2):看到锌片上面有气泡,用导线连接起来,铜片上有气泡。
师:连接导线前后,锌片和铜片的现象各有什么不同,
生(2):连接导线前,锌片上有气泡,铜片上无气泡;连接导线后,锌片上气泡减少,铜片上出现比较多的气泡。
师:然后在导线中连接电流计,又看到什么现象,
生(2):电流计的指针有一些偏转。
师:锌片、铜片插入稀硫酸中,锌片有气泡产生,铜片上没有气泡产生,这是什么原因,×××同学,[指定学生]你讲讲看。
生(3):锌的活动性大,所以有气泡;铜的活动性小,所以没有气泡产生。
师:大家想想,这样回答完整吗,×××同学。[指定学生]
生(4):在金属活动性顺序表中,锌排在氢的前面,容易失去电子,能置换酸中的氢。
师:铜呢,
生(4):铜排氢的后面,不能置换酸中的氢。
师:在金属活动顺序表中,锌排氢的前面,锌的化学性质比氢活泼,锌原子易失电子给硫酸溶液中的氢离子。锌不断溶解,锌原子变成锌离子,氢离子得到电子变成氢离子。两上氢原子结合成氢分子,锌片上有气体即氢气逸出。[板书]现在再考虑:为什么锌片、铜片连接了导线以后,如果锌片很纯的话,锌片上的气泡很少。几乎没有,而铜片上的气泡却很多,什么道理,××同学。[指定学生]
生(5):锌被氧化成锌离子进入溶液,溶液中的氢离子从铜片获得电子,被还原成氢原子。
师:同学们能回家预习,很好。但回答问题要针对题意,经过思考后用自己的语言来回答。大家看到铜片上气泡很多,锌片上气泡少了,这是什么道理呢,××。[指定学生]
生(6):锌原子失电子变成锌离子,电子通过导线流向铜片上,氢离子在铜片上得电子,变成氢原子再组成氢分子。铜片上有很多氢气泡。
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[评述:在这类探索性实验中,操作并不困难,重要的是观察现象要细微,否则无收获。在观察到现象后,分析电子的流动和转移的路线是重要的课题。一定要让学生得到如下结论:锌片与稀硫酸接解反应时,电子是在锌和氢离子之间直接转换;而在锌片用导线与插在稀硫酸时的铜片接连时,电子是由锌片通过导线到达铜片后,在铜片上向氢离子转移。在学生的回答中,有一句话最重要:“锌原子失去的电子通过导线流到铜片上”,要特别强调。在电子通路得到控制后,原电池的使用才成为可能。]
师:锌是比较活动的金属,锌片的锌原子失电子变成锌离子,溶解在溶液里。锌原子失去电子通过导线流到铜片上,而溶液中的氢离子从铜片上得到电子变成氢原子,二年氢原子组成了氢分子。因此,在铜片上就有气体出发。大家也可以考虑一下:锌原子失电子变成二价锌离子,氢离子得电子变成氢原子都是一些什么反应呀,×××同学。[指定学生]
生(7):锌原子失电子发生氧化反应,氢离子得电子发生还原反应。
师:锌原子失去电子变二价锌离子的反应为氧化反应;氢离子得电子变氢原反应是还原反应。在导线中连接了电流计,大家都看到电流计的指针有偏转的。说明导线里有电流通过,考虑一下上述实验装置,怎么会产生电流的,电子流动的方向,又是怎样的呢,请同学们讨论。
生(8):电流的产生是由于电子从锌片流向铜片。
师:有谁补充,××[指定学生]
生(9):因为锌片上电子多,锌片、铜片之间有电势差
师:产生电流的根本原因是什么,
[评述:产生电流的根本原因,在化学里是无法弄明白的。学生回答的产生电势差的事实,也是根本原因之一,如果学生在高中电学里已学过这个原理,教师可提醒一下。如果学生的尚未学到,则化学教师可以轻轻带过,待学生到物理学习中再深究。这里,也许只需突出氧化,还原反应的自动变化。]
生(10):锌片上锌原子发生氧化反应,铜片上的氢离子得电子发生还原反应,使导线中的电子从锌片流向铜片。
师:锌片、铜片上发生了氧化,还原反应,使电子从锌片不断地流向铜片而形成电流,这是上述装置产生电流的根本原因。锌比铜活动,容易失去电子,锌片上的电子比铜片多,锌片与铜片间有电势差,电子从锌片流向铜片。我们再看看上面的实验装置有什么特点,请大家翻开书,第155页,第四行:“把化学能转变为电能的装置叫原电池。”我们刚才做实验的装置就是原, 锌、铜、衡硫酸组成的一个锌铜原电池。现在大家可以搞清楚了,什么是原电池。
原电池中电子流出的这一极称为负极;原电池电子流入的这一极称为正级。锌、铜原电池中锌和铜各是什么极,
生(集体):锌片是负极;铜片是正极。
师:锌、铜原电池中,锌片是电子流出的称为负极,铜片是电子流入的称为正极。负极锌片,正极铜片,各发生什么反应,
生(集体):负极锌片上发生氧化反应;正极铜片上的H,发生还原反应。
师:负极锌片,电极锌本身被氧化正极铜片,H,在电极铜上被还原。锌铜原电池中的电子,从负极锌片流向正极铜片。
为了更好地学习原电池的工作原理,我们可以用电极方程式,表示原电池两电极上所发生的反应。电极方程怎样写法呢,写电极方程式时,[指黑板上所写的电极方程式应写清楚正极、负极;在电极后面括一个括号,写电极材料名称;然后再书写原子(分子)或离子的符号,以及得失电子的数目;最后配平并在反应物、生成物的符号间写等号。]
[评述:电极方程式的书写一定要规范,这有利于巩固对电极反应的氧化还原本质的理解。]
[教师将放有的盛稀硫酸的玻璃缸,硫酸铜溶液的玻璃缸,酒精溶液的玻璃缸,锌片、铜片、银片、石墨棒以及导线的示教盘和大型电流计摆在讲台上。]
师:下面我再来做几个实验,请大家仔细观察。这是锌片、石墨棒,在玻璃缸里的是稀硫酸[出示实物],现在如果我把锌片和石墨棒放在稀硫酸里,锌片上有气泡吗,
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生:有气泡。
师:石墨棒上有气泡吗,
生:没有。
师:现在我用一根导线,把锌片和石墨棒连接起来。[教师演示]请×××同学[指定学生]代表大家来看一下,并向大家汇报看到的现象。
生(11):锌片上气泡减少,石墨棒上有气泡产生。
师:把电流计连接在锌片和石墨棒中间[教师演示],大家看看讲台上电流计指针,电流计指针发生偏转。
下面我们做第二个实验。这里有两块锌片,玻璃缸里是稀硫酸[出示实物]把两块锌片插入稀硫酸里[教师演示],两块锌片有什么现象,
生:都有气泡。
师:如果在两块锌片间,连接一电流计[教师演示],大家看看,电流计的指针是否有偏转,
生:没有偏转。
师:两块锌片插入稀硫酸连接电流计,两块锌片都有气泡产生,电流计指针不发生偏转。
下面我们做第三个实验。这是一块锌片,这是一块银片,玻璃缸是硫酸铜溶液[出示实物],把锌片、银片插入硫酸铜溶液中,放置片刻后,取出银片[教师演示],大家看看,银片上有什么现象,
生(部分):变暗了;(部分):有暗红色。
师:如果在锌片、银片中,连接一个电流计[教师演示],大家看看,电流计的指针是否有偏转,
生:有偏转。
师:锌片、银片插入硫酸铜溶液,连接电流计,锌不断溶解,银片有暗红色物色析出,电流计指针发生偏转。
最后一个实验,也就是第四个实验。这是一块锌片、一块铜片,玻璃缸里是酒精溶液[出示实物]。
现在我们把锌片和铜片插入酒精溶液[教师演示],大家仔细观察,有什么现象,
生:没现象。
师:锌片、铜片插入酒精溶液,锌片、铜片都没有现象。如果用导线把锌片、铜片连接起来,锌片、铜片上仍然没有现象。现在我在锌片、铜片间, 连接一个电流计[教师演示],大家看看,电流计指针是否有偏转,
生:没有偏转。
师:锌片、铜片插入酒精溶液,连接电流计,锌片、铜片上没有现象,电流计指针不发生偏转。
现在请大家考虑:这四个实验中,哪几个既发生化学反应,又能产生电流,请×××同学回答。
生(12):第一和第三。
师:第一和第三个实验。既发生化学反应,又能产生电流,这些装置是原电池;第二个实验发生化学反应,但无电流产生;第四个实验既不发生化学反应,也没有电流产生,这些装置都不是原电池。
现在请大家考虑:原电池由哪几部分构成,每部分用什么材料,材料有什么要求,也就是说,请臧克家总结归纳一下,构成原电池要哪些条件,请×××同学讲讲看。
[评述:在了解原电池作用的 ,分析原电池的构造。而且,教师对构造的教学是通过四个实验,让学生自己去观察、比较,然后独立归纳出构成原电池的条件。这是教师在能力培养的要求下,作出的别具匠心的安排。学生在通过这一过程的教学后,不仅获得了知识,也提高了学习能力。]
生(13):第一是有两种金属;第二是有电解质;第三有要导线。
师:是否一定是两种金属,
生(13):也可以金属和非金属。
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师:如果是两种金属,要求两种怎样的金属,
生(13):一种金属在金属活动顺序中排氢前面;一种排在氢的后面。
师:原电池可由两种活泼不同的金属作电极,一种金属比较活泼,一种金属比较不活泼,这是相对比较来说的。两种金属不一定要一种排在金属活动顺序表氢前,一种排在氢后面。如两种金属都排在金属活动顺序表氢后面,只要活动性不同也就可以。当然也可以由一种金属和一种非金属作电极,非金属主要是指石墨。如Zn-C是一种金属和一种非金属作电极;Zn,Ag是一种活泼的金属与一种较不活泼的金属作电极。两电极必须插入电解质溶液。注意~一定要溶液,电解质溶液存在自由移动的离子,阳离子参加电极反应,如稀硫酸溶液中有自由移动的氢离子,H,参加电极反应;硫酸铜溶液中有自由移动的铜离子,Cu2,参加电极反应。[稍停]
现在总结一下,归纳一下:“构成原电池的条件”,请记录:[学生记录]第一,必须有活动性不同的两种金属,或金属和非金属作电极;第二,两电极直接插入电解质溶液;第三,正常工作的原电池两电极,必须用导线连接起来。实验一、三的装置是原电池,它们完全符合构成原电池的三个条件。实验二、四的装置不是原电池。实验二,两块锌片是同种金属,不符合必须要有活动性不同的两种金属作电极的条件;实验四的酒精溶液是非电解持溶解,不符合两电极必须插入电解质溶液的条件。
下面请大家再进一步研究一下:(1)Zn、C、稀H2SO4,(2)Zn、Ag、CuSO4溶液,,这两个原电池的工作原理。锌片、石墨棒插入稀硫酸,用导线连接后,石墨棒上产生什么气体,怎样会产生的,锌片上发生了什么变化,怎样会发生的,××同学。[指定学生]
[评述:这里重复地研究原电池的工作原理,教学要求与前面是不同的。上课开始阶段的研究,属于识记水平,只让学生识记一下,获得初步理解;现在研究原电池工作原理,则要求学生从简单应用,达到直接应用的学习水平。教师可以在观察学生应用的现场,了解学生是否已经真懂,而且可以对学生难免出现的一些错误,及时作出纠正。例如,在电解质为硫酸铜溶液时,正极上究竟是什么物质发生了还原反应,这是原理的应用。课堂上的条件很好,有实验可以观察,也有条件作理论分析,纠正学生错误是并不困难的。在这里,任课教师安排教学时,考虑得到周到,要求学生会操作,会口述和会正确书写电极反应式,这类教学是很细腻的。]
生(14):石墨棒上有氢气产生,硫酸溶液中的氢离子,在石墨棒得到电子变成氢原子,两个氢原子进一步变成氢分子。
师:这是什么反应,
生(14):还原反应。
师:锌片上发生什么变化呢,
生(14):锌不断溶解。
师:锌片上的锌原子失去电子变为锌离子,进入溶液。这是什么反应,
生(14):氧化反应。
师:锌、碳原电池中,哪个电极为正极,哪个电极为负极,×××同学。[指定学生]
生(15):锌片是负极,锌片上有电子流出;石墨棒是正极,电子流入石墨棒。
师:锌片、银片插入硫酸铜溶液,用导线连接后,银片上生成暗红色物质是什么,怎样会产生的,锌片上发生了什么变化,怎样会发生的,×××同学。[指定学生]
生(16):银片上有铜产生,硫酸铜溶液中的铜离子,从银片上得到电了,变成铜原子,铜附在银片上。锌不断溶解,锌片上锌原子失电子变锌离子,进入溶解。
师:负极锌片上锌原子失电子变成锌离子,是什么反应,
生(集体):氧化反应。
师:正极银片上铜离子得到电子,变成铜原子,是什么反应,
生(集体):还原反应。
师:下面请大家在纸上做练习。
在图上标明正负极和电子转移方向,写出电极方程式。
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师:我们分析一下,看看做得对不对。锌是负极,银是正极,电子从负极锌片流向正极银片,对吗,
生(集体):对。
师:负极锌片,锌原子失电子成锌离子,正极银片上氢离子得电子变成氧原子,结合成氢分子。对吗,
生(集体):不对。 [议论纷纷]
师:不对在什么地方,×××同学。[指定学生]
生(18):正极银片上,铜离子得电子变成铜原子。
师:实验证明,正极银片上有铜生成,从理论上来看,为什么是铜而不是氢气呢,硫酸铜溶液中有较多的铜离子和极少量的氢离子,在金属活动顺序表中,铜排在氢后面,氢原子比铜原子容易失电子,而铜离子比氢离子容易得出电子,因此,应该铜离子得电子生成铜原子。[板书]
现在我们来总结一下原电池的化学原理。大家一起看书,第155页第五行:“原电池电子流出的一极是负极(如锌片),电极被氧化”。Zn、Cu原电池,负极是锌片,而一般原电池负极是相对活泼的金属,相对活泼的金属的原子,容易失去电子,电子流出,电极本身被氧化。在书上锌片边上可写上:“相对活泼的金属”。再往下看:“电子流入的一极是正极H,在电极上被还原。”Zn、Cu原电池,正极是铜片,H,在正极上被还原,而一般原电池,正极是相对不活泼的金属或非的石墨,电了通过导线流入正极,电解质溶液中的阳离子,在正及得到电子被还原。大家在书上铜边上写上:“相对不活泼金属或非的石墨”;氢离子边上写:阳离子。
原电池从外电路来看,电子从负极流向正极;从内电路来看,负极金属原子失去电子被氧化,正极阳离子得电子被还原。内电路两极上发生氧化,还原反应,外电路两极电子定向流动,产生电流,化学能转变为电能。
回家认真复习原电池。预习金属的腐蚀和防护。完成书面作业160页第一题和补充题:画原电池的示意图,标出正负极和电子流动方向,写出电极方程式,并注意反应所属类型。做实验并进行思考,准备课堂讨论:161页第二题。今天中午和放学后开放实验室,请大家自己选择时间到实验室做实验。
[下课]
[ 附]板书
1(什么是原电池2(权成原电池的条件3(原电池的工作原理
[评述:这是一堂原电池概念的理论课。教学要求明白,教学过程很有层次和节奏,贯彻了由表及里、由易到难的教学原则。而且,本堂课体现了学生是教学中的主体精神,实验是由学生独立进行或观察的,结论是由学生自己得到的。把教学中大多采用的验证性实验,改为探索性实验,把观察实验过程和抽象思维过程结合起来,有利于发展学生的能力。
在教学中,教师的主体任务是向学生提出问题、揭露矛盾、引导思考、组织活动(或实验)、解答疑难和指引进一步学习的途径。教师不能代替学生去学习。用“喂”和“填”的办法进行教学,虽然可以使学生学起来轻易一些,但正因为轻易了,就妨碍了学生的钻研精神的培养和自学能力的提高。本堂课的教学基本上避免了“代替学习”的旧模式。同时,也反对了所谓“放手让学生自己去探索”,模糊教学的具体目标的做法,防止走向另一个极端。它保持了教师的主导作用和学生的主体地位的较好的统一。
学生在回答问题时,不可能十全十美,会出现一些曲折。在班级教学中,各个学生的学习能力不可能完全一致,教师要善于利用这些曲折去“借题发挥”,帮助一部分设疑、解难,使这些学生跟上全班水平。在教学中的一些“迂回”,有时对学习水平较高的学生也是需要的,可以使他们在“回旋”中培养再现性思维和创造性思维。在这个问题上,如何掌握“火侯”,这是教师的教学的教学艺术。本堂课的教学,在这方面似可更放手一些。
未来的文盲将不是那些不识字的人,而是没有学会怎样学习的人。]
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范文三:新人教版化学选修4高中《原电池》word教案
第一节 原电池
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知识梳理
1. 电化学是 _______________________________的科学。从 _________与 _________的关系来 区分,电化学反应过程 (及其装置 ) 可以分为两类:__________________和 ______________。
2. 原电池:将 _________转化为 _________的装置。
3. 氧化还原的本质是 _________与 _________之间发生 _________的过程,通常氧化还原反应 中并不能获得电流,要使能量直接转变为电能,就要设计 _________,使 _________反应和 _________反应分别在 _________进行。
4. 原电池的构成条件:_________、 _________、 _________、 _________。
5. 原电池的工作原理 (以图 4-1为例 ) :Zn 为 _________极 ,Cu 为 _________极 ; 负极上发生 _________反 应 , 电 极 反 应 式 为 _________, 正 极 上 发 生 _________反 应 , 电 极 反 应 式 为 __________________; 电子流出的极是极, 电子流入的极是 _______极; 电流方向 _________。 盐桥中的盐溶液是 _________溶液, 其作用为 ________________________。 盐桥中的 _______会移向 ZnSO 4溶液, _________移向 CuSO 4溶液,使 ZnSO 4溶液和 CuSO 4溶液均保持电中 性 。 该 原 电 池 工 作 一 段 时 间 后 , 两 电 极 的 质 量 将 会 ______________________________________。
图 4-1
疑难突破
1. 原电池的构成条件有哪些?
剖析:①具有不同的电极, 较活泼的金属作负极, 发生氧化反应; 较不活泼金属或非金属 (石 墨等 ) 作正极,得到电子,发生还原反应,本身不变。
②具有电解质溶液。
③具有导线相连 (或直接接触 ) 组成闭合回路,或具备将化学能转变成电能的条件。
④能自发地发生氧化还原反应 (有明显电流产生时需具备此条件 ) 。
2. 如何判断原电池的正负极?
剖析:原电池有两个电极,一个是正极,一个是负极。判断正极和负极的方法是:
①由组成原电池的两极材料判断。 一般是活泼的金属为负极, 活泼性较弱的金属或能导电的 非金属为正极。
②根据电流方向或电子流动方向判断。 电流是由正极流向负极; 电子流动方向是由负极流向 正极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向。 在原电池的电解质溶液内, 阳离子移向 的极是正极,阴离子移向的极为负极。
④根据原电池两极发生的变化来判断。 原电池的负极总是失电子发生氧化反应, 其正极总是 得电子发生还原反应。
问题探究
问题:请设计实验探究锌铜原电池为什么可以持续、稳定地提供电流?
探究:实验 1:将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接,并使锌片和铜片直接接触,然后 浸入盛有硫酸铜溶液的烧杯中。观察实验现象。
现象:铜片表面明显有铜析出,电流计指示无电流通过。
实验 2:将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接,并使锌片和铜片不直接接触,再同 时浸入盛有 CuSO 4溶液的烧杯中。
现象 1:电流计指针发生偏移, 并指示电子是由锌片流向铜片, 在铜片表面有红色的铜。 结论:发生了原电池反应, 可以肯定实验 1中的装置构成了原电池。并且,其中锌为原 电池的负极,铜为正极。
现象 2:随着上述实验时间的延续,电流计指针偏转的角度逐渐减小,最终又没有电流 通过。同时锌片表面逐渐被铜全部覆盖。
结论:由于锌片与 CuSO 4溶液直接接触,在反应一段时间后,难以避免溶液中有 Cu 2+在锌片表面被直接还原, 一旦有少量铜在锌片表面析出, 即在负极 (锌 ) 表面也构成了原电池, 进一步加速铜在负极表面析出, 致使向外输出的电流强度减弱。 当锌片表面完全被铜覆盖后, 反应终止了,也就无电流再产生。
实验 3:教科书中的实验 41,观察实验现象。
现象:改进后的装置能持续、稳定地产生电流。
结论:当有盐桥存在时,随着反应的进行,盐桥中的 Cl -会移向 ZnSO 4溶液, K +移向 CuSO 4溶液,使 ZnSO 4溶液和 CuSO 4溶液均保持电中性,氧化还原反应得以继续,使原电 池不断产生电流。
实验 4:将上述实验装置中的硫酸铜溶液换成相同浓度的稀硫酸,观察并比较产生电流 强度的大小。
典题精讲
【例 1】图 4-3中能组成原电池产生电流的是()
图 4-3
思路解析:A 、 D 中电极与电解质溶液之间不发生反应,不能构成原电池。 B 符合原电池的 三个条件,且 Zn 能与 H 2SO 4溶液反应,两电极发生的反应分别是:Zn -2e -====Zn2+, 2H ++2e-====H2↑。 C 中酒精不是电解质,故不是原电池。
答案:B
【例 2】根据图 4-5所示的装置回答下列问题:
图 4-5
(1)铁片与铜片不用导线连接,有何现象发生?写出反应的化学方程式。
(2)用导线把金属片连接起来,现象有什么不同?用最恰当的化学方程式表示发生的反应。 思路解析:第 (1)种情况,铜片不起作用,铁与 H +反应,但速率较小,铁片越纯,表面越光 滑,反应速率越小。第 (2)种情况,用导线连接后构成了原电池,正极产生氢气,所以气泡 从铜片表面逸出。原电池的形成使电子得以顺利转移, H +在 Cu 表面得到电子比在铁表面容 易得多,所以反应速率增大,氢气逸出速率增大,铁的溶解速率也增大。
答案:(1)铁片与铜片不用导线连接,则铁片表面有气泡产生,但速率较慢。
Fe+H2SO 4====FeSO4+H2↑
(2)①气泡不从铁片表面而是从铜片表面逸出;②产生氢气的速率明显加大。电极反应式:负极:Fe -2e -====Fe2+
正极:2H ++2e-====H2↑
【例 3】 选择适宜的材料和试剂设计一个原电池, 以便完成下列反应:2FeCl 3+Cu====2FeCl2+ CuCl 2。画出原电池的示意图并写出电极反应。
图 4-6
思路解析:根据形成原电池的 3个条件, 可知必须选择两个电极的材料和电解质溶液。 在反 应 2FeCl 3+Cu====2FeCl2+CuCl2中, Cu 是被氧化的,应该是原电池负极上发生的反应, Cu 作负极材料最适宜,而正极只需选活泼性比 Cu 弱的金属或非金属电极即可,可选择石墨电 极。 Fe 3+在正极上被还原,所以选择 FeCl 3溶液作电解液,如图 4-6所示。
答案:原电池设计如图 4-6所示。
负极:Cu -2e -====Cu2+
正极:2Fe 3++2e-====2Fe2+
总反应 :Cu+2Fe3+====Cu2++2Fe2+
【例 4】 X 、 Y 、 Z 、 W 四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。 X 、 Y 相 连时, X 为负极; Z 、 W 相连时,电流方向是 W → Z ; X 、 Z 相连时, Z 极上产生大量气泡; W 、 Y 相连时, W 极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动顺序是()
A.X >Z >W >Y B.Z >X >Y >W
C.W >X >Y >Z D.Y >W >Z >X
思路解析:在原电池中, 活泼金属作为电池的负极,失去电子发生氧化反应;不活泼的金属 作为电池的正极, 得到电子发生还原反应。 电子由负极经导线流向正极, 与电流的方向相反 (物理学中规定正电荷移动的方向为电流的方向 ) 。因此, X 、 Y 相连时, X 为负极,则活泼 性 X >Y ; Z 、 W 相连时,电流方向是 W → Z ,则活泼性 Z >W ; X 、 Z 相连时, Z 极上产生 大量气泡,则活泼性 X >Z ; W 、 Y 相连时, W 极发生氧化反应,则 W >Y 。综上,可以得
出金属的活泼性顺序是 X >Z >W >Y 。
答案:A
知识导学
本节内容以必修化学 2第二章第二节 “化学能与电能” 为基础, 进一步介绍原电池的组 成和工作原理,通过对原电池中闭和电路形成过程的分析,引出半电池、盐桥、内电路、外 电路等概念,要求能够写出相关的电极反应和电池反应方程式。
学习本节前应复习氧化还原反应的有关知识:氧化反应、 还原反应等; 金属活泼性的强 弱判断;电解质溶液;锌铜原电池原理及构成条件。
对于锌铜原电池的工作原理可以采用图 4-2学习:
图 4-2
学习中常犯的错误是原电池正负极的判断, 不一定是较活泼的金属一定作负极, 而要看 是否发生氧化反应。如:铁、铜和浓硝酸组成的原电池,虽然铁的活泼性比较强,但不能与 浓硝酸反应,而铜可以,因此铜作负极,铁作正极。
疑难导析
对于构成原电池的四个基本条件要注意以下几点:(1) 构成原电池的四个基本条件是相 互联系的,不能孤立、片面地看待某一条件,在四个基本条件当中,氧化还原反应是核心。 (2)判断某装置是否为原电池的问题,要以构成原电池的基本条件为标准判断,不能仅凭 装置的外形下结论。 (3)构成原电池的基本条件,还是进行原电池设计的基本依据。
原电池的正负极的判断方法虽然比较多, 但原电池反应的实质是负极发生氧化反应, 失 去电子,正极发生还原反应,得到电子,因此,对于具体问题要具体分析,不能想当然,不 然就会落入出题者的陷阱当中, 如:①铁、 铜和浓硝酸组成的原电池,虽然铁的活泼性比较 强,但不能与浓硝酸反应,而铜可以,因此铜作负极,铁作正极。②镁、铝和 NaOH 溶液 组成原电池,作负极的应该是铝,而不是镁。
问题导思
可以通过实验逐步进行探讨:根据实验 1可以设想本实验装置是否构成了原电池, 如果 没有发生原电池反应,铜片表面为什么明显有红色的铜析出,并且锌片逐渐溶解 ? 如果实验 装置就是原电池, 为什么电流计的指针又不动, 表现出无电流产生 ? (实验中可单独置一铜片 于该 CuSO 4溶液中,以作对比,说明铜不与硫酸铜溶液反应。 ) 根据“铜片表面明显有红色 的铜析出, 并且锌片逐渐溶解” 的实验现象, 应该表现出原电池中电极反应的特点;借助物 理学中的电学知识可以判断, 电流计指针不动的原因可能跟锌片与铜片直接接触有关, 由此 进行实验 2。
由实验 2现象及结论进一步思考:作为原电池, 其功能就是要将化学能转换成电能, 上 述实验中负极上的变化势必影响原电池的供电效率。 能否设法阻止溶液中的 Cu 2+在负极 (锌 ) 表面还原 ? 进行实验 3。
然后做对比实验 4并思考产生电流强度的大小不同的原因。 可借助金属活动性顺序分析 上述实验电流强度大小不同的原因,同时也可以说明溶液中 H +与 Cu 2+离子在正极放电的顺 序。
典题导考
绿色通道:原电池装置的构成条件:①有活泼性不同的电极;②电解质溶液;③形成闭合回
路。只有这三个条件同时具备才有可能产生原电池电流。
【典题变式 1】如图 4-4装置,电流表 G 发生偏转,同时 a 极逐渐变粗, b 极逐渐变细, c 为电解质溶液,则 a 、 b 、 c 应是下列各组中的()
图 4-4
A.a 是 Zn 、 b 是 Cu 、 c 为稀 H 2SO 4溶液 B.a 是 Cu 、 b 是 Zn 、 c 为稀 H 2SO 4溶液 C.a 是 Fe 、 b 是 Ag 、 c 为 AgNO 3溶液 D.a 是 Ag 、 b 是 Fe 、 c 为 AgNO 3溶液 答案 :C
绿色通道:若要加快铁片和酸的反应速率,可用铜片与之接触或加少量 CuSO 4溶液使铁从 局部置换出铜, 形成原电池。同样, 在制备氢气的实验中,为加速锌与酸反应制取氢气的速 率,可以在酸中加少量 CuSO 4溶液,以使锌与 CuSO 4溶液局部置换出的 Cu 形成原电池; 或用粗锌与酸反应形成原电池加快反应速率。
【典题变式 2】 1.100 mL 浓度为 2 mol ·L -1的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率, 又不影响生成氢气的总量,可采用的方法是()
A. 加入适量的 6 mol ·L -1的盐酸 B. 加入数滴氯化铜溶液
C. 加入适量蒸馏水 D. 加入适量的氯化钠溶液
答案 :B
2. 实验室中用稀硝酸与铜反应制取 NO 气体,已知该反应很慢,欲提高反应速率,下列方法 中正确的是()
A. 加一块 Fe 片,使之与 Cu 接触 B. 加一块石墨,使之与 Cu 接触
C. 加少量浓硝酸 D. 加少量浓硫酸
答案 :B
绿色通道:原电池装置是该装置必须能自发地发生氧化还原反应。 所以对装置的正、 负极材 料选择必须要注意该材料在装置中作什么电极,这样才能作出正确的选择。
【典题变式 3】 某原电池的总反应离子方程式为:2Fe 3++Fe====3Fe2+, 不能实现该反应的原 电池是()
A.Cu 为正极, Fe 为负极,电解质溶液为 FeCl 3溶液
B. 石墨为正极, Fe 为负极,电解质溶液为 Fe(NO3) 3溶液
C.Fe 为正极, Zn 为负极,电解质溶液为 Fe 2(SO4) 3溶液
D.Ag 为正极, Fe 为负极,电解质溶液为 CuSO 4溶液
答案 :CD
绿色通道:根据原电池的组成判断金属活泼性强弱是原电池原理的重要应用,一定要注意:在原电池中活泼金属作负极,发生氧化反应,被腐蚀;不活泼金属作正极,发生还原反应, 常被保护起来;电子移动方向是由负极流向正极,与电流的方向相反。
【典题变式 4】 X 、 Y 、 Z 、 M 代表四种金属元素, 金属 X 和 Z 用导线连接放入稀硫酸中时, X 溶解, Z 极上有氢气放出;若电解 Y 2+和 Z 2+共存的溶液时, Y 先析出;又知 M 2+的氧化性 强于 Y 2+。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为()
A.X>Z>Y>M B.X>Y>Z>M
C.M>Z>X>Y D.X>Z>M>Y 答案 :A
范文四:最新人教版高中化学《原电池》示范教案
第四章 电化学基础
章前概述
本教科书的第一章着重研究了化学反应与热能的关系, 本章着重研究化学反应与电能的 关系,二者都属于热力学研究的范畴。
电化学是研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学,它的应用十分广泛, 在分析、合成等领域应用很广,由此形成的工业也很多,如电解、电镀、电冶金、电池制造 等。 因此本章知识有利于学生们了解电化学反应所遵循的规律, 知道电化学知识在生产、 生 活和科学研究中的作用。 同时, 本章还设计了一些有趣的实验和科学探究活动, 这有利于学 生增强探索化学反应原理的兴趣,树立学习和研究化学的志向。
本章包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四部分内容。
学生在必修化学 2中学习了由锌片、 铜片和稀硫酸溶液组成的简单原电池, 初步了解了 原电池原理。 在本章第一节中将学习带有盐桥的较复杂的原电池, 进一步认识原电池的构成 和反应原理,了解设计原电池、选用正、负电极的原则。
化学电源学生在必修化学 2中对于化学电池的原理和应用, 已有了初步的了解, 本章在 电池选用的标准, 以及在一次电池、 二次电池和燃料电池的反应原理方面, 均有所拓宽和加 深。
电解池教科书以 CuCl 2溶液的电解为例, 介绍了电解的原理。 由于课程标准不要求介绍 电极电势、 分解电压等概念, 因此这里只是简单地说明电解的产物, 而不能定量地分析电解 过程中什么离子能参与放电。 在电解原理的应用中, 教科书简单地介绍了电解饱和食盐水制 取烧碱、氯气和氢气,电镀,铜的电解精炼以及电冶金制取活泼金属的知识,目的是拓宽学 生的知识面,开拓他们的科学技术视野。
关于金属的电化学腐蚀与防护, 教科书阐述了金属腐蚀造成的严重危害, 指出金属腐蚀 分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。 这里着重讨论了电化学腐蚀的机制, 阐述了析氢腐蚀和吸 氧腐蚀的反应原理, 指出金属电化学腐蚀的本质是金属表面形成了微型原电池, 使金属失去 电子而被氧化。 同时指出, 人们根据对金属电化学腐蚀本质的认识, 发明了防护金属电化学 腐蚀的方法,并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
前面已经谈到, 本章部分内容在必修化学 2中已经涉及, 在这里做了扩展与提高。 由于 在材料广度和理论深度上有所限制, 不涉及技术细节和电极电势、 分解电压等定量概念, 所 以本章内容还是比较容易掌握的。
本章内容密切联系社会生产和生活实际,而且设计了一些有趣的实验和科学探究活动, 教学中能够引起学生的学习兴趣。
课时分配建议
第 1节 原电池 1课时
第 2节 化学电源 1课时
第 3节 电解池 2课时
第 4节 金属的电化学腐蚀与防护 1课时
复习 1课时
小计 6课时
第一节 原电池
孙奇文,首都师范大学附属密云中学,本文获 2009第四届全国实验区新课程实施成果 二等奖
从容说课
本节内容以必修化学 2第二章第二节 “ 化学能与电能 ” 为基础, 进一步介绍原电池的组成 和工作原理,通过对原电池中闭合电路形成过程的分析,引出半电池、盐桥、内电路、外电 路等概念, 要求学生能够写出相关的电极反应式和电池反应方程式。 同时, 帮助学生对电化 学的研究和应用范围形成一个概貌性的认识。
鉴于课程标准对电极电势等概念不作要求, 在理论方面控制了知识的深度, 因此在教学 中只需要借助氧化还原反应理论和金属活动性顺序以及物理学中的电学知识对有关问题进 行一些定性的介绍和分析 (如对原电池中正、负电极的判断,设计原电池时对正、负电极材 料和电解质溶液的选择以及对电极反应产物的判断等 ) 。
本节教学可采用实验探究法, 即引导学生通过对原电池产生电流现象的观察和分析, 去 发现原电池在实现能量转化过程中存在的矛盾, 并设想解决矛盾的思路, 理解现有的解决矛 盾的方法。 应该说, 在原电池中设置盐桥不是一个普通的技术改进, 而是对旧的思维模式的 一个质的突破。 过去认为氧化剂、还原剂只有直接接触、 相互作用才能发生电子转移, 而现 在, 是使氧化剂和还原剂近乎完全隔离, 并在不同的区域之间通过特定的装置实现了电子的 定向转移, 为原电池持续、 稳定地产生电流创造了必要的条件, 也为原电池原理的实用性开 发奠定了理论基础。
教学建议如下:
1.本课教学,应充分调动学生在学习过程中的自主意识,以实验为载体,创设问题情 境, 将对原有知识的回顾与新知识的引入融为一体, 将实验探究与思考交流交替进行, 凸现 学生的主体作用。
2.新课引言,需要从知识的系统性方面让学生对本章内容有一个总体认识。了解电化 学 “ 是研究化学能与电能相互转换的装置、 过程和效率的科学 ” , 了解电化学包含的两种反应 过程与能量转换的关系。 同时, 可通过播放一些有关氯碱工业、电镀、 电冶金工艺和各类电 池的图像,帮助学生对电化学的研究领域和工艺形成一些感性认识。
3.关于本课教学的重点 —— 原电池,可以在教科书 [实验 41]的基础上补充一组探究性 实验,以深化对原电池原理的理解。
设计理念
本节课的教材依据是人教版高二年级选修 4第四章第一节《原电池》 。原电池是把电能 转化为化学能的一种装置, 也是化学与能源相联系的很关键的内容, 这些知识不但能让学生 大开眼界, 而且还能为环境、 能源与可持续发展提供良好的教学内涵, 所以这部分知识是应 该以全新的教学理念进行学习。 在设计本节课教学时遵循新课改的理念, 引导学生从一个水 果电池引入电池的内容, 这样能激起学生对本节课的好奇心, 可以达到教学创设情境的需要。 在上课过程中, 注重与学生的沟通和交流, 让课堂成为学生自主设计、 自主学习和自主探究 的环境。本节课主体采用 “ 问题情景 ―→ 实验探究 ― → 质疑讨论 ―→ 分析推理 ―→ 整合运用 ” 的学习方法,在实验探究中学习原电池的概念及构成条件。
三维目标
知识与能力
1.使学生理解原电池的化学原理,通过实验正确判断原电池的正负极。
2.了解能源与化学能之间的关系;能初步设计简单的原电池。
3.初步掌握形成原电池的基本条件,并能将理论应用于实际。
过程与方法
1.利用实验探究方法学习原电池的原理;结合生活实际,学习原电池原理在生活中的 实际运用。
2.通过实验不断总结、发现、归纳知识的要点,培养学生的思维能力和创造能力。 情感态度与价值观
应用辩证唯物主义的思维方法, 抓住氧化还原反应是原电池工作原理的本质; 由师生共 同参与讨论发现问题, 并通过实验不断体现由实践 → 认识 → 再实践 → 再认识的认识过程, 同 时培养学生实事求是的科学态度和科学的学习方法。
教学重难点
教学重点
原电池的工作原理。
教学难点
原电池的形成条件及电极反应。
电子流向、电流方向以及阴阳离子运动方向。
教学方法
讲授、演示实验、学生分组实验、多媒体辅助教学。
教学准备
教师制作课件、准备实验。
学生做好适当预习准备。
板书设计
原电池
一、定义:化学能转化成电能的装置。
二、形成条件
1.两个能导电且活泼性不同的金属 (或金属和非金属 ) 作电极;
2.电解质溶液提供自由移动的离子;
3.形成闭合回路;
4.能自发发生氧化还原反应。
教学反思
“ 问题情景 ―→ 实验探究 ― → 质疑讨论 ―→ 分析推理 ―→ 整合运用 ” 是我们在实验课中经 常采用的基本教学程序, 实验是化学课教学的灵魂, 上好实验课是提高课堂教学质量的关键。 这一节以学生熟悉的实验开始, 不断地把实验展开、 深化, 让学生动手操作, 动脑分析思考, 动口讨论, 归纳总结出概念和规律, 对学生一时不能理解的问题或需要深化的概念, 教师要 讲并且要讲透, 每一个关键性问题要总结,要落实,为了培养和发展学生的思维和能力,要 及时巩固 (如让学生读书, 做练习等 ) 把学会的知识加以应用, 尽可能解决一些实际问题 (如实 验现象的解释 ) 。把实验操作、现象的观察分析和本质的归纳总结,形成知识体系,再运用 到实践中去解决实际问题,形成螺旋上升的全过程。
教学特点
学生看到桌子上的实验器材表现了极大的兴奋, 这是很多习题课、 纯理论课所无法相比 的情景。锌与稀硫酸实验学生做过, 是一个非常熟悉的实验, 现在重做,要提醒学生过去在 实验中不曾注意的现象, 仔细观察, 如锌在反应时表面变黑, 锌粒溶解的过程中, 溶液有黑 色固体出现以及生成氢气的剧烈程度。 接着铜片插入稀硫酸中, 铜片、 锌片一同插入稀硫酸 中;锌片、铜片用导线连接后插入稀硫酸中;在导线中接入电流表,电流表指针偏转,学生 可根据电流表指针的偏转方向判断电子是由锌片流向铜片。学生的积极性一下子调动起来 了, 他们以极大的兴趣和注意力进行了连续的实验。 在本案例中, 问题激疑 — 实验探究 — 分 析归纳是课堂的主线;通过课堂的设疑, 激发了学生的求知欲,开阔思路, 训练学生的思维
品质,提高思维的能力。利用实验设置疑问,提出问题,使实验变得有探索性和启发性。师 生之间围绕形成原电池条件这一重点开展的实验探究, 充分体现了教师为主导, 学生为主体 的教学原则,从提出问题一直到解决问题为止,学生始终处于思考、探索的学习情境中,学 生的体验和实践环节确保了全体学生主动参与了知识的探究过程。
范文五:高二化学原电池教案
/以学生为中心,以科学探究为主线,采用“动手实验→启发探索→动手实验→分析归纳→巩固练习”的教学方法,注重知识的产生和发展过成,引导学生从身边走进化学,从化学走向社会。
【教学目标】
1.掌握原电池的构成条件,理解原电池的工作原理,能正确判断原电池的正负极,正确书写电极反应式、电池反应式,能根据氧化还原原理设计简单的原电池。
2.通过实验探究学习,体验科学探究的方法,学会分析和设计典型的原电池,提高实验设计、搜索信息、分析现象、发现本质和总结规律的能力。
3.在自主探究、合作交流中感受学习快乐和成功喜悦,增强学习的反思和自我评价能力,激发科学探索兴趣,培养科学态度和创新精神,强化环境保护意识以及事物间普遍联系、辨证统一的哲学观念。
【教学重点】
原电池的构成条件
【教学难点】
原电池原理的理解;电极反应式的书写
【教学手段】多媒体教学,学生实验与演示实验相结合
【教学方法】实验探究教学法
【课前准备】将学生分成几个实验小组,准备原电池实验仪器及用品。实验用品有:金属丝、电流表、金属片、水果。先将各组水果处理:A组:未成熟的橘子(瓣膜较厚),B组:成熟的橘子(将瓣膜、液泡搅碎),C组:准备两种相同金属片,D组:准备两种不同金属片。
【教学过程】
[师]:课前我们先作个有趣的实验。请大家根据实验台上的仪器和药品组装:将金属片用导线连接后插入水果中,将电流表串联入线路中,观察会有什么现象发生?
(教师巡视各组实验情况)。
[师]:请大家总结:有什么现象发生?
[生]:总结:出现两种结果:
①电流表指针偏转 ②电流表指针不发生偏转
[师]:电流表指针偏转说明什么?为什么会发生偏转?
[生]:说明有电流产生。
[师]:这个装置就叫做原电池。这节课我们共同研究原电池。请大家列举日常使用的原电池都有哪些?
[展示干电池]:我们日常使用的电池有下面几种,大家请看:
[播放幻灯片]:
化学电池按工作性质可分为:一次电池(原电池);二次电池(可充电电池)铅酸蓄电池。其中:一次电池可分为:糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池、锌空气电池、一次锂锰电池等。二次电池可分为:镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池等。铅酸蓄电池可分为:开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。
原电池的构成:任何一种电池由四个基本部件组成,四个主要部件是:两个不同材料的电极、电解质、隔膜和外壳。
【评注】提出问题,从身边走近化学,唤起学生学习兴趣。
[播放课件]《伏特电池》的发明:
说起原电池的发明,有一段有趣的故事。1786年,著名的意大利医师、生物学家伽伐尼,偶然发现挂在窗前铁栅栏的铜钩上的青蛙腿肌肉,每当碰到铁栅栏就猛烈地收缩一次。这偶然的现象并没有被伽伐尼放过,经不懈的探索和思考,第一个提出了“动物电”的见解。他认为:青蛙神经和肌肉是两种不同的组织,带有相反电荷,所以两者存在着电位差,一旦用导电材料将两者接通,就有电流通过,铁栅栏和铜钩在此接通了电路,于是有电流产生,由于有动物电流的刺激,蛙腿肌肉发生收缩。
“动物电”的发现引起了意大利物理学家伏打的极大兴趣,他在多次重复伽伐尼的“动物电”实验时,发现实验成败的关键在于其中的两种金属――铁和铜,若把钩着蛙腿的铜钩换成铁钩,肌肉就不会收缩。他认为“动物电”的实质是金属属性不同造成的,不同金属带有不同的电量,它们之间必然存在电位差,若有导线在中间连接,就会产生电流,蛙腿的收缩正是这种原因产生的电流刺激的结果。
伏打经过反复实验,深入钻研,1799年第一个人造电源——伏打电池(伏打曾叫它伽伐尼电池)问世。
[师]:这种可以把化学能转化成电能的装置叫原电池。那么他们是如何构成的呢?下面我们一起来研究原电池的原理。
[板书]:一、原电池
1.原电池的形成条件:
[师]:请同学们根据自己的设想和实验室提供的仪器、药品,自己选择,试一试,看谁的电流表指针会发生偏转?看谁的音乐盒会响起。
实验仪器、药品:锌板、铜板、铁板、石墨、稀硫酸、硫酸铜溶液、食盐水、白糖水、酒精、硝酸银溶液、导线、烧杯、电流计、音乐盒。
各组学生积极探讨、拟实验方案。由学生的实验方案大致可分为下列四种情况: 第一组:电极用同一种材料并连接,A:溶液用盐酸;B:溶液用酒精。
第二组:电极材料用不同种导电物质并连接,A:溶液用盐酸;B溶液用白糖水。 第三组:电极用不同金属不连接,A:溶液用硝酸银;B:溶液用酒精。
第四组:电极一极插入溶液中,另一极放置在烧杯外。
[要求]:
学生在实验过程中观察并记录实验现象,记录电流计的指针偏转情况、两极现象、,看看音乐盒能否发出美妙的音乐。
各组汇报实验情况:
第一组中A、B均无现象。
第二组中A有电流产生,B无电流产生。
第三组中A、B均无现象。
第四组中无电流产生。
[师]:由上述实验请大家总结,原电池的形成条件是什么?
[生]:讨论、总结:
[板书]:①两个活泼性不同的金属(或导电的非金属)做电极
②电解质溶液
③电极相接触或连接
④对应自发进行的氧化还原反应(有较强电流产生)
[师]:现在请大家重新分析课前用水果制作的原电池,为什么有的组有电流产生,而有的组没有电流产生?找出症结所在。
【评注】:强调内在条件,有利于学生把握实质、前后呼应,注重知识的产生过程。
[设问]:原电池的化学原理是什么?
[播放课件]铜——锌——稀硫酸原电池的工作原理
[师]:在上面实验探究中,我们看到,可产生电流的装置中电极究竟发生了什么变化?原电池是怎样实现化学能向电能转变的?请大家以上面研究的铜——锌——稀硫酸原电池为例研讨分析。
[生]:总结:
Cu片上发生反应:2H+2e=H2↑
Zn片上发生反应:Zn-2e=Zn
氧化还原反应是发生在两极。
电子从Zn片流向Cu片,应该有电流产生。
[板书]:较活泼金属锌做负极:Zn-2e=Zn (氧化反应)
较不活泼金属铜做正极:2H+2e=H2↑ (还原反应)
电池总反应式: Zn+2H=Zn+H2↑
电子流动方向:锌→导线→铜
电流方向:铜→导线→锌
正极发生还原反应,负极发生氧化反应。 +2++--2+-2++-
[师]:总结:原电池就是这样一种装置,它把一个氧化还原反应分拆成两半,使之在两个电极上进行,从而在导线中产生了电流,实现了化学能向电能的转变。
[探究]:根据反应2Fe+Zn=Zn+2Fe设计一个原电池,画出装置图,指出电极材料、名称,写出电极反应式。
[练习]:投影:
习题(略)
[课后思维拓展]
1.解释:为什么干电池使用一段时间后会“没电”?以铜——锌——稀硫酸原电池原理为例加以说明。
2.使用后的电池是否可以随地丢弃?为什么?应如何处理?
3.为什么手机电池充电后还可以继续使用?
4.课外阅读《电池的发展与研究》
【评注】:这是一堂省级优质课的课堂实录。本节课用实验探究法探索原电池的原理及形成条件,注重知识的产生和发展过程,引导学生从身边走进化学,从化学走进社会。在教师的引导下,学生全程都能积极参与教学,课堂气氛活跃,学生学习积极性很高。教学效果好,受到专家好评。
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