篇一:《原电池原理》的教学设计及反思下面是小编精心为大家整理的10篇《原电池教案》,如果对您有一些参考与帮助,请分享给最好的朋友。
一、教材的地位和作用
本节内容是现行高中化学试验修订本第二册第四章第四节的内容,本节课融合了氧化还原反应、金属的性质、电解质溶液等知识,并彼此结合、渗透;在学习过程中还涉及到物理中电学的相关知识,体现了学科内、学科间的综合;同时为学生了解各类化学电源及金属的腐蚀和防护奠定了理论基础,也是培养学生创造性思维的很好教材。
二、学生状况分析与对策
学生已经学习了金属的性质、电解质溶液及氧化还原反应等有关知识;在能力上,学生已经初步具备了观察能力、实验能力、思维能力,喜欢通过实验探究化学反应的实质,由实验现象推测反应原理,并对其进行归纳总结。
教学目标教学目标及确立依据
教学目标是学习活动的指南和学习评价的依据。教学大纲对原电池的原理作了C级要求,结合学生实际情况,确立本节教学目标如下:
知识、技能:使学生理解原电池原理,掌握原电池的组成条件,了解原电池的用途;
能力、方法:进一步培养学生利用实验发现问题、探究问题、解决问题的能力;
情感、态度:通过探究学习,培养学生勇于探索的科学态度,渗透对立统一的辩证唯物主义观点。
教材处理
一、重点、难点及确立依据
依据教学大纲和考试说明的要求,结合学生的认知水平等确定本节课的重点为原电池的原理和组成条件,其中原电池的原理也是本节的难点。
二、教学内容的组织与安排为了便于教和学,我把演示实验改为学生实验,采用实验“铺垫”创设问题情境,把以往“照方抓药”式的验证性实验变为探索性实验。在实验中留有“空白”、“开发区”,如在实验中要想验证是否有电流产生等问题,让学生自行设计实验,可用电流表、小闹钟、音乐卡等让学生亲自动手操作,领略创新成功的喜悦。同时除实验外,还采用多媒体动画展示肉眼看不见的电子运动情况,这样可降低教学难度,增强教学的直观性。
教法与学法
一、教法——探究法美国哈佛大学校长在世界大学校长论坛中讲过:“如果没有好奇心和纯粹的求知欲为动力,就不可能产生那些对社会和人类具有巨大价值的发明创造。”为了激发学生的好奇心和求知欲,在教学过程中不断创设疑问情境,逐步引导学生去分析、去主动探究原电池的原理及组成条件,重视学生亲身体验知识形成和发展的过程。
二、学法——实验探索法化学是一门以实验为基础的科学,有人曾恰当地用这么几句话概括了化学实验的重要性:“我听见因而我忘记,我看见因而我记得,我亲手做因而我理解。”学生学习任何知识的最佳途径是由自己去探索发现,因此,在课堂内增大学生的活动量和参与意识,每两人一套实验装置,通过认真实验,仔细观察,自己分析铜锌原电池的特点,归纳出原电池的组成条件,使学生处于积极主动参与学习的主体地位。
教学手段实验探究,问题探究辅助教具:计算机、实验仪器及药品等无论运用哪一种媒体,都不能让其仅起着教师讲课的演示工具的作用,避免学生“享受”现成结论,而应使教师的演示工具转变为学生的认识工具,实现信息技术与学科教学的整合。
过程
教学内容教材处理及设计的依据
导课:
引入一个医学小故事
探究1:将锌片插入稀硫酸中;
探究2:将铜片插入稀硫酸中;
探究3:将锌片、铜片同时平行插入稀硫酸中;设疑:为什么上述实验都是锌片上有气泡,铜片上无气泡?探究4:锌片、铜片用导线连接后,插入稀硫酸中;设疑:
①锌片的质量有无变化?
②铜片上产生了氢气,是否说明铜能失去电子?
③写出锌片和铜片上变化的离子方程式。
④H+得到的电子从哪来?
⑤锌失去的电子如何传递到铜?探究5:如何证明装置中产生电流?课件模拟拓展
1、启发学生从图4—24中归纳出原电池的用途。
教学内容激发学生探究的欲望,引出课题。加强学生动手操作的能力,建立感性认识。引导学生从氧化—还原的角度分析电子转移的`方向和数目。通过问题的设置引导学生分析探究实质。培养学生分析问题、设计实验方案、完成实验、最终解决问题的能力。变抽象为具体,变微观为宏观,以突破难点,提高教学效率。教学大纲中指出“要有计划地指导学生自学,组织学生搜集有关的信息,阅读有关的资料···以发挥学生的学习主动性”,教材仅以图示简要介绍了原电池的用途,让学生课后查找有关资料,将课堂知识延伸到课后。教材处理及设计的依据
教学过程
2、设计“水果电池”整合小结两极在材料等方面的差别。应用课堂练习布置作业:回家收集废干电池,并拆开弄清它的构造及原理。时间分配:导入2’分组实验25’总结5’练习13’板书设计:培养学生的实验能力和创新能力。引导学生从能量转化和氧化还原两方面概括原电池的定义、原理及组成条件,解决导课中留下的问题,实现由感性认识到理发认识的飞跃。针对本节课的知识,考虑不同层次学生的需求,按照循序渐进、由浅入深的原则设置一些有梯度的习题,使本节课的重点知识进一步强化。开展研究性学习。力求清晰、完整、突出重点。
教学效果预测通过这样五步教学过程的分步实施,将难点建立在实验基础上进行分散,将使学生易于理解和掌握,达到预期的教学目标,也突出了重点。
原电池原理的理解;电极反应式的书写
[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,着名的意大利医师、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-=Zn2+
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-=Zn2+(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+=Zn2++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。
[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2Fe3++Zn=Zn2++2Fe2+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
原电池
1、了解原电池的定义;了解原电池的构成条件极其工作原理;并学会判断原电池的正负极。
2、通过老师的讲解和演示实验学会判断该装置是否是原电池装置、判断电池的正负极
3、发展学习化学的兴趣,乐于探究化学能转化成电能的奥秘,体验科学探究的乐趣,感受化学世界和生活息息相关。
教学重点:进一步了解原电池的工作原理,并判断原电池的正负极。
教学难点:原电池的工作原理 (解决方法:通过演示实验观察实验现象,加上老师的引导学生思考正负极发生什么变化,电子流动方向。)
教学方法:
讲授法、演示实验法
教学过程:
【板书】化学能与电能
教师导入语:随着科学技术的发展和社会的进步,各式各样的电器进入我们的生活。
使用电器都需要电能。那么,我们使用的电能是怎么来的呢?
学生答:水力发电、火力发电、核能。.。.。.。
教师:我们来看看我国发电总量构成图吧
教师:由图看出火力发电占发电总量的首位、其次还有水力发电。.。.。.
教师:我们来看这幅图思考一下火力发电过程能量是怎样转化的?
【学生思考】让学生思考1分钟。。
教师: 通过燃烧煤炭,使化学能转变成热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动涡轮机,然后带动发电机发电。
燃烧 蒸汽 发电机
【投影】化学能→热能→机械能(涡轮机)→电能
教师:但是煤炭发电有很多缺点,大家一起来说说。
学生:污染大、转化率低、煤炭是不可再生能源。
教师:那么是否可以省略中间的过程直接由化学能→电能?
【实验一】将铜片和锌片分别插入稀硫酸溶液中,观察现象并解释原因。
【现象】Zn片上有气泡(H2), Zn片逐溶解;Cu片无明显现象。
【板书】Zn片上发生反应:Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑
【实验二】将铜片和锌片用导线与电流表连接,并插入稀硫酸溶液中,观察现象并解释
原因。
【现象】Zn片逐渐溶解但无气泡;Cu片上有气泡(H2);电流计指针偏转。
【设疑】为什么只在铜片和锌片上连接了一条导线,反应现象就不同了呢?思考一下。
【学生讨论】一分钟
教师: 指针偏转,说明电路中有电流通过,说明发生了电子定向移动。Zn 比Cu活
泼,用导线连在一起时,锌片逐渐溶解,说明Zn片失去的电子,电子经导线流向Cu片, 溶液中的H+由于电场作用下移向Cu片得电子被还原成H2 ( 播放Flash动画)
【板书】铜片上:2H++2e- = H2 ↑ 锌片上Zn-2e- = Zn+
【过渡】实质上实验二的装置就是一个原电池的装置,下面就让我们一起来了解一下原电池吧。
【板书】原电池定义:将化学能直接转变成电能的装置
负极:失去电子(或电流流进)
原电池
正极:得到电子(或电流流出)
教师: 原电池的工作原理
在外电路中,负极失去电子,正极得到电子,电子从负极向正极移动。
在内电路中(在溶液中),溶液中的阴离子向负极移动过,溶液中的阳离子向正极移动。 这样整个电路构成了闭合回路,带电粒子的定向移动产生电流。
教师:
[过渡] 回忆思考:通过以上实验想想原电池是由哪几部分组成的,构成原电池的条件又有哪些?
教师:原电池组成条件:两极一液一连线
① 两种活泼性不同的金属(或其中一种为能导电的非金属,如“碳棒”)作电极, 其
中较活泼金属为负极。较不活泼金属(或非金属)为正极
② 电解质溶液
③ 形成闭合回路
④ 能自发地发生氧化还原反应
教师:一个原电池装置我们怎样来判断它的正负极呢?
【归纳小结】判断原电池正、负极的方法
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,正极总是得电子发生还原反应。
4、电极反应现象
不断溶解,质量减少为负极;有气体产生,或质量增加或不变为正极。
教师:我们来看一下原电池原理有哪些应用
①制作化学电源
②加快反应速率
③判断金属活动性的强弱
④防止金属的腐蚀
教师:这节课我们初步了解了原电池装置,其实我们身边有很多原电池,同学们要善于从生活中发现化学,培养对化学的兴趣。
作业处理: 1、调查我们周围有哪些电池是利用原电池原理生产的。
2、上网查询,更多原电池的种类及应用
板书设计:
化学能与电能
实验一:Zn片上发生反应:Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑
实验二:铜片上:2H++2e- = H2 ↑ 锌片上Zn-2e- = Zn+
原电池定义:将化学能直接转变成电能的装置
负极:失去电子(或电流流进)
原电池
正极:得到电子(或电流流出)
教具:多媒体课件
课后反思:
本节课通过生动的化学故事将学生引入奥妙无穷的化学世界。通过讨论交流,实验探究的办法,培养学生的实验能力和科学探究精神,合作交流的能力。给学生展示自我的机会,培养学生敢于表现自我。整堂课中,学生兴趣浓厚,自主学习,积极探索,大胆举手发言。师生间互动,情感交流融洽。
【考纲要求】
1、了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式;
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 常见的考查形式:①原电池的工作原理及电极反应式的书写(近几年考查的重点,预计今后几年还会加强此方面的考查);②设计原电池,并绘制装置图。
【梳理与整合】
一、原电池的工作原理
A、导学诱思
下列装置可以形成原电池的是____,并写出形成原电池的电极材料及电极反应式:正极:____________________;负极:______________________。
B、教材回归
1.概念
原电池是将______转变为____的装置。
2.工作原理
如图以铜锌原电池为例:
(1)在ZnSO4溶液中,锌片逐渐____,即Zn被____,锌原子____电子,形成________进入溶液,从锌片上释放出电子,经过导线流向____;溶液中的________从铜片上得电子,还原成为____并沉积在铜片上。
(2)电子流向:从____极流向____极。
(3)电流方向:从____极(____)流向____极(____)。
3.电极材料及反应式
电极名称 负极 正极
电极材料
电极反应
反应类型 ____反应 ____反应
电池反应式
4、原电池的构成条件
原电池的形成需要满足以下三个条件:
(1)有电解质溶液或熔融电解质
(2)一般是活泼性不同的两电极
(3)形成闭合回路①两电极插入电解质溶液②两极直接或间接接触③有能自发进行的氧化还原反应发生一般是活泼 性强的金属与电解质溶液反应
原电池装置的作用就是把一个完整的氧化还原反应分开——在负极只发生氧化反应,正极只发生还原反应。这样负极失去的电子就只能通过导线转移到正极上,从而产生电流。
二、化学电源
A、导学诱思
铜锌原电池中,负极发生氧化反应,电极失电子质量减小,是否所有的化学电源中负极电极材料均减小?
答:________________________________。
B、教材回归
1.一次电池
(1)锌锰干电池
碱性锌锰干电池比普通锌锰干电池性能优越,比能量大,储存时间长,能提供较大电流并连续放电。其中负极是____,正极是______,电解质是KOH,其电池反应方程式为Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。
(氢氧化氧锰)
(2)银锌纽扣电池
银锌纽扣电池的电极分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,发生氧化还原反应后生成Ag和Zn(OH)2。其中____为负极,______为正极,电池反应方程式为Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag。
2.二次电池
铅蓄电池是常见的二次电池,是由两组平行排列的栅状铅合金极板作为主架,正极板上覆盖______,负极板上覆盖____,电解质是硫酸。其放电反应是______反应,充电反应则是放电反应的逆反应。放电时,负极反应为__________________________________________,正极反应为__________________________________________________,因此其充放电反应可表示为____________________________________________________________________。
3.燃料电池
(1)燃料电池的工作原理
利用燃料和氧化剂之间发生的____________,将化学能直接转化为电能的化学电池。它工作时不断从外界输入反应物,同时将电极反应产物排出电池。因此,燃料电池能连续不断地提供电能。
(2)氢氧燃料电池
氢氧燃料电池是常见的燃料电池,它以____为燃料,____为氧化剂。除具有能量转化率高、可持续使用的优点外,还由于其燃烧产物为水,因此不会污染环境,其电池反应为H2+12O2===H2O。在酸性电解质中电极反应式为:负极:______________,正极:____________________。
C、理解与深化
【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-=Zn2+
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-=Zn2+(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+=Zn2++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。
[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2Fe3++Zn=Zn2++2Fe2+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》
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。
一、教材的地位和作用本节内容是现行高中化学试验修订本第二册第四章第四节的内容,本节课融合了氧化还原反应、金属的性质、电解质溶液等知识,并彼此结合、渗透;在学习过程中还涉及到物理中电学的相关知识,体现了学科内、学科间的综合;同时为学生了解各类化学电源及金属的腐蚀和防护奠定了理论基础,也是培养学生创造性思维的很好教材。
二、学生状况分析与对策学生已经学习了金属的性质、电解质溶液及氧化还原反应等有关知识;在能力上,学生已经初步具备了观察能力、实验能力、思维能力,喜欢通过实验探究化学反应的实质,由实验现象推测反应原理,并对其进行归纳总结。
教学目标教学目标及确立依据
教学目标是学习活动的指南和学习评价的依据。教学大纲对原电池的原理作了C级要求,结合学生实际情况,确立本节教学目标如下:知识、技能:使学生理解原电池原理,掌握原电池的组成条件,了解原电池的用途;能力、方法:进一步培养学生利用实验发现问题、探究问题、解决问题的能力;情感、态度:通过探究学习,培养学生勇于探索的科学态度,渗透对立统一的辩证唯物主义观点。
教材处理
一、重点、难点及确立依据依据教学大纲和考试说明的要求,结合学生的认知水平等确定本节课的重点为原电池的原理和组成条件,其中原电池的原理也是本节的难点。
二、教学内容的组织与安排为了便于教和学,我把演示实验改为学生实验,采用实验“铺垫”创设问题情境,把以往“照方抓药”式的验证性实验变为探索性实验。在实验中留有“空白”、“开发区”,如在实验中要想验证是否有电流产生等问题,让学生自行设计实验,可用电流表、小闹钟、音乐卡等让学生亲自动手操作,领略创新成功的喜悦。同时除实验外,还采用多媒体动画展示肉眼看不见的电子运动情况,这样可降低教学难度,增强教学的直观性。
教法与学法
一、教法——探究法美国哈佛大学校长在世界大学校长论坛中讲过:“如果没有好奇心和纯粹的求知欲为动力,就不可能产生那些对社会和人类具有巨大价值的发明创造。”为了激发学生的好奇心和求知欲,在教学过程中不断创设疑问情境,逐步引导学生去分析、去主动探究原电池的原理及组成条件,重视学生亲身体验知识形成和发展的过程。
二、学法——实验探索法化学是一门以实验为基础的科学,有人曾恰当地用这么几句话概括了化学实验的重要性:“我听见因而我忘记,我看见因而我记得,我亲手做因而我理解。”学生学习任何知识的最佳途径是由自己去探索发现,因此,在课堂内增大学生的活动量和参与意识,每两人一套实验装置,通过认真实验,仔细观察,自己分析铜锌原电池的特点,归纳出原电池的组成条件,使学生处于积极主动参与学习的主体地位。
教学手段实验探究,问题探究辅助教具:计算机、实验仪器及药品等无论运用哪一种媒体,都不能让其仅起着教师讲课的演示工具的作用,避免学生“享受”现成结论,而应使教师的演示工具转变为学生的认识工具,实现信息技术与学科教学的整合。
过程
教学内容教材处理及设计的依据
导课:引入一个医学小故事
探究1:将锌片插入稀硫酸中;
探究2:将铜片插入稀硫酸中;
探究3:将锌片、铜片同时平行插入稀硫酸中;设疑:为什么上述实验都是锌片上有气泡,铜片上无气泡?
探究4:锌片、铜片用导线连接后,插入稀硫酸中;设疑:
①锌片的质量有无变化?
②铜片上产生了氢气,是否说明铜能失去电子?
③写出锌片和铜片上变化的离子方程式。
④H+得到的电子从哪来?
⑤锌失去的电子如何传递到铜?
探究5:如何证明装置中产生电流
一、原电池实验探究
讲:铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质,利用这三种物质我们再现了1799年意大利物理学家----伏打留给我们的历史闪光点!
【实验探究】(铜锌原电池)
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
【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?
3、锌片的质量有无变化?溶液中c (H+)如何变化?
4、锌片和铜片上变化的反应式怎样书写?
5、电子流动的方向如何?
讲:我们发现检流计指针偏转,说明产生了电流,这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁,这就是生活中提供电能的所有电池的开山鼻祖----原电池。
【板书】
(1)原电池概念:学能转化为电能的装置叫做原电池。
问:在原电池装置中只能发生怎样的化学变化?
学生: Zn+2H+=Zn2++H2↑
讲:为什么会产生电流呢?
答:其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应,有电子的转移,但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转移时,由于分子热运动无一定的方向,因此电子转移不会形成电流,而通常以热能的形式表现出来,激烈的时候还伴随有光、声等其他的形式的能量。显然从理论上讲,一个能自发进行的氧化还原反应,若能设法使氧化与还原分开进行,让电子的不规则转移变成定向移动,便能形成电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的定向移动形成电流。
(2)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。
问:那么这个过程是怎样实现的呢?我们来看原电池原理的工作原理。
(3)原理:(负氧正还)
问:在锌铜原电池中哪种物质失电子?哪种物质得到电子?
学生:活泼金属锌失电子,氢离子得到电子
问:导线上有电流产生,即有电子的定向移动,那么电子从锌流向铜,还是铜流向锌?
学生:锌流向铜
讲:当铜上有电子富集时,又是谁得到了电子?
学生:溶液中的氢离子
讲:整个放电过程是:锌上的电子通过导线流向用电器,从铜流回原电池,形成电流,同时氢离子在正极上得到电子放出氢气,这就解释了为什么铜片上产生了气泡的原因。
讲:我们知道电流的方向和电子运动的方向正好相反,所以电流的方向是从铜到锌,在电学上我们知道电流是从正极流向负极的,所以,锌铜原电池中,正负极分别是什么?
学生:负极(Zn) 正极(Cu)
实验:我们用干电池验证一下我们分析的正负极是否正确!
讲:我们一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理,又叫电极方程式或电极反应。一般先写负极,所以可表示为:
负极(Zn):Zn-2e=Zn2+ (氧化)
正极(Cu):2H++2e=H2↑(还原)
讲:其中负极上发生的是氧化反应,正极上发生的是还原反应,即负氧正还。
注意:电极方程式要①注明正负极和电极材料 ②满足所有守衡
总反应是:Zn+2H+=Zn2++H2↑
讲:原来一个自发的氧化还原反应通过一定的装置让氧化剂和还原剂不规则的电子转移变成电子的定向移动就形成了原电池。
转折:可以看出一个完整的原电池包括正负两个电极和电解质溶液,及导线。那么铜锌原电池中的正负极和硫酸电解质能否换成其他的物质呢?
学生:当然能,生活中有形形色色的电池。
过渡:也就是构成原电池要具备怎样的条件?
二、原电池的构成条件
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)
思考:锌铜原电池的正负极可换成哪些物质?保证锌铜原电池原理不变,正负极可换成哪些物质?( C、Fe、 Sn、 Pb、 Ag、 Pt、 Au等)
问:锌铜原电池中硫酸能换成硫酸钠吗?
判断是否构成原电池,是的写出原电池原理。
(1)镁铝/硫酸;铝碳/氢氧化钠;锌碳/硝酸银 ;铁铜在硫酸中短路;锌铜/水;锌铁/乙醇;硅碳/氢氧化钠
(2)[锌铜/硫酸(无导线);碳碳/氢氧化钠] 若一个碳棒产生气体11.2升,另一个产生气体5.6升,判断原电池正负极并求锌片溶解了多少克?设原硫酸的浓度是1l/L,体积为3L,求此时氢离子浓度。
(3)银圈和铁圈用细线连在一起悬在水中,滴入硫酸铜,问是否平衡?(银圈下沉)
(4)Zn/ZnSO4//Cu/CuSO4盐桥(充满用饱和氯化钠浸泡的琼脂)
(5)铁和铜一起用导线相连插入浓硝酸中
镁和铝一起用导线相连插入氢氧化钠中
思考:如何根据氧化还原反应原理来设计原电池呢?
请将氧化还原反应 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+设计成电池:
此电池的优点:能产生持续、稳定的电流。
其中,用到了盐桥
什么是盐桥?
盐桥中装有饱和的Cl溶液和琼脂制成的胶冻,胶冻的作用是防止管中溶液流出。
盐桥的作用是什么?
可使由它连接的两溶液保持电中性,否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电,铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。
盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移,使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。
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。
三、原电池的工作原理:
正极反应:得到电子 (还原反应)
负极反应:失去电子 (氧化反应)
总反应:正极反应+负极反应
想一想:如何书写复杂反应的电极反应式?
较繁电极反应式=总反应式-简单电极反应式
例:熔融盐燃料电池具有高的放电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,已制得在6500C下工作的燃料电池,试完成有关的电极反应式:
负极反应式为:2CO+2CO32--4e-=4CO2
正极反应式为:2CO2+O2+4e-=2CO32-
电池总反应式:2CO+O2=2CO2
四、原电池中的几个判断
1、正极负极的判断:
正极:活泼的一极 负极:不活泼的一极
思考:这方法一定正确吗?
2、电流方向与电子流向的判断
电流方向:正→负 电子流向:负→正
电解质溶液中离子运动方向的判断
阳离子:向正极区移动 阴离子:向负极区移动
原电池的构成条件
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