《原电池原理探究》教学设计

2015-10-25 21:01:42   来源：   撰稿：董啸   摄影摄像：    ;  评论：0 点击：

《原电池原理探究》教学设计

董啸

教学目标

知识目标：掌握原电池的工作原理，通过实验能正确判断原电池的正负极。初步掌握形成原电池的基本条件，并能将理论联系实际。

能力和方法目标：通过实验不断总结、发现、归纳知识的要点，使学生的思维能力和创造能力都得到充分的锻炼。

情感和价值观目标：给学生介绍生活中电池，让学生体会到原电池的具体应用，认识到生活中处处有化学，化学中处处可联系到生活。从而达到爱化学的目的，培养爱科学态度。

教学重点：原电池原理

教学难点：电极反应

教学方法：实验探究——实验、观察、讨论、总结

教学过程：

【图片展示】展示几种电池的图片。

【引言】说起电池我们并不陌生，它在我们的日常生活中用途越来越多广泛，请同学们想一想，举几个使用电池的物质的例子。那么，你对电池有什么了解？

【过渡】电池在我们的生活中占据如此重要的地位，那么我想我们就有必要进一步认识以下电池，了解它的原理及组成等。大家想不想知道？

【板书】           第四节   原电池原理

【大屏幕】展示实验装置图。

【演示实验】

 实验一：把一块锌片和一块铜片平行地插入盛有稀硫酸溶液的烧杯中，请同学们观察实验现象，看看哪块金属上有气体放出？

【实验现象】用导线连接前锌片上有气泡生成，铜片上无气泡。

【实验探究】①为什么用导线连接前锌片上有气泡生成，而铜片上没有气泡生成？

在金属活动性顺序表中，锌是活泼金属，可以与酸反应置换出氢气，而铜是不活泼金属，不能与酸反应置换出氢气。

     实验二：用导线把锌片和铜片连接起来，在导线中间接入一个电流表，观察铜片是否有气体放出？观察电流表的指针是否偏转？

    【实验现象】用导线连接后锌片不断溶解铜片上有气泡生成；电流表的指针发生偏转，说明有电流通过。

【实验探究】②为什么用导线连接后锌片不断溶解而铜片上有气泡生成（学生可以通过阅读课本找答案）？电流表的指针发生偏转说明了什么问题？

由于锌比铜活泼，锌失去电子，被氧化成Zn²⁺而进入溶液，锌原子失去的电子通过导线由锌片流向铜片，溶液中的H⁺从铜片上获得电子被还原成氢原子，二个氢原子结合成一个氢分子从铜片上放出。

电子通过导线从锌片流向铜片，形成电流，所以电流表的指针发生偏转；说明实验中有电流产生。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，锌片与铜片间有电势差，电子很容易从锌片流向铜片。

【讲述】上述实验中把锌片和铜片连在一起，放入稀硫酸中，在导线中有电子流动，构成了一个小电池，我们叫它原电池，下面我们就来研究以下原电池。

　1、原电池的定义：

【过渡】我们知道，化学反应中常都伴有能量转化，通常情况下体现为热能和光能，例如，镁条在空气中燃烧的化学反应，伴有放热、发光等现象。这说明化学能转变为热能和光能。那么，我们做的这个实验是化学能转变为哪种能呢？

【探究题】①从能量转变的角度分析，上述实验中能量发生什么变化？

【探究发现】上述实验中把化学能转变为电能。

【定义】把化学能转变为电能的装置叫做原电池。

【历史】 这一现象早在1799年就被意大利的物理学家伏打发现 ，并加以研究，他发明了世界上第一个电池——伏打电池，即原电池。

说明：“原”代表原始、最基本、最简单。

【过渡】在了解了原电池是什么之后让我们来探究一下原电池的原理。

2、原电池的原理：

    【探究题】 ②从氧化还原反应的角度来分析，两个金属片上各发生了什么反应？并探究电流是如何产生的呢？

    锌 片：   Zn—2e^-==Zn²⁺       (氧化反应)

    铜 片：   2H⁺+2e^-==H₂↑      （还原反应）

    总反应： Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂↑

【分析】当把用导线连接的铜片和锌片一同浸入稀硫酸时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H+ 从铜片上获得电子被还原为氢原子，氢原子结合成氢气从铜片上放出。

原电池是将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分开，从而使还原剂失去的电子，经导线传递给氧化剂，从而形成电流。在上述实验中，较活泼的金属锌失去电子，经导线流向较不活泼的金属，从而产生电流。

【探究发现】：在锌片上发生氧化反应，在铜片上发生还原反应。在氧化还原反应中，还原剂将失去的电子经过导线转移给氧化剂，从而产生电流。

【原电池原理】利用氧化还原反应进行时，将氧化剂和还原剂之间转移的电子通过导线进行传递，从而形成电流。

 说明：一般来说，任何一个可以自发进行的氧化还原反应，理论上都可以设计成一个原电池。

【过渡】了解了原电池的基本原理后让我们再来看看原电池的组成。

3、原电池的组成：

【探究题】利用铜锌原电池分析，原电池的组成。

【讲述】从结构来看，原电池的必须有正、负两个电极和电解质溶液以及一些辅助物（容器和导线）。由于负极在反应中提供电子，所以一般用易失去电子的还原形较强的物质；而在反应中正极上获得电子，因而用能导电的物质，一般是不活泼的金属或能导电的其它材料（石墨）。电池要工作（发生氧化还原反应）还需要合适的电解质溶液，以提供氧化剂获得电子。

【探究发现】原电池组成为：较活泼的金属做负极，较不活泼的金属（能导电的其它材料）做正极；合适的电解质溶液。

【过渡】凡是电池都有正负极，那么原电池的正负极怎样呢，让我们继续探究。

4、原电池中的电极及电极反应

【探究题】根据有关知识探究，如何确定原电池的正负极以及正负电极各发生什么反应？

【分析】由物理学知识可以知道，电流方向是从正极流向负极，电子的流向与电流方向相反，从负极流向正极。故，电子流出的电极是负极，电子流入的电极是正极。上述实验中锌为负极，铜为正极。

【探究发现】：①电子流出的电极是负极，电子流入的电极是正极。

由于负极电子流出（即失去电子），正极电子流入（即得到电子），所以负极发生氧化反应，正极发生还原反应。

             ②负极发生氧化反应，正极发生还原反应。

【问题】锌、铜原电池中锌和铜各是什么极？（学生集体回答）

【说明】原电池形成电流的条件：两块相连的活泼性不同的金属（或可以导电的其它材料）与合适的电解质溶液接触，构成闭合回路。原电池工作时，负极上的电子通过导线流向用电器，然后从正极流回，形成电流。

【实际应用】我们可以利用原电池的原理，将其它的氧化还原反应设计成为原电池。

[小结]   按板书内容，归纳本书的内容和要点

【设计实验】请同学们利用家里的橘子等含酸水果、铁片（或铁钉）、铜片、铜丝等等亲手设计制作一个成原电池，并将原电池与音乐卡片（或小电珠）连接检查是否有电流产生。

作业：请利用铁和硫酸铜之间的置换反应设计一个原电池，指出正负极，并写出电极反应。

 

 

 

 

 

《原电池的原理及应用》学案

实验一：把一块锌片和一块铜片插入盛有稀硫酸溶液的烧杯中，请同学们观察实验现象，看看哪块金属上有气体放出？

实验现象：       上有气泡产生，而       上没有。

实验探究：为什么锌片上有气泡生成，而铜片上没有气泡生成？

该反应的离子方程式：                                  。

 

实验二：用导线把锌片和铜片连接起来，在导线中间连一个电流表，观察电流表的指针是否偏转？观察铜片是否有气体放出？

实验现象：电流计指针            ； Cu片上        气泡产生。

【实验探究】电流表的指针发生偏转（或不偏转）说明了什么问题？从能量转变的角度分析，上述实验中能量发生什么变化？

【结论】上述实验中把        能转变为        能。

 

1、原电池的定义：

【定义】                                  的装置叫做原电池。

实验探究：从氧化还原反应的角度来分析，为什么用导线连接后铜片上有气泡生成？并探究导线中的电流是如何产生的呢？

锌 片：   Zn  —  2e-   = Zn²⁺              反应

铜 片：   2H⁺  +  2e-  = H₂↑              反应

总反应的离子方程式：                                

物理学知识：电子的定向移动形成电流。

2、原电池的原理：

【探究发现】原电池是利用                                       

                        ，从而形成电流的。

 

3、原电池的组成：

【探究题】通过分析铜锌原电池，探究原电池的主要组成。

【探究发现】原电池的主要组成为：          、         、          。     

【思考题】根据物理学知识和氧化还原反应探究，如何确定原电池的正负极？

物理学知识：在电池中，电流从正极流向负极，电子从负极流向正极。所以，从电子流出的电极是负极，电子流入的电极是正极。

锌 片：Zn － 2e-  = Zn²⁺     →       极 →         反应

铜 片：2H⁺  +  2e- = H₂↑    →       极 →         反应

【结论】       电子（发生      反应）的电极是负极；      电子（发生      反应）的电极是正极。

通常情况下，比较         的金属做负极，比较         的金属做正极（或能导电的其它材料）。

 

【学以致用】请利用铁和硫酸铜之间的置换反应设计一个原电池，指出正负极，并写出电极反应，画出装置图。