高二化學原電池教案

1、高二化學原電池教案高中化學原電池教案化學化工學院 09 化師 0913010055 葉嘉欣學科：化學 課題：化學能與電能課型：理論課 課時：一節(jié)課（ 45 分鐘）教學目的：1 、了解原電池的定義；了解原電池的構(gòu)成條件極其工作原理；并學會判斷原電池的正負極。2 、通過老師的講解和演示實驗學會判斷該裝置是否是原電池裝置、 判斷電池的正負極3 、發(fā)展學習化學的興趣，樂于探究化學能轉(zhuǎn)化成電能的奧秘，體 驗科學探究的樂趣，感受化學世界和生活息息相關(guān)。教學重點：進一步了解原電池的工作原理，并判斷原電池的正負教學難點：原電池的工作原理 （解決方法：通過演示實驗觀察實 驗現(xiàn)象，加上老師的引導學生思考正負極發(fā)生

2、什么變化， 電子流動方 向。）教學方法：講授法、演示實驗法教學過程：【板書】化學能與電能教師導入語：隨著科學技術(shù)的發(fā)展和社會的進步，各式各樣的電 器進入我們的生活。使用電器都需要電能。那么，我們使用的電能是怎么來的呢？學生答：水力發(fā)電、火力發(fā)電、核能 教師：我們來看看我國發(fā)電總量構(gòu)成圖吧教師：由圖看出火力發(fā)電占發(fā)電總量的首位、其次還有水力發(fā)電教師：我們來看這幅圖思考一下火力發(fā)電過程能量是怎樣轉(zhuǎn)化的【學生思考】讓學生思考 1分鐘. 。教師 : 通過燃燒煤炭，使化學能轉(zhuǎn)變成熱能，加熱水使之汽化為 蒸汽以推動渦輪機，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。燃燒 蒸汽 發(fā)電機【投影】化學能T熱能T機械能（渦輪機）7電能教

3、師：但是煤炭發(fā)電有很多缺點，大家一起來說說。學生：污染大、轉(zhuǎn)化率低、煤炭是不可再生能源。教師：那么是否可以省略中間的過程直接由化學能7電能？【實驗一】將銅片和鋅片分別插入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解 釋原因。【現(xiàn)象】Zn片上有氣泡（H2）, Zn片逐溶解；Cu片無明顯現(xiàn)象?！景鍟縕n片上發(fā)生反應(yīng)：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 f【實驗二】將銅片和鋅片用導線與電流表連接，并插入稀硫酸溶 液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因?！粳F(xiàn)象】Zn片逐漸溶解但無氣泡；Cu片上有氣泡（H2）;電流計 指針偏轉(zhuǎn)。【設(shè)疑】為什么只在銅片和鋅片上連接了一條導線 , 反應(yīng)現(xiàn)象就不 同了呢？思考一下。【學生討論】一分鐘

4、教師： 指針偏轉(zhuǎn)，說明電路中有電流通過，說明發(fā)生了電子定向 移動。 Zn 比 Cu 活潑，用導線連在一起時，鋅片逐漸溶解，說明 Zn 片失去的電子， 電子經(jīng)導線流向Cu片，溶液中的H+由于電場作用下移向Cu片得 電子被還原成 H2 （ 播放 Flash 動畫）【板書】銅片上：2H+ 2e = H2 f鋅片上Zn 2e = Zn2+【過渡】實質(zhì)上實驗二的裝置就是一個原電池的裝置，下面就讓 我們一起來了解一下原電池吧?！景鍟吭姵囟x：將化學能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置負極：失去電子（或電流流進）原電池正極：得到電子（或電流流出）教師： 原電池的工作原理在外電路中，負極失去電子，正極得到電子，電子從負

5、極向正極 移動。在內(nèi)電路中（在溶液中），溶液中的陰離子向負極移動過，溶液 中的陽離子向正極移動。 這樣整個電路構(gòu)成了閉合回路，帶電粒子 的定向移動產(chǎn)生電流。教師： 過渡 回憶思考：通過以上實驗想想原電池是由哪幾部分組成的， 構(gòu)成原電池的條件又有哪些？教師：原電池組成條件：兩極一液一連線 兩種活潑性不同的金屬 （或其中一種為能導電的非金屬， 如“碳 棒”）作電極，其中較活潑金屬為負極。較不活潑金屬（或非金屬）為正極 電解質(zhì)溶液 形成閉合回路 能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)教師：一個原電池裝置我們怎樣來判斷它的正負極呢？歸納小結(jié)】判斷原電池正、負極的方法1 、由組成原電池的兩極材料判斷：一般是活潑的金屬

6、為負極 , 活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬 為正極。2 、根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷：電流是由正極流向負極 , 電子流動方向是由負極流向正極。3 、根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是得電子發(fā)生還 原反應(yīng)。4 、電極反應(yīng)現(xiàn)象不斷溶解，質(zhì)量減少為負極； 有氣體產(chǎn)生 , 或質(zhì)量增加或不變?yōu)檎?極。教師：我們來看一下原電池原理有哪些應(yīng)用 制作化學電源 加快反應(yīng)速率 判斷金屬活動性的強弱 防止金屬的腐蝕教師：這節(jié)課我們初步了解了原電池裝置，其實我們身邊有很多 原電池，同學們要善于從生活中發(fā)現(xiàn)化學，培養(yǎng)對化學的興趣。作業(yè)處理： 1 、調(diào)查我們周圍有哪些電池是

7、利用原電池原理生產(chǎn) 的。2. 上網(wǎng)查詢，更多原電池的種類及應(yīng)用板書設(shè)計：化學能與電能實驗一：Zn片上發(fā)生反應(yīng)：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 f實驗二：銅片上：2H+ 2e = H2 f 鋅片上 Zn 2e = Zn2+原電池定義：將化學能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置負極：失去電子（或電流流進）原電池正極：得到電子（或電流流出）教具：多媒體課件課后反思 :本節(jié)課通過生動的化學故事將學生引入奧妙無窮的化學世界。通 過討論交流，實驗探究的辦法，培養(yǎng)學生的實驗?zāi)芰涂茖W探究精神， 合作交流的能力。給學生展示自我的機會，培養(yǎng)學生敢于表現(xiàn)自我。 整堂課中，學生興趣濃厚，自主學習，積極探索，大膽舉手發(fā)言

8、。師 生間互動，情感交流融洽。第四章 電化學基礎(chǔ)第一節(jié) 原電池、探究目標體驗化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過程二、探究重點初步認識原電池概念、原理、組成及應(yīng)用。三、探究難點通過對原電池實驗的研究，引導學生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學能 向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價值。四、教學過程【引入】電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛，使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱電力。例如，日常生活中使用的手提電腦、手機、相機、攝像機這一切都依賴于電池的應(yīng)用。 那么，電池是怎樣把化學能 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪?？我們這節(jié)課來一起復習一下有關(guān)原電池的相關(guān)內(nèi) 容。【板書】 4.1 原電池一、原電池實驗探究講：銅片、鋅片、硫酸都是

9、同學們很熟悉的物質(zhì)，利用這三種物 質(zhì)我們再現(xiàn)了 1799 年意大利物理學家 伏打留給我們的歷史閃光點！【問題探究】1 、鋅片和銅片分別插入稀硫酸中有什么現(xiàn)象發(fā)生？2 、鋅片和銅片用導線連接后插入稀硫酸中，現(xiàn)象又怎樣？為什 么？3 、鋅片的質(zhì)量有無變化？溶液中 c (H+) 如何變化？4 、鋅片和銅片上變化的反應(yīng)式怎樣書寫？5 、電子流動的方向如何？講：我們發(fā)現(xiàn)檢流計指針偏轉(zhuǎn)，說明產(chǎn)生了電流，這樣的裝置架 起了化學能轉(zhuǎn)化為電能的橋梁， 這就是生活中提供電能的所有電池的 開山鼻祖 原電池?！景鍟浚?1）原電池概念：學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。問：在原電池裝置中只能發(fā)生怎樣的化學變化？學生：Z

10、n+2H+=Z n2+H才講：為什么會產(chǎn)生電流呢？答：其實鋅和稀硫酸反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，有電子的轉(zhuǎn)移，但氧 化劑和還原劑熱運動相遇發(fā)生有效碰撞電子轉(zhuǎn)移時， 由于分子熱運動 無一定的方向， 因此電子轉(zhuǎn)移不會形成電流， 而通常以熱能的形式表 現(xiàn)出來，激烈的時候還伴隨有光、聲等其他的形式的能量。顯然從理 論上講，一個能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)， 若能設(shè)法使氧化與還原分 開進行，讓電子的不規(guī)則轉(zhuǎn)移變成定向移動，便能形成電流。所以原 電池的實質(zhì)就是將氧化還原的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動形成電 流。（2）實質(zhì)：將一定的氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移 動。即將化學能轉(zhuǎn)化成電能的形式釋放。問：那么這個過

11、程是怎樣實現(xiàn)的呢？我們來看原電池原理的工作 原理。（3）原理：（負氧正還）問：在鋅銅原電池中哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得到電子？學生：活潑金屬鋅失電子，氫離子得到電子問：導線上有電流產(chǎn)生，即有電子的定向移動，那么電子從鋅流 向銅，還是銅流向鋅？ 學生：鋅流向銅講：當銅上有電子富集時， 又是誰得到了電子？學生：溶液中的氫離子講：整個放電過程是：鋅上的電子通過導線流向用電器，從銅流回原電池，形成電流，同時氫離子在正極上得到電子放出氫氣，這就 解釋了為什么銅片上產(chǎn)生了氣泡的原因。講：我們知道電流的方向和電子運動的方向正好相反，所以電流 的方向是從銅到鋅， 在電學上我們知道電流是從正極流向負極的， 所

12、以，鋅銅原電池中，正負極分別是什么？ 學生：負極（Zn）正極（Cu）實驗：我們用干電池驗證一下我們分析的正負極是否正確！講：我們一般用離子反應(yīng)方程式表示原電池正負極的工作原理，又叫電極方程式或電極反應(yīng)。一般先寫負極，所以可表示為：+ 負極（Zn）: Zn2e=Zn2 （氧化）+ 正極（Cu）: 2H+ 2e= H2f （還原）講：其中負極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生的是還原反應(yīng)， 即負氧正還。注意：電極方程式要注明正負極和電極材料滿足所有守衡總反應(yīng)是：Zn+2H+=Z n2+H2講：原來一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)通過一定的裝置讓氧化劑和還原劑不規(guī)則的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動就形成了原電池。轉(zhuǎn)折

13、：可以看出一個完整的原電池包括正負兩個電極和電解質(zhì)溶 液，及導線。那么銅鋅原電池中的正負極和硫酸電解質(zhì)能否換成其他 的物質(zhì)呢？學生：當然能，生活中有形形色色的電池。過渡：也就是構(gòu)成原電池要具備怎樣的條件？二、原電池的構(gòu)成條件1 、活潑性不同的兩電極2 、電解質(zhì)溶液3 、形成閉合回路（導線連接或直接接觸且電極插入電解質(zhì)溶液4 、自發(fā)的氧化還原反應(yīng)思考： 鋅銅原電池的正負極可換成哪些物質(zhì)？保證鋅銅原電池原理不變，正負極可換成哪些物質(zhì)？（C 、Fe、Sn、Pb、 Ag 、 Pt 、 Au 等）問：鋅銅原電池中硫酸能換成硫酸鈉嗎？判斷是否構(gòu)成原電池，是的寫出原電池原理。（1）鎂鋁/硫酸；鋁碳 /氫氧化

14、鈉；鋅碳 /硝酸銀 ；鐵銅在硫酸中 短路；鋅銅 /水；鋅鐵/乙醇；硅碳 /氫氧化鈉（2）鋅銅/ 硫酸（無導線）；碳碳 /氫氧化鈉 若一個碳棒產(chǎn)生 氣體 11.2 升，另一個產(chǎn)生氣體 5.6 升，判斷原電池正負極并求鋅片 溶解了多少克？設(shè)原硫酸的濃度是 1mol/L,體積為3L,求此時氫離 子濃度。（3）銀圈和鐵圈用細線連在一起懸在水中，滴入硫酸銅，問是否 平衡？（銀圈下沉）（4） Zn/ZnSO4/Cu/CuSO4鹽橋（充滿用飽和氯化鈉浸泡的瓊脂）5）鐵和銅一起用導線相連插入濃硝酸中鎂和鋁一起用導線相連插入氫氧化鈉中思考：如何根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理來設(shè)計原電池呢？請將氧化還原反應(yīng) Zn + Cu

15、2+ = Cu + Zn2+ 設(shè)計成電池：硫酸銅 硫酸銅此電池的優(yōu)點：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。其中，用到了鹽橋什么是鹽橋？鹽橋中裝有飽和的 KCl 溶液和瓊脂制成的膠凍，膠凍的作用是防 止管中溶液流出。 鹽橋的作用是什么？可使由它連接的兩溶液保持電中性，否則鋅鹽溶液會由于鋅溶解成為Zn2+而帶上正電，銅鹽溶液會由于銅的析出減少了Cu2+而帶上了負電。鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和 銅的析出過程得以繼續(xù)進行。導線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi) 電路。三、原電池的工作原理：正極反應(yīng)：得到電子 （還原反應(yīng)）負極反應(yīng)：失去電子 （氧化反應(yīng)）總反應(yīng)：正極反應(yīng) +負極反應(yīng) 想一想：如何書寫復雜反應(yīng)的電極反應(yīng)式？ 較繁電極反應(yīng)式 =總反應(yīng)式 - 簡單電極反應(yīng)式 例：熔融鹽燃料電池具有高的放電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3勺熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CQ為負極燃氣，空