原電池教案及反思

教案系列原電池教案及反思原電池

課前預(yù)備：同學(xué)課桌上放有盛稀硫酸的玻璃缸、電流汁、鋅片、銅片、導(dǎo)線。（兩人一組）]

[上課]

師：工生產(chǎn)、國防、科研、日常生產(chǎn)中，常常使用哪些電池？××同學(xué)。[指派同學(xué)]

生（1）：蓄電池、干電池、溫差電池、氧化銀電池、高能電池等。

師：××同學(xué)[指生（1）]參加區(qū)里少年科技站活動，因此他解得許多，講得很好。

化學(xué)電池一般都是依據(jù)原電池原理制成的。為了更好地使用各種電池，并制造出更多更好的新電池，必需學(xué)習(xí)最簡潔的電池，也就是學(xué)習(xí)原電池的構(gòu)造和它的工作原時。[板書：一、原電池]化學(xué)反應(yīng)時常伴隨著光、熱這樣一些現(xiàn)象?；瘜W(xué)反應(yīng)當(dāng)是否有電流效應(yīng)呢？假如有的話，電流又是怎樣造成或產(chǎn)生的呢？我們一起做一個試驗，請大家把書翻到154頁（試驗5－3）。大家都經(jīng)過預(yù)習(xí)，具體操作不必多講，做試驗時請觀看三個現(xiàn)象，并認(rèn)真思索造成或產(chǎn)生這些現(xiàn)象的緣由，也可適當(dāng)?shù)鼐`開一些爭論。第一，鋅片、銅片平行插入盛有衡硫酸的玻璃缸里，認(rèn)真觀看鋅片上有沒有氣體？其次，拿導(dǎo)線把鋅片、銅片連接起來，再看一看銅片有沒有氣體造成或產(chǎn)生？鋅片上現(xiàn)象有無變化？最終我們把鋅片、銅片連接一個電流計、看看電流計的指針有沒有偏轉(zhuǎn)？試驗終止以后，鋅片和銅片用自來水沖洗沖洗，放在塑料燒杯里。盛衡硫酸的玻璃缸仍放在桌子上。下面大家開頭做試驗。[老師在黑板上畫上原有電池示意圖（圖1）]

[同學(xué)邊試驗邊開展?fàn)幷?；老師邊巡察邊進(jìn)行個別指導(dǎo)。]

留意！連接電流計時，銅片上的導(dǎo)線接在電流計刻有正0．6處，鋅片上的導(dǎo)錢接在電池計刻有負(fù)的地方。[稍待片刻]好，全部終止，請大家快速把鋅片、銅片用水沖洗一下，放在塑料燒杯里，玻璃缸、電流計、燒杯都放在桌子的正上方。

現(xiàn)在我們請同學(xué)匯報一下，在試驗時看到一些什么現(xiàn)象？××同學(xué)。[指派同學(xué)]

生（2）：看到鋅片上面有氣泡，用導(dǎo)線連接起來，銅片上有氣泡。

師：連接導(dǎo)線前后，鋅片和銅片的現(xiàn)象各有什么不同？

生（2）：連接導(dǎo)線前，鋅片上有氣泡，銅片上無氣泡；連接導(dǎo)線后，鋅片上氣泡削減，銅片上消逝比較多的氣泡。

師：然后在導(dǎo)線中連接電流計，又看到什么現(xiàn)象？

生（2）：電流計的指針有一些偏轉(zhuǎn)。

師：鋅片、銅片插入稀硫酸中，鋅片有氣泡造成或產(chǎn)生，銅片上沒有氣泡造成或產(chǎn)生，這是什么緣由？×××同學(xué)，[指派同學(xué)]你講講看。

生（3）：鋅的活動性大，所以有氣泡；銅的活動性小，所以沒有氣泡造成或產(chǎn)生。

師：大家想想，這樣回答完整嗎？×××同學(xué)。[指派同學(xué)]

生（4）：在金屬活動性挨次表中，鋅排在氫的前面，簡單失去電子，能置換酸中的氫。

師：銅呢？

生（4）：銅排氫的后面，未能置換酸中的氫。

師：在金屬活動挨次表中，鋅排氫的前面，鋅的化學(xué)性質(zhì)比氫活潑，鋅原子易失電子給硫酸溶液中的氫離子。鋅不斷溶解，鋅原子變成鋅離子，氫離子得到電子變成氫離子。兩上氫原子結(jié)合成氫分子，鋅片上有氣體即氫氣逸出。[板書]現(xiàn)在再考慮：為什么鋅片、銅片連接了導(dǎo)線以后，假如鋅片很純的話，鋅片上的氣泡很少。幾乎沒有，而銅片上的氣泡卻許多，什么道理？××同學(xué)。[指派同學(xué)]

生（5）：鋅被氧化成鋅離子進(jìn)入溶液，溶液中的氫離子從銅片取得電子，被還原成氫原子。

師：同學(xué)們能回家預(yù)習(xí)，很好。但回答問題要針對題意，經(jīng)過思索后用自己的語言來回答。大家看到銅片上氣泡許多，鋅片上氣泡少了，這是什么道理呢？××。[指派同學(xué)]

生（6）：鋅原子失電子變成鋅離子，電子通過導(dǎo)線流向銅片上，氫離子在銅片上得電子，變成氫原子再組建氫分子。銅片上有許多氫氣泡。

[評述：在這類探究性試驗中，操作并不困難，重要的是觀看現(xiàn)象要微小，否則無收獲。在觀看到現(xiàn)象后，分析電子的流淌和轉(zhuǎn)移的路線是重要的課題?？隙ㄒ屚瑢W(xué)得到如下結(jié)論：鋅片與稀硫酸接解反應(yīng)時，電子是在鋅和

氫離子之間直接轉(zhuǎn)換；而在鋅片用導(dǎo)線與插在稀硫酸時的銅片接連時，電子是由鋅片通過導(dǎo)線到達(dá)銅片后，在銅片上向氫離子轉(zhuǎn)移。在同學(xué)的回答中，有一句話最重要：“鋅原子失去的電子通過導(dǎo)線流到銅片上”，要特殊強(qiáng)調(diào)。在電子通路得到把握后，原電池的使用才成為可能。]

師：鋅是比較活動的金屬，鋅片的鋅原子失電子變成鋅離子，溶解在溶液里。鋅原子失去電子通過導(dǎo)線流到銅片上，而溶液中的氫離子從銅片上得到電子變成氫原子，二年氫原子組建了氫分子。因此，在銅片上就有氣體動身。大家也可以考慮一下：鋅原子失電子變成二價鋅離子，氫離子得電子變成氫原子都是一些什么反應(yīng)呀？×××同學(xué)。[指派同學(xué)]

生（7）：鋅原子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)。

師：鋅原子失去電子變二價鋅離子的反應(yīng)為氧化反應(yīng)；氫離子得電子變氫原反應(yīng)當(dāng)是還原反應(yīng)。在導(dǎo)線中連接了電流計，大家都看到電流計的指針有偏轉(zhuǎn)的。說明導(dǎo)線里有電流通過，考慮一下上述試驗裝置，怎么會造成或產(chǎn)生電流的？電子流淌的方向，又是怎樣的呢？請同學(xué)們爭論。

生（8）：電流的造成或產(chǎn)生是由于電子從鋅片流向銅片。

師：有誰補(bǔ)充？××[指派同學(xué)]

生（9）：因為鋅片上電子多，鋅片、銅片之間有電勢差

師：造成或產(chǎn)生電流的根本緣由是什么？

[評述：造成或產(chǎn)生電流的根本緣由，在化學(xué)里是無法弄明白的。同學(xué)回答的造成或產(chǎn)生電勢差的事實，也是根本緣由之一，假如同學(xué)在高中電學(xué)里已學(xué)過這個原理，老師可提示一下。假如同學(xué)的尚未學(xué)到，則化學(xué)老師可以輕輕帶過，待同學(xué)到物理學(xué)習(xí)中再深究。這里，或許只需突出氧化－還原反應(yīng)的自動變化。]

生（10）：鋅片上鋅原子發(fā)生氧化反應(yīng)，銅片上的氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，使導(dǎo)線中的電子從鋅片流向銅片。

師：鋅片、銅片上發(fā)生了氧化－還原反應(yīng)，使電子從鋅片不斷地流向銅片而形成電流，這是上述裝置造成或產(chǎn)生電流的根本緣由。鋅比銅活動，簡單失去電子，鋅片上的電子比銅片多，鋅片與銅片間有電勢差，電子從鋅片流向銅片。我們再看看上面的試驗裝置有什么特點(diǎn)？請大家翻開書，第155頁，第四行：“把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫原電池?！蔽覀儎偛抛鲈囼灥难b置就是原,鋅、銅、衡硫酸組建的一個鋅銅原電池?，F(xiàn)在大家可以搞清晰了，什么是原電池。

原電池中電子流出的這一極稱為負(fù)極；原電池電子流入的這一極稱為正級。鋅、銅原電池中鋅和銅各是什么極？

生（集體）：鋅片是負(fù)極；銅片是正極。

師：鋅、銅原電池中，鋅片是電子流出的稱為負(fù)極，銅片是電子流入的稱為正極。負(fù)極鋅片，正極銅片，各發(fā)生什么反應(yīng)？

生（集體）：負(fù)極鋅片上發(fā)生氧化反應(yīng)；正極銅片上的H＋發(fā)生還原反應(yīng)。

師：負(fù)極鋅片，電極鋅自身被氧化正極銅片，H＋在電極銅上被還原。鋅銅原電池中的電子，從負(fù)極鋅片流向正極銅片。

為了更好地學(xué)習(xí)原電池的工作原理，我們可以用電極方程式，表示原電池兩電極上所發(fā)生的反應(yīng)。電極方程怎樣寫法呢？寫電極方程式時，[指黑板上所寫的電極方程式應(yīng)寫清晰正極、負(fù)極；在電極后面括一個括號，寫電極材料名稱；然后再書寫原子（分子）或離子的符號，以及得失電子的數(shù)目；最終配平并在反應(yīng)物、生成物的符號間寫等號。]

[評述：電極方程式的書寫肯定要規(guī)范，這有利于鞏固對電極反應(yīng)的氧化還原本質(zhì)的理解。]

[老師將放有的盛稀硫酸的玻璃缸，硫酸銅溶液的玻璃缸，酒精溶液的玻璃缸，鋅片、銅片、銀片、石墨棒以及導(dǎo)線的示教盤和大型電流計擺在講臺上。]

師：下面我再來做幾個試驗，請大家認(rèn)真觀看。這是鋅片、石墨棒，在玻璃缸里的是稀硫酸[出示實物]，現(xiàn)在假如我把鋅片和石墨棒放在稀硫酸里，鋅片上有氣泡嗎？

生：有氣泡。

師：石墨棒上有氣泡嗎？

生：沒有。

師：現(xiàn)在我用一根導(dǎo)線，把鋅片和石墨棒連接起來。[老師演示]請×××同學(xué)[指派同學(xué)]代表大家來看一下，并向大家匯報看到的現(xiàn)象。

生（11）：鋅片上氣泡削減，石墨棒上有氣泡造成或產(chǎn)生。

師：把電流計連接在鋅片和石墨棒中間[老師演示]，大家看看講臺上電流計指針，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

下面我們做第二個試驗。這里有兩塊鋅片，玻璃缸里是稀硫酸[出示實物]把兩塊鋅片插入稀硫酸里[老師演示]，兩塊鋅片有什么現(xiàn)象？

生：都有氣泡。

師：假如在兩塊鋅片間，連接一電流計[老師演示]，大家看看，電流計的指針是否有偏轉(zhuǎn)？

生：沒有偏轉(zhuǎn)。

師：兩塊鋅片插入稀硫酸連接電流計，兩塊鋅片都有氣泡造成或產(chǎn)生，電流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

下面我們做第三個試驗。這是一塊鋅片，這是一塊銀片，玻璃缸是硫酸銅溶液[出示實物]，把鋅片、銀片插入硫酸銅溶液中，放置片刻后，取出銀片[老師演示]，大家看看，銀片上有什么現(xiàn)象？

生（部分）：變暗了；（部分）：有暗紅色。

師：假如在鋅片、銀片中，連接一個電流計[老師演示]，大家看看，電流計的指針是否有偏轉(zhuǎn)？

生：有偏轉(zhuǎn)。

師：鋅片、銀片插入硫酸銅溶液，連接電流計，鋅不斷溶解，銀片有暗紅色物色析出，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

最終一個試驗，也就是第四個試驗。這是一塊鋅片、一塊銅片，玻璃缸里是酒精溶液[出示實物]。

現(xiàn)在我們把鋅片和銅片插入酒精溶液[老師演示]，大家認(rèn)真觀看，有什么現(xiàn)象？

生：沒現(xiàn)象。

師：鋅片、銅片插入酒精溶液，鋅片、銅片都沒有現(xiàn)象。假如用導(dǎo)線把鋅片、銅片連接起來，鋅片、銅片上照舊沒有現(xiàn)象?，F(xiàn)在我在鋅片、銅片間，連接一個電流計[老師演示]，大家看看，電流計指針是否有偏轉(zhuǎn)？

生：沒有偏轉(zhuǎn)。

師：鋅片、銅片插入酒精溶液，連接電流計，鋅片、銅片上沒有現(xiàn)象，電流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

現(xiàn)在請大家考慮：這四個試驗中，哪幾個既發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，又能造成或產(chǎn)生電流？請×××同學(xué)回答。

生（12）：第一和第三。

師：第一和第三個試驗。既發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，又能造成或產(chǎn)生電流，這些裝置是原電池；第二個試驗發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但無電流造成或產(chǎn)生；第四個試驗既不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也沒有電流造成或產(chǎn)生，這些裝置都不是原電池。

現(xiàn)在請大家考慮：原電池由哪幾部分構(gòu)成？每部分用什么材料？材料有什么要求？也就是說，請臧克家總結(jié)歸納一下，構(gòu)成原電池要哪些條件？請×××同學(xué)講講看。

[評述：在了解原電池作用的，分析原電池的構(gòu)造。而且，老師對構(gòu)造的教學(xué)是通過四個試驗，讓同學(xué)自己去觀看、比較，然后獨(dú)立歸納出構(gòu)成原電池的條件。這是老師在力量培育的要求下，作出的別具匠心的支配。同學(xué)在通過這一過程的教學(xué)后，不僅取得了學(xué)問，也提高了學(xué)習(xí)力量。]

生（13）：第一是有兩種金屬；第二是有電解質(zhì)；第三有要導(dǎo)線。

師：是否肯定是兩種金屬？

生（13）：也可以金屬和非金屬。

師：假如是兩種金屬，要求兩種怎樣的金屬？

生（13）：一種金屬在金屬活動挨次中排氫前面；一種排在氫的后面。

師：原電池可由兩種活潑不同的金屬作電極，一種金屬比較活潑，一種金屬比較不活潑，這是相對比較來說的。兩種金屬不愿定要一種排在金屬活動挨次表氫前，一種排在氫后面。如兩種金屬都排在金屬活動挨次表氫后面，只要活動性不同也就可以。當(dāng)然也可以由一種金屬和一種非金屬作電極，非金屬主要是指石墨。如Zn-C是一種金屬和一種非金屬作電極；Zn－Ag是一種活潑的金屬與一種較不活潑的金屬作電極。兩電極必需插入電解質(zhì)溶液。留意！肯定要溶液，電解質(zhì)溶液存在自由移動的離子，陽離子參加電極反應(yīng)，如稀硫酸溶液中有自由移動的氫離子，H＋參加電極反應(yīng)；硫酸銅溶液中有自由移

動的銅離子，Cu2＋參加電極反應(yīng)。[稍停]

現(xiàn)在總結(jié)一下，歸納一下：“構(gòu)成原電池的條件”，請記錄：[同學(xué)記錄]第一，必需有活動性不同的兩種金屬，或金屬和非金屬作電極；第二，兩電極直接插入電解質(zhì)溶液；第三，正常工作的原電池兩電極，必需用導(dǎo)線連接起來。試驗一、三的裝置是原電池，它們完全符合構(gòu)成原電池的三個條件。試驗二、四的裝置不是原電池。試驗二，兩塊鋅片是同種金屬，不符合必需要有活動性不同的兩種金屬作電極的條件；試驗四的酒精溶液是非電解持溶解，不符合兩電極必需插入電解質(zhì)溶液的條件。

下面請大家再進(jìn)一步爭論??一下：（1）Zn、C、稀H2SO4，（2）Zn、Ag、CuSO4溶液－－這兩個原電池的工作原理。鋅片、石墨棒插入稀硫酸，用導(dǎo)線連接后，石墨棒上造成或產(chǎn)生什么氣體？怎樣會造成或產(chǎn)生的？鋅片上發(fā)生了什么變化？怎樣會發(fā)生的？××同學(xué)。[指派同學(xué)]

[評述：這里重復(fù)地爭論??原電池的工作原理，教學(xué)要求與前面是不同的。上課開頭階段的爭論??，屬于識記水平，只讓同學(xué)識記一下，取得初步理解；現(xiàn)在爭論??原電池工作原理，則要求同學(xué)從簡潔應(yīng)用，達(dá)到直接應(yīng)用的學(xué)習(xí)水平。老師可以在觀看同學(xué)應(yīng)用的現(xiàn)場，了解同學(xué)是否已經(jīng)真懂，而且可以對同學(xué)難免消逝的一些錯誤，準(zhǔn)時作出訂正。例如，在電解質(zhì)為硫酸銅溶液時，正極上究竟是什么物質(zhì)發(fā)生了還原反應(yīng)，這是原理的應(yīng)用。課堂上的條件很好，有試驗可以觀看，也有條件作理論分析，訂正同學(xué)錯誤是并不困難的。在這里，任課老師支配教學(xué)時，考慮得到周到，要求同學(xué)會操作，會口述和會準(zhǔn)確書寫電極反應(yīng)式，這類教學(xué)是很細(xì)膩的。]

生（14）：石墨棒上有氫氣造成或產(chǎn)生，硫酸溶液中的氫離子，在石墨棒得到電子變成氫原子，兩個氫原子進(jìn)一步變成氫分子。

師：這是什么反應(yīng)？

生（14）：還原反應(yīng)。

師：鋅片上發(fā)生什么變化呢？

生（14）：鋅不斷溶解。

師：鋅片上的鋅原子失去電子變?yōu)殇\離子，進(jìn)入溶液。這是什么反應(yīng)？

生（14）：氧化反應(yīng)。

師：鋅、碳原電池中，哪個電極為正極？哪個電極為負(fù)極？×××同學(xué)。[指派同學(xué)]

生（15）：鋅片是負(fù)極，鋅片上有電子流出；石墨棒是正極，電子流入石墨棒。

師：鋅片、銀片插入硫酸銅溶液，用導(dǎo)線連接后，銀片上生成暗紅色物質(zhì)是什么？怎樣會造成或產(chǎn)生的？鋅片上發(fā)生了什么變化？怎樣會發(fā)生的？×××同學(xué)。[指派同學(xué)]

生（16）：銀片上有銅造成或產(chǎn)生，硫酸銅溶液中的銅離子，從銀片上得到電了，變成銅原子，銅附在銀片上。鋅不斷溶解，鋅片上鋅原子失電子變鋅離子，進(jìn)入溶解。

師：負(fù)極鋅片上鋅原子失電子變成鋅離子，是什么反應(yīng)？

生（集體）：氧化反應(yīng)。

師：正極銀片上銅離子得到電子，變成銅原子，是什么反應(yīng)？

生（集體）：還原反應(yīng)。

師：下面請大家在紙上做練習(xí)。

在圖上標(biāo)明正負(fù)極和電子轉(zhuǎn)移方向，寫出電極方程式。

師：我們分析一下，看看做得對不對。鋅是負(fù)極，銀是正極，電子從負(fù)極鋅片流向正極銀片，對嗎？

生（集體）：對。

師：負(fù)極鋅片，鋅原子失電子成鋅離子，正極銀片上氫離子得電子變成氧原子，結(jié)合成氫分子。對嗎？

生（集體）：不對。[談?wù)摷娂奭

師：不對在什么地方？×××同學(xué)。[指派同學(xué)]

生（18）：正極銀片上，銅離子得電子變成銅原子。

師：試驗證明，正極銀片上有銅生成，從理論上來看，為什么是銅而不是氫氣呢？硫酸銅溶液中有較多的銅離子和極少量的氫離子，在金屬活動挨次表中，銅排在氫后面，氫原子比銅原子簡單失電子，而銅離子比氫離子簡單得出電

子，因此，應(yīng)當(dāng)銅離子得電子生成銅原子。[板書]

現(xiàn)在我們來總結(jié)一下原電池的化學(xué)原理。大家一起看書，第155頁第五行：“原電池電子流出的一極是負(fù)極（如鋅片），電極被氧化”。Zn、Cu原電池，負(fù)極是鋅片，而一般原電池負(fù)極是相對活潑的金屬，相對活潑的金屬的原子，簡單失去電子，電子流出，電極自身被氧化。在書上鋅片邊上可寫上：“相對活潑的金屬”。再往下看：“電子流入的一極是正極H＋在電極上被還原?！盳n、Cu原電池，正極是銅片，H＋在正極上被還原，而一般原電池，正極是相對不活潑的金屬或非的石墨，電了通過導(dǎo)線流入正極，電解質(zhì)溶液中的陽離子，在正及得到電子被還原。大家在書上銅邊上寫上：“相對不活潑金屬或非的石墨”；氫離子邊上寫：陽離子。

原電池從外電路來看，電子從負(fù)極流向正極；從內(nèi)電路來看，負(fù)極金屬原子失去電子被氧化，正極陽離子得電子被還原。內(nèi)電路兩極上發(fā)生氧化－還原反應(yīng)，外電路兩極電子定向流淌，造成或產(chǎn)生電流，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

回家認(rèn)真復(fù)習(xí)原電池。預(yù)習(xí)金屬的腐蝕和防護(hù)。履行書面作業(yè)160頁第一題和補(bǔ)充題：畫原電池的示意