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文檔簡介
第四章化學反應與電能
第1課時原電池的工作原理
【教學目標】
(一)宏觀辨識與微觀探析:
1.以銅鋅原電池為例,從宏觀和微觀的角度,分析理解原電池的工作
原理。
2.能正確判斷原電池的正極和負極,會書寫其電極反應式。
(二)變化觀念與平衡思想;
1.進一步理解化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化.
2.認識從簡單原電池發(fā)展到帶有鹽橋原電池的過程變化,并能理解
帶有鹽橋原電池的實用性。
(三)科學態(tài)度與社會責任:
1.掌握原電池原理的基本應用。
【教學重點、難點】
原電池原理
【教學準備】
學生準備:
1.復習氧化還原反應相關知識
2.回顧高一所學習的原電池內(nèi)容
教師準備:
L教學媒體、課件
2.儀器準備:原電池儀器、靈敏電流計鹽橋、燒杯、玻璃棒、濾紙等。
3.藥品準備:硫酸溶液、硫酸鋅溶液、氯化鉀溶液等。
【教學方法】
自主學習、分組討論、活動探究、動手實驗
【教學過程】
教師活動學生活動設計意圖
播放關于鋰電池的視頻觀看視頻引入新課
【講述】:鋰電池在科研上取得顯著成觀后思考,聽講使學生初步
就,它在我們生活中也有廣泛應用,比認識化學反
如手機、電腦中使用的電池就是鋰電池,應的重要性
生活中還有各式各樣的電池,由此可見,
電池與我們的生活息息相關,為了讓其
更好的為生活服務,今天我們就來學習
《原電池原理及應用》,了解原電池是如
何工作的。
板書:第一節(jié)原電池
一.原電池原理
以銅鋅原電池為例講解工作原理學生回顧知識,結合教師的講解積極回以學生熟悉
答實驗現(xiàn)象。的化學反應
繇輸算
①電流表指針偏轉(zhuǎn)為理論基
②鋅片溶解礎,便于學
鐲③銅片上有銅析出
¥車生接受知識
幅麒力鬣酸
鋅失去電子變成鋅離子,溶液中的銅離
子得電子變成銅單質(zhì),氧化反應和還原
反應分別在兩個電極上發(fā)生還原反應
提問學生有關的實驗現(xiàn)象,并引導學生
回答電極反應式
【提出問題】:學生通過原理講解和原電池裝置圖來通過尋找構
構成原電池的條件是什么?回答問題成原電池的
【講解】條件,讓學
①活潑性不同的兩個電極生對構成原
②電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)電池的知識
③構成閉合回路進行深化
④自發(fā)的氧化還原反應
【提出問題】:回答:可以構成原電池通過分析實
針對實驗室制取氯氣強調(diào)兩點:一名學生上黑板寫出正負電極反應式例,從而實
Zn+H2SO4==ZnSO4+上可以設計成原電池并畫出原電池裝置圖現(xiàn)知識的遷
嗎?寫出正負電極反應式并畫原電池裝移應用
置圖
【預測現(xiàn)象】:學生回答:通過分析原
該原電池裝置能觀察到什么實驗現(xiàn)象?(1)電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)電池反應,
(2)鋅片溶解(因為實驗時間較短,讓學生提高
這個現(xiàn)象不好觀察)預測實驗的
(3)銅片上有氣泡產(chǎn)生能力
【實驗操作】:學生通過觀察實驗現(xiàn)象,得出結論后派通過進行實
讓學生利用實驗儀器組裝原電池裝置并代表回答問題:驗提高學生
觀察實驗現(xiàn)象(1)電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)實驗能力,
在實驗過程中教師指導學生實驗操作(2)鋅片溶解(因為實驗時間較短,并通過實驗
這個現(xiàn)象不好觀察)發(fā)現(xiàn)問題進
(3)鋅片和銅片上均有氣泡產(chǎn)生而引出下一
步所要講解
的內(nèi)容
【提出問題】:學生思考回答:通過分析原
通過實驗我們發(fā)現(xiàn)實際的實驗現(xiàn)象和預由于鋅與硫酸溶液直接接觸,導致鋅片因找到解決
測的實驗現(xiàn)象并不相同,上也有氣泡產(chǎn)生,化學能轉(zhuǎn)化為熱能散的辦法,可
①這是什么原因造成的呢?失,讓鋅和硫酸不再接觸以在一定程
②那一部分化學能轉(zhuǎn)化成什么能量散度上提高學
失?生解決實際
③應該怎樣能使化學能最大程度的轉(zhuǎn)化問題的能力
為電能?
【講解】為避免鋅和硫酸接觸,應選擇學生回答:進一步明確
兩個池子來構成原電池裝置。負極還是不是原電池裝置,因為沒有構成閉合回構成原電池
選擇鋅片;負極要插入的電解質(zhì)溶液一路;的條件,必
般是與負極材料帶有相同金屬陽離子的應使用鹽橋使兩個池子構成閉合回路:須要構成閉
可溶性鹽溶液,兩電極以導線相連。正極材料可以選擇銅片或者石墨電極,合回路,四
【提出問題】:正極材料應該插入到稀硫酸的溶液中個條件缺一
①這樣的裝置構成原電池裝置了嗎?不可
②怎樣才能構成原電池?
③正極材料及電解質(zhì)溶液如何選擇?
【講解】:學生小組實驗:通過改變原
鹽橋是一個裝有飽和KC1的瓊脂溶液,組裝成帶有鹽橋的原電池后,只有在銅電池裝置,
它可以起到構成閉合回路的作用片上出現(xiàn)氣泡避免了化學
【演示實驗】:能轉(zhuǎn)化為熱
組裝帶有鹽橋的原電池并連接靈敏電流能造成的能
計,插入鹽橋觀察現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)靈敏電流量損失
計指針偏轉(zhuǎn),說明構成了閉合回路
【學生實驗】:
讓學生利用現(xiàn)有裝置組裝帶有鹽橋的原
電池并觀察實驗現(xiàn)象
在實驗過程中教師指導學生實驗操作
【問題討論】:學生在老師提示下回答:通過分析討
鹽橋的作用有哪些?①構成閉合回路,形成原電池。論,提高學
給學生提示思考的方向②避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應,最生總結知識
大程度地將化學能轉(zhuǎn)化為電能。的能力
③鹽橋中的陰、陽離子定向遷移,使溶
液保持電中性。
【提出問題】:學生上黑板書寫正負電極反應式通過分析討
如何根據(jù)原電池原理來設計帶有鹽橋負極:Cu—2e-===Cu2+論,讓學生
的原電池?正極:2Ag++2e-===2Ag知道可以利
依據(jù)氧化還原反應:Cu+2Ag+===Cu2++用原電池原
2Ag設計有鹽橋的原電池,寫出正負電理來構成化
極反應式并畫出原電池裝置學電源,進
【講解】而引出下一
分析氧化反應和還原反應,根據(jù)一般規(guī)個知識點的
則選擇電解質(zhì)溶液和電極材料,并構成講解
閉合回路
板書:二.原電池原理應用學生認真聽講并對設計原電池的方法讓學生形成
通過上一個例題的講解,引出原電池原思路進行理解和記憶設計原電池
理的第一個應用:1.設計化學電源的一般思
【講解】路,把握一
設計原電池的方法思路般規(guī)律,以
①根據(jù)原電池總反應式確定正、負極反不變應萬變
應式。
②根據(jù)正、負極反應式選擇電極材料和
電解質(zhì)溶液。
③要形成閉合回路(可畫出裝置圖)。
【講解】學生聆聽思考,回答:引導學生形
原電池原理的三個應用:第一個原電池裝置中負極是鎂片,正極成具體問題
2.比較金屬活動性強弱是鋁片;第二個原電池裝置中負極是鋁具體分析的
一般是負極金屬的活動性較強,正極金片,正極是鎂片思維模式
屬的活動性較弱
win修片鋁片、多片
-pH?SO]
目弈*:踞溶液z1r."t—
乙二營4二二?二?
--陰-二;-t甩NaOHz
登5連泉溶液-一一一―
甲乙
【提出問題】:
上述兩個原電池中正負電極分別是?
3.加快氧化還原反應的速率
構成原電池的反應速率比直接接觸的反
應速率
4.金屬防護
被防護的金屬做原電池的正極
【課堂小結】:學生回顧本節(jié)課所學內(nèi)容明確本節(jié)課
本節(jié)課學習了化學反應原理和帶鹽橋的的重點是原
原電池,利用原理學習了如何設計原電電池原理
池并總結正負電極的判斷方法;知道了
原電池原理的四個應用
【講述】化學科學是一個充滿魅力的世學生傾聽使學生體驗
界,未來的領域等待你們?nèi)ヌ剿靼l(fā)現(xiàn),化學反應對
希望以后大家能使化學更好的為人類生造福于人類
活服務的重要,激
勵學生投身
化學的學
習,樹立正
確的科學態(tài)
度和社會貢
任
【實戰(zhàn)演練】學生思考,回答及時檢測,
1.下列有關圖甲和圖乙的敘述不正確鞏固本節(jié)課
的星所學內(nèi)容
熱播1
\\J.7
社
出
:阜卑:
套?黃■
也JH二七
知投%畿幺喀為包敬書翻瞪旗
用乙
AJ均發(fā)生了化學能4借住。為電能的過程
In和Cu既是電丹時才料又是反應物
C..工作過程中,電弓戶均由Zn經(jīng)導線流向
Cu
D.,,目同條件下,圖乙h匕圖甲的能量利用
效,軍而
【布置作業(yè)】完成本節(jié)課學案達標檢測課后完成練
習,進一步
鞏固本節(jié)課
所學內(nèi)容
【板書設計】
第1節(jié)第1課時原電池原理及應用
一.原電池原理
1.定義
2.正負電極反應
3.帶有鹽橋的原電池
二.原電池原理應用
1.設計化學電源
2.比較金屬活動性
3.加快反應速率
4.金屬防護
《原電池》(第一課時)學情分析
1.知識儲備:作為高二學生,在高一學習了氧化還原反應的基本知識
和一些原電池的相關知識,對利用原電池原理及應用有了一定的知識
基礎。
2.心理特點和能力:對新知識進一步深入研究的興趣、欲望,對自己
探求新事物的渴求與自信,對化學現(xiàn)象有較濃厚的興趣,思維也較活
躍,有一定的小組合作經(jīng)驗,這些學生也具備了一定的自主學習能力
和分析解決問題的能力,為合作探究的教學設計打下了良好基礎。
3.存在缺陷:學生做實驗的機會較少、基礎知識不夠扎實,所以在整
個探究過程中,當學生的思維尚不成熟時,還需要教師有效的引導和
啟發(fā),適時適當?shù)狞c撥,有目的有計劃地完成學習任務。
【教學準備】
學生準備:
1.復習氧化還原反應和原電池相關知識。
2.預習本節(jié)課所要學習的新知識。
教師準備:
1.教學媒體、課件
2.編制“活動?探究”活動報告及學案。
3.儀器準備:電池裝置、燒杯、玻璃棒、靈敏電流計、鹽橋等。
4.藥品準備:配制硫酸溶液、硫酸鋅溶液、硫化鉀溶液。
【教學方法】
自主學習、分組討論、活動探究、動手操作實驗。
《原電池》(第一課時)效果分析
這節(jié)課的設計就是讓學生學會原電池原理及其應用,重視學生三
維目標的培養(yǎng),突出重點,突破難點,目標達成度高,圓滿完成教學
任務。
本節(jié)教學目標有三個層次:
1.掌握原電池原理分析思路,能根據(jù)電極反應、電流方向或離
子移動方向等判斷原電池的正負極。
2.能設計化學電池。
3.知道如何利用化學反應提供電能,體驗化學對個人生活和社
會發(fā)展的貢獻。
一是讓學生掌握原電池原理,本節(jié)課是以探究式為主的新授課,
采用以學生為主體,以教師為主導的教學模式。教師設計層層深入的
問題驅(qū)動,包括小組討論、動手實驗等環(huán)節(jié),在教師的點撥下學生順
利完成簡單原電池實驗和帶有鹽橋的原電池實驗。從開始到結束,由
于教師的精心設計,讓學生始終保持了濃厚的學習興趣,課堂氣氛活
躍,學生有獨到見解,是一堂科學的、實用的、能給學生帶來持續(xù)性
探究興趣的化學課。學生情緒高漲,合作交流、討論熱烈,發(fā)言積極,
問題理解透徹,訓練到位,易錯點提示恰到好處,使學生能更好澄清
模糊點。習題的處理非常靈活、科學,且逐步深入向題的本質(zhì),同時
也培養(yǎng)了學生自主、合作探究科學真理的品質(zhì)。多媒體的使用、學生
的自主交流活動,都達到了較高的水平。
二是學生在掌握了原電池原理的基礎上,總結歸納了判斷正負電
極的一般思路,建立思維模型,學會知識的遷移運用,認識得到了整
體上的升華和提升!采用講練結合的方式,目標達成度高,圓滿完成
教學任務。課堂節(jié)奏的控制合理有序,時間把握準確到位,使學生始
終處于張弛有度的課堂氛圍中,在輕松愉快的氣氛中獲得了知識和成
就感的體驗。
三是學生在知道原電池原理及應用的同時.,體驗化學對個人生
活和社會發(fā)展的貢獻?;瘜W的魅力是無窮的,一堂課,一開始要能扣
住學生的心弦,激起學生的學習興趣。從課題的引入一一利用一段關
于鋰離子電池的視頻將課堂氣氛調(diào)節(jié)的十分活躍。既引入了本節(jié)的主
題,同時又使學生從更多角度體會化學科學與人類文明和社會發(fā)展的
密切關系,提升學生對化學反應價值的認識,使學生對“利用化學反
應造福人類”認識進一步具體化。
《原電池》第一課時教材分析
(一)地位和作用
在必修課程中學生已經(jīng)了解一些原電池的相關內(nèi)容,這為本節(jié)教
學奠定了基礎。本節(jié)教材以必修已學知識和課堂實驗觀察、分析為基
礎,如第一個“思考與討論”。結合有關鋅銅原電池、直觀的實驗,
引導學生描述該原電池的組成,分析金屬導線及電解質(zhì)溶液中形成的
電流、鹽橋的作用,以及在正極、負極上分別發(fā)生的還原反應和氧化
反應,逐步梳理和理解銅鋅原電池的工作原理。
引導學生從一種原電池的具體裝置抽象形成原電池的一般模型,
要求學生既要靜態(tài)地認識原電池的構成,又要動態(tài)的了解其工作過程
與原理。這時,應充分發(fā)揮語言、圖示和想象等形式在高級思維活動
中的作用,實現(xiàn)用“思維中的具體”來把握原電池及其工作原理。
作為化學選擇性必修一中化學反應與電能的第一節(jié),本節(jié)承擔著
對前面知識的回顧、總結以及深化,在原有的知識基礎上起到一個承
前啟后,基于起點但又高于起點的螺旋上升的作用,并對后面所要學
習的知識起到鋪墊作用,它是電化學學習的基礎知識也是核心內(nèi)容。
本節(jié)課內(nèi)容對發(fā)展學生的邏輯推理能力,提高學生科學素養(yǎng),培養(yǎng)科
學探究能力,將理論應用于實踐,時間再回歸理論以及知識系統(tǒng)化及
結構化的形成都起著重要作用O
(二)知識框架
定義
正負電極反應式書寫
正負電極判斷
鹽橋
帶有鹽橋的原電池
設計化學電源
加快反應速率
判斷金屬活潑性
金屬防護
《原電池》第一課時測評練習
1.下列有關圖甲和圖乙的敘述不正確的是
cusotwit
用
A.均發(fā)生了化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程
B.Zn和Cu既是電極材料又是反應物
C.工作過程中,電子均由Zn經(jīng)導線流向Cu
D.相同條件下,圖乙比圖甲的能量利用效率高
解析:BCu做正極材料,只起導電作用,B錯;這兩個裝置圖均為
原電池裝置,均發(fā)生了化學能轉(zhuǎn)化為電能,A正確;兩裝置中均為Zn
做負極,Cu做正極,電子由Zn經(jīng)導線流向Cu,C正確;有鹽橋的原
電池可以避免熱量散失,提高能量利用率,D正確。
2.關于下圖所示的原電池,下列說法正確的是
A.電子從鋅電極通過檢流計流向銅電極
B.鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移
C.銅電極發(fā)生還原反應,其電極反應是2H++2e'=H2t
D.取出鹽橋后,檢流計指針仍會偏轉(zhuǎn),銅電極在反應前后質(zhì)量不變
解析:AZn做負極,Cu做正極,電子由Zn流向Cu,A正確;陰離子
向硫酸鋅溶液遷移,B錯;銅電極上發(fā)生Cd+2鼠一-Cu,C錯;取
出鹽橋后,無法構成閉合回路,指針不偏轉(zhuǎn),銅電極反應前后質(zhì)量增
加,D錯。
3.有a、b、c、d四個金屬電極,有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象下:
部分實驗a極質(zhì)量減小,bb上有氣體產(chǎn)生,在導線中,電流
現(xiàn)象極質(zhì)量增大c上無變化從a極流向d極
由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()
A.a>b>c>dB.b>c>d>a
C.d>a>b>cD.a>b>d>c
解析:c[根據(jù)裝置I可確定活動性:a>b;根據(jù)裝置n可確定
活動性:b>c;根據(jù)裝置HI可確定活動性:d>ao]
3+2+
4.某原電池總反應為2Fe+2I==2Fe+12,寫出該原電池中的
正負電極反應式并畫出帶有鹽橋的原電池裝置。
負極反應式是;
正極反應式是O先標總反應中的化合價,
解析:找出氧化反應和還原反應,寫出反應式,負極:21—2e-===I2;
正極:2Fe3++2e-===2Fe"。
5.現(xiàn)有如下兩個反應:
(A)NaOH+HCl=NaCl+H20
(B)Cu+2Ag+—Cu2++2Ag
(1)根據(jù)兩反應本質(zhì),判斷能否設計成原電池:o
(2)如果不能,說明其原因:o
(3)如果可以,則寫出正、負極材料及其電極反應式和反應類型
(“氧化反應”或“還原反應”):
負極:,,;
正極:,,;
若導線上轉(zhuǎn)移電子1mol,則正極質(zhì)量增加g,電解質(zhì)溶
液為O
解析:(1)只有自發(fā)的氧化還原反應才能設計成原電池,(B)是氧
化還原反應且能自發(fā)進行。
⑶根據(jù)電池反應式Cu+2Ag+=Cu2++2Ag可知,Cu失電子作負
極,負極材料是Cu,正極材料應是比銅還不活潑的金屬或?qū)щ姷姆?/p>
金屬;Ag+得電子,所以此電解質(zhì)溶液只能為AgNOs溶液。
答案:(1)(A)不能,(B)可以(2)(A)為非氧化還原反應,沒有
電子轉(zhuǎn)移(3)CuCu-2e-=Cu2+氧化反應碳棒、Ag、Pt、Au(任
選一)2Ag++2ft-=2Ag還原反應108AgNCh溶液
《原電池》(第一課時)課后反思
化學的魅力是無窮的,一堂課,一開始要能扣住學生的心弦,激
起學生的學習興趣。所以在課堂引入時,利用一段鋰電池的視頻將課
堂氣氛調(diào)節(jié)的十分活躍?!对姵卦砑皯谩肥歉咧谢瘜W中較為重
要和難以理解的
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