资源简介

化学能转化为电能
执教者: 江苏省淮北中学 潘龙体
一、教学目标
（一）知识与能力目标：
1、通过实验探究,认识化学能可以转化为电能.初步认识原电池的反应原理.
2、学会电极名称判断，正确书写电极反应式，掌握形成原电池的条件。学会进行简单的原电池设计。
3、培养学生动手操作能力、观察能力、实验设计能力、分析推理能力和思维能力。
（二）、情感与态度目标：
1、联系生活实际，让学生感到化学就在身边，从而激发学生学习化学的兴趣。利用伏打电池发明的事例,激发学生学习和发明创造的欲望. 通过化学能和电能的相互转化,进一步培养学生辩证唯物主义观点.
2、培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学态度，分组实验，培养学生的团队协作精神。
3、培养学生环保意识，不能随意丢弃废旧电池。原电池与日常生活有密切关系，学习电化学可激发学生的学习兴趣,提高学生对生活的热爱,从而让化学科学为个人生活和社会发展作出贡献.
二、教学重点和难点
原电池的反应原理。
三、过程与方法:
1、通过活动与探究培养学生的实验能力,通过实验现象记录,分析产生现象的原因,得出实验结论.即分析原电池的形成原因及工作原理形成对原电池整体的认知。
2、通过拓展视野,从现实生活中认识了解有关原电池的知识,为进一步学习电化学打下基础.
3、实验探究、分组讨论、分析总结、多媒体辅助；实验→ 思考→ 讨论→ 总结
四、教学用具
每组一个灵敏电流计，两片铜片、两片锌片、一根石墨电极、一节干电池、两杯相同浓度的稀硫酸、硫酸铜溶液、氯化钠溶液、乙醇、一杯水、西红柿、导线、镊子等。
5、 教学过程
【创设学习情景】
【引入】我们的生活中哪些地方用到电池 ？大到宇宙火箭、人造卫星，小到照相机、手机，都要用到各种各样的电池。如：干电池、蓄电池、 充电电池、高能电池等。
【投影】常见的几种电池和新型电池
【设疑】电池由谁发明？发明过程是怎样？
【学生回答】伏打发明
【投影】伽伐尼和伏打实验图片，伏打的发明电池的过程
【问题】电池工作原理是什么？
【板书】化学能转化为电能
【实验指导】介绍实验桌上的物品，指导学生做以下四个实验：
1.将锌片插入稀硫酸中
2.将铜片插入稀硫酸中
3．锌片放在铜片上放入稀硫酸中
4.将锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中
说明实验注意事项，要求同学认真观察现象，并思考原因
【学生活动】实验并观察现象
(一)实验操作
实验一,把一块锌片和铜片分别投入盛有稀硫酸的烧杯里,观察实验现象.
实验二,把一块锌片和铜片同时投入盛有稀硫酸的烧杯里,观察实验现象.
实验三，把锌粒放在浸没在稀硫酸的铜条上, 观察实验现象.
实验四,用导线把锌片和铜片连接起来,并在导线中连接一个灵敏电流计, 观察实验现象.
(二)实验现象和结论
【学生回答】
实 验 实验现象 结论和质疑
1、把一块锌片和铜片分别投入盛有稀硫酸的烧杯里。 1、锌片表面有气泡产生并不断溶解2、铜片表面没有气泡 锌与稀硫酸反应铜与稀硫酸不反应
2、把一块锌片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里。 1,锌片表面有气泡产生并不断溶解2、铜片表面没有气泡 锌与稀硫酸反应铜与稀硫酸不反应
3、把锌粒放在浸没在稀硫酸的铜条上, 观察实验现象. 1、铜表面有气泡2、锌片不断溶解 铜表面气泡是如何产生的
4、用导线把锌片和铜片连接起来,并在导线中连接一个灵敏电流计, 观察实验现象 1、铜表面有气泡2、锌片不断溶解3、电流极偏转 外电路有电流产生
【设疑】铜片上的气体是哪里来的？
【学生讨论】学生激烈讨论，讨论的焦点问题有：
1、铜片上的气体是什么？
（学生认为可能是氢气或SO2或是氧气。最后同学认为最有可能的是氢气
2、氢离子转变为氢气所需的电子从何而来？（学生提出许多假设）
学生甲：电子应是铜失去的， 因为气泡是在铜片上产生的。
学生乙：电子应是锌失去的，因为锌比铜活泼，易失去电子。
学生甲：电子应是铜失去的，若是锌失去电子，气泡应该出现在锌片上，怎么会在铜片上出现气泡呢？
学生乙：锌片失去的电子可以通过导线传递到铜片上，溶液中的氢离子在铜片上得到电子，因此，铜片上有气泡。
学生丙：既然电子是锌片失去的，氢离子为什么不直接在锌片上得电子，而要到铜片上得电子呢？
【引导】电子究竟是锌片还是铜片失去的，我们可以用实验来证明。那么，如何通过实验来证明锌片上的电子是否通过导线转移到了铜片上？
【学生回答】在铜片和锌片中间连接一个灵敏电流计，检测有无电流
【实验指导】使用灵敏电流计的注意事项
【学生活动】实验并观察现象
【学生回答】现象：电流计指针偏转
结论：有电流流过，说明导线中有电子流过， 说明氢离子得到的电子确实是锌片失去，通过导线传递到铜片上的。
（但是，对于刚才同学提出的问题，即“既然电子是锌片失去的，氢离子为什么不直接在锌片上得电子，而要到铜片上得电子呢？”还是觉得难以解释。）
【学生阅读】
【动画演示】由于锌片失去电子后产生锌离子，锌片的周围有许多来不及扩散到溶液中去的锌离子，对氢离子有排斥作用，使氢离子很难在锌片上直接得到电子
【学生小结】锌片：较活泼，电子流出，发生氧化反应 Zn－2e - = Zn 2+
铜片：较不活泼，电子流入，发生还原反应 2H++2e - = H2↑
能量变化：化学能转变为电能
【板书】1.原电池的概念：
【实验指导】给你一节干电池，用实验证明铜锌原电池的正负极
【学生活动】实验并观察现象
实验顺序 实验现象 解释或疑问(有关方程式)
电流计指针偏向铜片方向 导线中有电流通过锌片为负极 铜片为正极
电流计指针偏向正极方向
【学生回答】现象：测干电池时，电流计指针偏向正极方向，测铜锌原电池时，电流计指针偏向铜片方向
结论：锌片为负极，铜片为正极
【板书】2.原电池的原理：
负极：电子流出，较活泼，（锌片）：Zn －2e - = Zn2+ （氧化反应）
正极：电子流入，较不活泼，（铜片）：2H++2e - = H2↑（还原反应）
【引导】写出铜锌原电池的总反应方程式，并比较其与锌片直接跟稀硫酸反应有何异同。
总反应方程式为：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 ↑
相同点：总反应方程式相同
不同点：电子转移途径不同
【过渡】原电池的实质是氧化还原反应，氧化还原反应都可以设计成原电池，那么构成原电池要有哪些条件呢？
【板书】3.组成原电池的条件
【探究实验】下列哪些实验装置构成原电池？并据此对比分析，讨论构成原电池的条件。
【学生活动】实验并观察现象。
【[探究实验一],锌与碳组成电极插入稀硫酸溶液
锌与锌组成电极插入稀硫酸溶液
【结论 】:两种活泼性不同的金属或非金属导体做电极
【探究实验二 】,锌片,铜片插入酒精中
【结论 】:电极浸入电解质溶液
【探究实验三 】,锌片和铜片分别插入两个烧杯的稀硫酸中
【结论 】:形成闭合回路.
【探究实验四 】,铜片和碳棒用导线连接,插入氯化钠溶液中
【结论 】:自发进行的氧化还原反应
【学生小结】组成原电池的条件：
①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极
②电极均插入电解质溶液中
③两极相连形成闭合回路
【练习】课堂反馈练习
以下装置能否构成原电池？如能，请标出正负极。
对于上述能组成原电池的装置，分析正负极和发生的电极反应
（在学生回答过程中，教师引导学生注意正极材料本身并未发生变化，负极和电解质溶液之间发生了氧化还原反应
【投影】:有关格林太太一组图片
【设问】你会给格林太太开处方吗？
【投影】:自制水果电池实验图片
【学生活动】学生自制水果电池
【练习】请同学结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+
设计成
一个原电池。画出示意图，写出电极反应
【学生回答】负极：铁 正极：铜 电解质溶液：硫酸铜
【学生补充】正极材料还可以是石墨或比铁不活泼的其他金属，电解质溶液中必须含Cu2+，除硫酸铜外，还可以是氯化铜、硝酸铜等
【总结】
【作业】
1、请同学结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+
设计成
一个原电池。
2、回家搜集废干电池并拆开，弄清它的构造及原理。
【板书设计 】
化学能转化为电能
一、原电池原理
1、定义：把化学能转变成电能的装置
2、正负极的确定：电子流出的一极为负极，电子流入的一极为正极
3、正负极的反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应
4、电极反应式：负极：Zn －2e - = Zn 2+ 正极：Cu2++ 2e- = Cu
5、电子流向：由负极到正极
6、组成原电池的条件
（1）有两种活动性不同的金属（或一种非金属导体）作电极
（2）两电极均插入电解质溶液中
（3）两极相连形成闭合回路
化学能转化为电能
执教者: 江苏省淮北中学 潘龙体
一知识目标
1通过实验探究,认识化学能可以转化为电能.初步认识原电池的反应原理.
2了解原电池形成条件.能正确书写电极反应式.
二能力目标
1通过实验探究,培养学生观察能力,动手操作能力,分析,推理,判断能力.
2培养学生自主学习能力,分析问题和解决问题能力.
三情感目标
1培养学生合作学习的精神和学会合作.
2通过化学能和电能的相互转化,进一步培养学生的辩证唯物主义观点.
3利用伏打电池发明的事例,激发学生学习和发明创造的欲望.
四教学重难点
原电池反应的原理
五教学方法
实验探究,自主学习
六教学用品
多媒体,锌片,铜片,碳棒导线,灵敏电流计,稀硫酸,酒精,氯化钠溶液,烧杯,镊子等.
七教学过程
[创设学习情景]
[展示]日常生活中的各种电池应用
[问题]电池的发明者是谁
[投影]伏打的发明电池的过程.
[新课] 化学能转化为电能的实验探究
(一)实验操作
实验一,把一块锌片和铜片分别投入盛有稀硫酸的烧杯里,观察实验现象.
实验二,把一块锌片和铜片同时投入盛有稀硫酸的烧杯里,观察实验现象.
实验三把锌粒放在浸没在稀硫酸的铜条上, 观察实验现象.
实验四,用导线把锌片和铜片连接起来,并在导线中连接一个灵敏电流计, 观察实验现象.
(二)实验现象和结论
实验 实验现象 结论和质疑
1把一块锌片和铜片分别投入盛有稀硫酸的烧杯里,观察实验现象. 1,锌片表面有气泡产生并不断溶解2,铜片表面没有气泡 锌与稀硫酸反应铜与稀硫酸反应
2把一块锌片和铜片同时投入盛有稀硫酸的烧杯里,观察实验现象. 1,锌片表面有气泡产生并不断溶解2,铜片表面没有气泡 锌与稀硫酸反应铜与稀硫酸反应
3把锌粒放在浸没在稀硫酸的铜条上, 观察实验现象. 1铜表面有气泡2锌不断溶解 铜表面气泡是如何产生的
用导线把锌片和铜片连接起来,并在导线中连接一个灵敏电流计, 观察实验现象 1铜表面有气泡2锌不断溶解3电流极偏转 外电路有电流产生
[问题]:铜表面上的气泡是如何产生的
电流计为何偏转
气泡产生与外电路电流的形成有什么关系
[学生讨论]:分组讨论.
[分析]氢气的生成是由于氢离子获得电子:2H+2=H
[问题]形成H.H 的获得的电子是不是由铜失去的呢 如果是,则有铜片溶解有C 进入溶液,可以观察到溶液变蓝色.但是实验中没有观察到溶液变蓝色,而锌片逐渐溶解,外电路中有电流产生,到底发生哪些变化呢
[结论]1由于锌比铜活泼,锌原子失去电子变成锌离子进入溶液发生了Z-2=Z1
2锌片和铜片涌导线连接,锌片上的电子就经过导线流到铜片表面,在铜表面不断产生氢气.在外电路上就有持续电流产生这样一来就实现了化学能转化为电能.
[板书]一,原电池:把化学能转化为电能的装置叫原电池
[探究实验]电池的电极的确定方法
1干电池
2电流表指针偏转
[板书]二,电极名称和电极反应
负极(锌):
正极(铜):
总反应:
[问题]:形成原电池需要什么条件
[探究实验一],锌与碳组成电极插入稀硫酸溶液
锌与锌组成电极插入稀硫酸溶液
[结论]:两种活泼性不同的金属或非金属导体做电极
[探究实验二],锌片,铜片插入酒精溶液中
[结论]:电极浸入电解质溶液
[探究实验三],锌片和铜片分别插入两个烧杯的稀硫酸中
[结论]:形成闭合回路.
[探究实验四],铜片和碳棒用导线连接,插入氯化钠溶液中
[结论]:自发进行的氧化还原反应
[练习](用PPT复制)
[投影]:格林太太牙痛图片
[投影]:自制水果电池实验图片
[总结]
【学生回答】负极：铁 正极：铜 电解质溶液：硫酸铜
【学生补充】正极材料还可以是石墨或比铁不活泼的其他金属，电解质溶液中必须含Cu2+，除硫酸铜外，还可以是氯化铜、硝酸铜等
金属或非
金属导体
相对活
泼的金属
e
电解质溶液
负
极
正
极
硫酸铜
锌
铜
NaCl
锌
铁
蔗糖
硫酸
铁
铁
银
铁
铜
锌
硫酸

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