资源简介

原电池原理及应用的教案
教学目标：1、使学生了解原电池的结构和工作原理，准确判断原电池的正、负极，并正确书写电极反应式；
2、常说性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池；
3、通过实验探究法培养学生分析、思考、综合推理的能力。
教学重、难点：原电池原理。
教学方法：实验探究法─通过实验、分析、讨论、总结应用等过程，诱导学生观察、思考、推理、探究。
教学设想：本节教学用实验探究法，结合多媒体辅助教学，引导学生观察、分析、实验现象，通过讨论得出结论，做到以教师为主导，学生为主体，教材为主线，思维为中心。
教学过程：
（一）、〔新课导入〕:以实验导入新课
即前几节我们学习了有关金属的知识，了解了铁和铜的性质。铁是比较活泼的金属，能溶于稀H2SO4，铜是不活泼的金属，不溶于稀H2SO4，如果我们把锌和铜连接在一起，同时放到稀H2SO4中，会发生什么现象呢？（展示实验图：A，B，C）
H2SO4
H2SO4
H2S04
A B C
把铁丝和铜丝的上端连接在一起，放入稀H2SO4中，在金属丝上有电子流动，构成一个小电池，我们叫它原电池。今天我们就来研究原电池的原理和应用。
(二)、〔演示实验〕：见课本P102，图4-23（用动画演示）
①Cu片上有气泡
现象：②电流计指针偏转
③电子由Zn片Cu片
（三）、〔讨论后总结〕：完成表格
电极 电极材料 电极反应 反应类型 得失电子的粒子 电子流动方
负极 锌片 Zn-2e―=Zn2＋ 氧化 Zn原子 Zn片 Cu片
正极 铜片 2H＋+2 e―=H2 还原 H＋离子
（四）、〔引导思考〕：
结合阅读课本，得出结论：原电池电极材料的选择原则为：
负极常用还原性较强的金属，负极发生氧化反应
正极常用还原性较弱的金属，正极发生还原反应
（五）、〔展示实验〕：展示几个实验现象，让学生从中分析出组成原电池的条件和原理：（先观察现象，再判断，最后书写电极反应方程式）
稀H2SO4 CuSO4(aq) 酒精 稀H2SO4
A B C D
1 哪种装置可形成原电池？②正、负极各为什么物质，两极上各发生什么变化？
③电子流动方向如何？
A：负极：Zn-2e-=Zn2+ B：负极：Fe-2e-=Fe2+
正极: 2H++2e-=H2 正极：Cu +2e-=Cu
总：Zn+2H+= Zn2++ H2 总：Fe + Cu2+= Fe2++ Cu
（六）、〔讨论，总结〕：
1、组成原电池的条件：
1 有两种活泼性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极；
2 电极材料均插入电解质溶液中；
③两极相连形成闭合回路；
2、原电池的原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）；
(七)、〔讲述〕：介绍原电池用途；
（八）、〔讲述〕:化学电源几种常见电池和新型电池；
1、 干电池〔阅读课本〕 (介绍干电池的构造,即正、负极以及电解质溶液)
2、铝蓄电池 3、锂电池 4、新型燃料电池
（九）、练习：1、下列装置能否构成原电池？若不能说明理由，若能写出电极反应，总反应。
HCL 汽油 CuCl2 CuSO4 稀H2SO4
A B（无电解质溶液） C D（无失去电子的物质） E
答案：（A、C、E）
A：负极：Zn-2e-=Zn2+ C：负极：Zn-2e-=Zn2+
正极: 2H++2e-=H2 正极：Cu +2e-=Cu
总：Zn+2H+= Zn2++ H2 总：Zn + Cu2+= Zn2++ Cu
E：负极：Zn-2e-=Zn2+
正极: 2H++2e-=H2
总：Zn+2H+= Zn2++ H2（ 无电流）
练习目的：巩固原电池组成条件与原理及原电池的应用
（十）、归纳小结：
1、 原电池
2、 原电池组成条件
3、 原电池的工作原理
Cu
Fe
Fe
Cu
e―
e―
e―
Cu
e―
Zn
C
Cu
Fe
Fe
Cu
Zn
Fe
Zn
Cu
Zn
Ag
Cu
Cu
Zn
e―
e―
e―
e―
Fe
Cu
C
C原电池的原理及其应用（第一课时）
一、教学目标：
1．知识目标：
（1）初步掌握原电池的基本化学原理及构成原电池的条件。
（2）掌握原电池的电极确定方法和简单电极反应式的书写。
2．能力目标：提高观察能力、分析和解决问题能力，培养创新思维能力。
3．思想目标：进行对立统一规律教育，培养学生科学的世界观和方法论。
二、教学重点：
原电池的化学原理
[分析]：（1）原电池是把化学能转变为电能的一种装置。利用它的原理制成的多种电池在国家工业生产、科学研究以及日常生活等方面都有着广泛的用途，如我国首创的铝、空气、海水电池为能源的航标灯就是一项比较好的思想教育素材；（2）研究原电池能从本质上弄清楚金属电化腐蚀的原因，找到金属防护的方法。因此，原电池的化学原理是本节的重点。
三、教学难点：
原电池的化学原理
[分析]：（1）虽然原电池反应是自发的氧化-还原反应，但由于长期受还原剂直接把电子转移给氧化剂的思维定势干扰，造成学生较难理解为什么氧化剂不直接从负极获得电子，而间接地从正极获得。（2）由于锌片不纯，实验易造成（两极）均出现较多的气泡，给学生观察直观效果产生负面影响。（3）原电池和后面将学到的电解池字面上相近，均为两极得失电子有关问题，学生易造成知识混淆，而不能正确突破难点。（4）学生对元素化合物知识的遗忘或基础差易造成不能理解原电池反应的优先原则。
四、教学方法：
实验探究法 计算机辅助教学（CAI）
五、课前准备：
投影仪 计算机 相关实验药品（铁丝、钢丝、锌片、铜片、稀H2SO4、导线、烧杯、电流计等）
六、教学过程：
1．引课——激发兴趣
[动画演示]：火箭发射中化学反应产生的巨大能量变化。
[设疑]：我们能否把化学能变为电能呢？
[动画图片展示]：当前各种各样类型的电池。
[过渡]：原电池的化学原理是怎样呢？从而引起学生探索的兴趣。
[板书]：第四节 原电池的原理及其应用
2．[学生实验]如右图（Ⅰ）和（Ⅱ）所示——培养学生实验技能和观察的能力。
（Ⅰ）稀H2SO4溶液 （Ⅱ）稀H2SO4溶液
[实验时注意观察现象]：
（1）Zn片和Cu片平行地插入到稀H2SO4溶液中，看到什么现象？
（2）Zn片和Cu片用接有电流计的导线相连后，观察Cu片上有无气泡？
电流计指针是否偏转？偏向Zn片一边还是Cu片一边？
[评价]：请一位同学描述观察的现象并予以评价，给予鼓励。
[动画演示]：为学生进一步明确实验中产生的现象，使微观的化学反应宏观化，静态的描述转化为色彩鲜艳的动态变化过程，为加深其理解和形象思维装上“翅膀”。
3．[投影]：问题思考与讨论——培养学生自学、分析问题和解决问题能力。
（1）Zn片和Cu片平行插入稀H2SO4中看到什么现象？如何解释此现象？
（2）Zn片和Cu片用接有电流计的导线相连后，电流计指针发生偏转说明什么问题？电路中电子流向和电流流向？正负极是谁？
（3）Zn片和Cu片用导线连接并插入稀H2SO4中，气泡在哪里产生？怎样产生？
（4）两电极上各发生什么反应？写出各电极反应式和总反应式。
[评价]：对学生的回答和书写结论作出评价，并给予鼓励。
4．归纳总结——培养学生归纳、推理能力。
[学生思考]：投影展示问题
（1）从能量转变的角度分析：原电池是一种什么样的装置？
[板书]（一）原电池是一种能把化学能转变为电能的装置
（2）原电池的正负极如何判断？
（3）正、负电极反应如何书写？各属于什么类型反应？
[评价]：对学生的回答情况作出评价并给予鼓励。
[讲解]：相对活泼的电极（较活泼金属）作为负极
相对不活泼的电极（或石墨）作为正极
（二）原电池的工作原理
[动画演示并结合此流程图示讲解]
[思考与讨论]——判断下列哪些能形成原电池？
——培养学生分析、推理、归纳的逻辑思维能力。
[评价]：对学生的回答情况作出评价并给予鼓励。
（三）原电池的形成条件
（1）要有两个活泼性不同的金属电极（或金属与石墨电极）
（2）要形成闭合回路（导线连接或直接接触）
（3）要有电解质溶液（两电极要插入其中）
（4）要有一个自发的氧化还原反应
5．探索性实验——培养学生的创造性思维。
[投影]：利用下列反应：Cu+3Fe3+=2Fe2++Cu2+，设计一个原电池。
（1）写出正、负极电极材料和电解质溶液，并画出原电池装置图。
（2）写出各电极反应式。
[评价]：根据学生的设计情况作出评价并给予鼓励。
6．原电池用途简介：——激发学生学习兴趣和调动学习主动性
7．课堂内巩固练习：——培养学生发散性思维和灵活应用知识的能力。
[投影]
例1：镀锌铁板和镀锡铁板都是在铁的表面镀上一层活泼金属，为什么在镀层破损后镀锌铁板比镀锡铁板腐蚀快一些？
例2：实验室制H2时为什么用粗Zn比用纯Zn反应快一些？为什么向稀H2SO4加少许CuSO4溶液后可使制取H2的速率加快？
例3：将A、B、C、D四块不同的金属浸入稀H2SO4中，用导线两两相连组成原电池。若A、B相连形成原电池时，A为负极，C、D相连时C为负极；AC相连时，C电极上有大量气泡产生；D、B相连时，B电极上发生还原反应。则这四种金属的活动性由大到小是（ ）
A．C＞A＞B＞D B．A＞B＞C＞D
C．A＞C＞D＞B D．D＞B＞A＞C
（四）[板书设计]：
一．原电池：能把化学能转变为电能的装置
二．原电池的工作原理
三．原电池的形成条件
1、要有两个活泼性不同的金属电极（或金属与石墨）
负极：相对活泼的（电子流出、失e－、溶解、氧化反应）电极
正极：相对不活泼的（电子流入、得e－、冒气泡或析出金属、还原反应）电极
2、要形成闭合回路（导线连接或直接接触）
3、要有电解质溶液（两电极应插入其中）
4、要能自发进行氧化还原反应
（五）课后作业
课本P103
1． 填空题：1，3，4 选择题：1，2，3，5
PAGE
1原电池原理及其应用
教学重点：
　　①原电池的化学工作原理；
　　②原电池的形成条件及电极反应式；电子流和电流的运动方向；
　　③培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神。
教学难点：
　　原电池的化学工作原理和金属的腐蚀。
教学过程：
Ⅰ复习
　　[提问]化学反应通常伴有能量的变化，能量有那些转换（或传递）能量的形式？
Ⅱ新课： §3-4原电池原理及其应用
　　[学生实验，教师指导]
[学生思考的问题]
　　（1）锌和稀H2SO4直接反应的实质是什么？
　　（2）插入铜丝接触到锌粒后，为什么在铜丝上出气泡？
　　（3）铜丝上的电子由何处而来，出来的是什么气体？
　　学生根据实验，建议讨论步骤：现象（易）——解释（难）——结论（难）
一、原电池
　　对比铜锌原电池与直流电源或干电池的实验，得出有关的电极名称，电流流动方向，电子流动方向等。
　　电极反应：负极（锌片） Zn - 2e = Zn2+（氧化反应）
　　正极（铜片）2H+ + 2e = H2↑（还原反应）
　　原电池反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
　　定义：把化学能转变为电能的装置叫做原电池。
　　原电池中：电子流入的一极是正极（较不活泼金属），电子流出的一极是负极（较活泼金属）。
　　原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）。
　　原电池组成：①两块相连的活泼性不同的金属（或可以导电的其它材料）；②电解质溶液（中学只局限活泼金属与电解质溶液能自发进行氧化还原反应的情况）。
　　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）与电解质溶液接触构成闭合回路。
　　经常用做惰性电极材料的物质是Pt（铂）或C（石墨），如下图两个装置的电极反应是相同的。
　　　　[练习]判断下列装置那些能构成原电池，标出电极名称，写出电极反应。
二、化学电源
　　（教师可以布置课外文献检索，课堂时间有限，不可能涉及过多内容，局限于教材即可）
　　1、干电池
　　家庭常用电池。
　　常见的是锌-锰干电池。如图：
　　2、铅蓄电池
　　目前汽车上使用的电池。
　　铅蓄电池的构造是用含锑5%—8%的铅锑合金铸成格板。PbO2作为阳极，Pb作为阴极，二者交替排列而成。电极之间充有密度为1.25%—1.28%g cm-3的硫酸溶液。
　　3、锂电池
　　锂电池是一种高能电池，锂作为负极，技术含量高，有质量轻、体积小、电压高、工作效率高和寿命长等优点。常用于电脑笔记本、手机、照相机、心脏起博器、火箭、导弹等的动力电源。
　　4、新型燃料电池
　　还原剂（燃料）在负极失去电子，氧化剂在正极得到电子。
　　目前常见的有，氢气、甲烷、煤气、铝等燃料与空气、氯气、氧气等氧化剂组成的燃料电池。
　　特点是能量大、使用方便、不污染环境和能耗少等。
三、金属的腐蚀和防护
　　（1）金属的腐蚀
　　金属腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
　　　　
　　◇ 析氢腐蚀（在酸性条件下）
　　　钢铁在潮湿的空气中，钢铁表面吸附的水膜由于溶入二氧化碳，使H+增多。
　　H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-
　　构成的原电池：铁（负极）——碳（正极）——酸性电解质薄膜
　　负极（铁）Fe – 2e = Fe2+ （被氧化）
　　正极（碳）2H+ + 2e = H2↑（被还原）
　　◇ 吸氧腐蚀（在弱酸性或中性条件下）
　　　钢铁在潮湿的空气中，钢铁表面水膜溶解了氧气。
　　构成的原电池：铁（负极）——碳（正极）——电解质薄膜
　　负极（铁）2Fe – 4e = 2Fe2+ （被氧化）
　　正极（碳）2H2O + O2 + 4e = 4OH-（被还原）
　　◇ 析氢腐蚀和吸氧腐蚀往往同时发生，一般情况下，钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀。
　　[讨论] 析氢腐蚀或吸氧腐蚀钢铁表面水膜溶液的PH值会有什么变化？
　　（2）金属的防护
[通过研究讨论学习]
　　1、 改变金属的内部组织结构。
　　2、 在金属表面覆盖保护层。
　　涂油脂、油漆，覆盖搪瓷、塑料，电镀、热镀、喷镀，在钢铁表面形成致密而稳定的氧化膜。
　　3、 电化学保护法。
　　Ⅲ作业——教材69页：一、二、三题
[课后研究课题]
　　通过查找资料（包括上网）了解一种新型电池的详细化学原理和优缺点。（如海水电池、氢氧燃料电池、纽扣电池、锂电池等）

展开更多......

收起↑