第三节 化学能转化为电能----原电池 第一课时说课稿

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【教材分析】

鲁科版把原电池放到了电解之后，第一部分内容是从探究锌和硫酸铜溶液反应中的能量变化和能量转换入手，后进一步利用双液原电池深入探讨原电池的工作原理。第二部分介绍了几种典型的化学电源的工作原理。第三部分电化学腐蚀。本节内容以必修2第二章第二节《化学能与电能》所涉及的原电池常识为基础，通过进一步分析原电池的组成和探究其中的原理，引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念，恰能很好地全面体现本册教材的目标特点。同时教师还须把握好教学深度，只要求学生能写出相关的电极反应式和电池反应式，对化学的研究和应用只需有一个概貌性的认识即可。

【教学目标】

  1、通过生活情境的创设，认识到电及电池对现代人类生活的不可替代作用。

  2、通过实验探究认识盐桥的作用，进而深入理解原电池的结构和工作原理，增长实验操作的技能。

  3、通过讨论、探究与归纳，全面掌握原电池的结构和工作原理，知道半电池、内电路、外电路等概念。

  4、通过提问、假设、验证等系列的探究活动，体验其中的困惑与快乐，强化科学探究的意识和方法，培养科学严谨的态度和创新的精神。

【教学重点、难点】

重点：进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。

难点：原电池的工作原理。

【教学模式、方法与手段】

  情境教学模式，讨论法，实验探究法，多媒体手段辅助教学

【教学过程】

【引入】电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？我们这节课来一起复习一下有关原电池的相关内容。

【板书】

1.3 原电池

一、原电池工作原理

【讲述】：铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质，利用这三种物质我们再现1799年意大利物理学家----伏打留给我们的历史闪光点！

【发现问题】(铜锌原电池)

1．实验内容：Ｚｎ片与Ｃｕ片插入盛有稀硫酸的烧杯中。
 实验现象：Ｚｎ片______________，Ｃｕ片______________，溶液的颜色   ______________。
2．实验内容：Ｚｎ片与Ｃｕ片插入盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线相连。
实验现象：Ｃｕ片______________，溶液的颜色______________。
【问题探究】

1、锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？

2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又怎样？为什么？

3、锌片的质量有无变化？溶液中c (H+)如何变化？

4、锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？

5、电子流动的方向如何？

【实验验证】：Ｚｎ片与Ｃｕ片插入盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线相连，接到电流计上。

检流计指针偏转，说明产生了电流，这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁，这就是生活中提供电能的所有电池的开山鼻祖----原电池。

【板书】1、原电池概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池。

【过渡】在原电池装置中只能发生怎样的化学变化？为什么会产生电流呢？

【分析】：其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应，有电子的转移，但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转移时，由于分子热运动无一定的方向，因此电子转移不会形成电流，而通常以热能的形式表现出来，激烈的时候还伴随有光、声等其他的形式的能量。显然从理论上讲，一个能自发进行的氧化还原反应，若能设法使氧化与还原分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的定向移动形成电流。

【师生互动】2、原电池的工作原理分析：

问：在锌铜原电池中哪种物质失电子？哪种物质得到电子？

学生：活泼金属锌失电子，氢离子得到电子

问：导线上有电流产生，即有电子的定向移动，那么电子从锌流向铜，还是铜流向锌？

学生：锌流向铜

讲：当铜上有电子富集时，又是谁得到了电子？

学生：溶液中的氢离子

讲：整个放电过程是：锌上的电子通过导线流向用电器，从铜流回原电池，形成电流，同时氢离子在正极上得到电子放出氢气，这就解释了为什么铜片上产生了气泡的原因。

讲：我们知道电流的方向和电子运动的方向正好相反，所以电流的方向是从铜到锌，在电学上我们知道电流是从正极流向负极的，所以，锌铜原电池中，正负极分别是什么？

学生：负极（Zn）            正极（Cu）

实验：我们用干电池验证一下我们分析的正负极是否正确！

讲：我们一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理，又叫电极方程式或电极反应。一般先写负极，所以可表示为：

            负极（Zn）：Zn→Zn2＋－2e   （氧化）  

            正极（Cu）：2H＋＋2e→H2↑  （还原）

讲：其中负极上发生的是氧化反应，正极上发生的是还原反应，即负氧正还。

注意：书写电极反应式：①要注明正负极和电极材料 ②要满足所有守衡

            总反应是：Zn+2H+=Zn2++H2↑

讲：原来一个自发的氧化还原反应通过一定的装置让氧化剂和还原剂不规则的电子转移变成电子的定向移动就形成了原电池。

转折：可以看出一个完整的原电池包括正负两个电极和电解质溶液，及导线。那么铜锌原电池中的正负极和硫酸电解质能否换成其他的物质呢？

学生：当然能，生活中有形形色色的电池。

【提出问题】结合上述实验，同学们思考原电池形成的条件有哪些？先由学生讨论、总结，教师再进行必要的补充和总结。

【得出结论】：3、原电池的构成条件

（1）、活泼性不同的两电极

（2）、电解质溶液

（3）、形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液

（4）、自发的氧化还原反应(本质条件)

【提问】：锌铜原电池的正负极可换成哪些物质？保证锌铜原电池原理不变，正负极可换成哪些物质？（ C、Fe、  Sn、   Pb、  Ag、 Pt、  Au等）

问：锌铜原电池中硫酸能换成硫酸钠吗？



【交流讨论】4、原电池中的几个判断

（1）.正极负极的判断：

正极：活泼的一极   

负极：不活泼的一极

【思考】：这方法一定正确吗？

（2）.电流方向与电子流向的判断

电流方向：正→负  电子流向：负→正

电解质溶液中离子运动方向的判断

阳离子:向正极区移动 阴离子:向负极区移动

5．电极反应式的书写

【强调】书写电极反应式应注意以下几点：

1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；

2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；

3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关

（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；

【深化探究】

【观察思考】：如果换成两个烧杯，能否构成原电池？要想构成可以怎么办？如图。



［实验一］按下图进行实验，注意观察现象



［实验现象］ ①电流计指针偏转，并指示电子是由锌片流向铜片；

             ②锌片溶解质量减少；

③铜片上有红色物质析出。

[结论]Cu-Zn-CuSO4溶液构成了原电池，称为铜锌原电池．

负极Ｚｎ－２ｅ－＝Ｚｎ２＋

正极Ｃｕ２＋＋２ｅ－＝Ｃｕ

总电池反应式是：Ｚｎ＋Ｃｕ２＋＝Ｃｕ＋Ｚｎ２＋

此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。

其中，用到了盐桥。什么是盐桥？

盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。

盐桥的作用是什么？

可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。

盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。

导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。跨接于两电解质溶液之间，代替两溶液的直接接触，就构成了盐桥。这样使两个烧杯中的溶液连成一个通路。

［实验二］继续观察实验一装置中电流计电流强度随时间延续的情况，以及锌片表面的变化。

实验现象：指针偏转角度渐渐减少，同时锌片表面有铜析出。

[讨论]：如何设法阻止溶液中的Cu2+在负极锌表面还原以及能使该装置原电池得到持续、稳定的电流呢？

［设想］若把装置中左烧杯中的CuSO4溶液换成ZnSO4溶液可以吗？         

［实验三］按教材P21“图1—3—4”进行实验

实验现象：

①盐桥存在时电流计指针偏转，且指针偏转角度随时间的延续几乎保持不变；

②Zn片溶解，无红色物质析出，Cu片上有红色物质析出；

③取出盐桥电流计指针回到零点。   

实验结论：

Zn—Cu—ZnSO4溶液—CuSO4溶液—盐桥构成了原电池（双液原电池），能产生持续、稳定的电流；取出盐桥时没有电流产生，不能形成原电池．

【师生共同总结】6、双液原电池的工作原理

（１）、构造特点：由两个半电池组成，每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应，电池反应的还原剂与氧化剂分别位于两个半电池中，中间通过盐桥连接形成闭合回路。

（２）、电极反应：负极（Zn）：Zn→Zn2++2e-（氧化反应）           

正极（Cu）：Cu2++2e- → Cu（还原反应）

电池反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu

（3）、电子、电流的流向

外电路：电子由负极（Zn片）流向正极（Cu片）；

电流由正极（Cu片）流向负极（Zn片）；

内电路：阳离子移向正极（Cu片）；阴离子移向负极（Zn片）。

（４）、盐桥的作用  通过阴、阳离子的定向移动，在内电路形成电流回路而不中断电流。

（５）、意义：随开随用，并能长时间产生持续、稳定的电流。

【课堂练习】：利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。

[讲述]原电池的发现与使用促进了经济发展、提高了生活质量，但我们在享受前人成果的同时，永远不能忘记他们为此所付出的心血和精力，他们为此所做出的巨大的贡献！

[总结]] 7、原电池的应用

(1)制作干电池、蓄电池、高能电池等

(2)比较金属活动性强弱

⑷比较金属腐蚀的快慢

⑶比较反应速率：



[课堂检测]

1.关于原电池的叙述中正确的是（     ）

A. 构成原电池两极的必须是两种不同金属

B. 内电路阳离子移向的一极为正极，外电路电子流出的一极为负极

C. 原电池工作中总是负极溶解，正极上有物质析出

D. 原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原

2.判断下图装置，哪些能形成原电池（    ）

3.发生原电池的反应通常是放热反应，在理论上可设计成原电池的化学反应是（      ）

A、C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)    △H＞0   

B、NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)  △H＜0

C、4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)  △H＜0

D、CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)   △H＜0

4.某原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，能实现该反应的原电池是(      )



A

B

C

D

电极材料

Cu、Zn

Cu、Ag

Cu、C

Fe、Zn

电解质溶液

FeCl3

Fe2(SO4)3

Fe(NO3)2

CuSO4

5.将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和NaOH溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。

①Mg—Al—稀H2SO4原电池：

负极（Mg）：Mg→Mg2++ 2e- （氧化反应）

正极（Al）：2H++2e- → H2↑（还原反应）

电池反应：Mg+2H+=Mg2++H2↑  

②Al—Mg—NaOH原电池：

负极（Al）：2Al-+8OH- → 2AlO2-+4H2O+6e（氧化反应）  正极（Mg）：6H2O+6e- → 3H2↑+6OH-（还原反应）  

电池反应：2Al+2OH-+6H2O=2Al[(OH)4]-+3H2↑