四章原电池.docx
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四章原电池
人教版选修4第四章电化学基础
第一节原电池教学设计
姓名
年级
高二
单位
哈尔滨市第三中学
课题
原电池（新授课）
教学目标：
知识与技能：
1、体验化学能与电能相互转化的探究过程；
2、进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件；
3、能够写出电极反应式和电池反应方程式；
4、学习实验研究的方法，能设计并完成一些基本的化学实验。
过程与方法：
1、分组实验提高观察能力与分析思维能力；
2、实验引导以问题为中心的学习方法，学会发现问题、解决问题的方法；
3、加深理解实践→认识→再实践→再认识的辨证唯物主义的思维方法。
情感态度与价值观：
1、在化学学习的过程中体验并享受探究带来的快乐，感受化学世界的奇妙；
2、增强联系实际学习化学并将化学知识应用于生活的意识；
3、关注与化学有关的社会热点问题和科技前沿问题，增强环境保护的意识，逐步形成可持续发展的思想。
教学重点：
1、进一步了解原电池的工作原理和构成条件；
2、能够写出电极反应式和电池反应方程式。
教学难点：
原电池的工作原理
教学方法：
实验探究法
教学过程：
一、引入
介绍电化学
播放图片，帮助学生对电化学的研究领域形成一些感性认识，了解电化学是研究化学能与电能的相互转换装置、过程和效率的科学。
二、复习原电池的形成条件、电极反应式以及总反应式的书写、电子流向等。
三、实验探究Ⅰ：
探究简单原电池的能量转化效率------------提出问题
将Cu片、Zn片分开，分别通过导线与电流计连接，浸入盛有CuSO4溶液的烧杯中。
观察：
电流计指针是否偏转；若电流计指针若偏转，偏转角度的大小在短时间内怎样变化。
一段时间后还有什么现象。
学生汇报实验现象：
电流计指针发生偏转。
随时间的延续，电流计指针的偏转角度逐渐减小。
锌片表面有铜析出
教师引导设疑：
--------提出问题
1、该简单原电池对外提供的电流是稳定、持久的吗？
2、造成原电池提供电能的能力减弱的原因是什么？
得到结论：
1、这是一个低效率的原电池，不能持续对外提供电能。
2、低效率的原因是Zn与CuSO4溶液直接接触，在锌片上析出铜。
四、分析、解决问题
教师引导设疑：
怎样设法使原电池持续、稳定地产生电流呢？
学生教师共同讨论，结果：
把氧化剂和还原剂分开，不直接接触。
教师引导学生设想解决矛盾的思路，共同构建新的原电池，并提出盐桥的概念
组织学生阅读教材71到72页，理解装置原理
五、分析所设计的带盐桥的原电池的工作原理
1、探究实验Ⅱ，验证性实验
实验内容：
用一个充满电解质溶液的盐桥，将两烧杯中的溶液连接起来，观察电流计指针是否偏转，偏转角度有无变化.
学生汇报实验结果
2、播放FLASH动画，帮助学生理解原电池的工作原理
归纳总结：
原电池的组成、电极及电极反应式、电池反应方程式、闭合电路的形成（内电路、外电路）
3、教师指出盐桥并未在实用电源中得到应用的原因，但这一原理却得到广泛应用。
学生练习1：
理解原电池原理，尝试设计原电池
六、小结：
本节课的学习所得
七、课堂练习2、3
八、板书设计：
第四章电化学基础
第一节原电池
一、工作原理
负极Zn：
Zn-2e－=Zn2+
正极Cu：
Cu2++2e－=Cu
总反应：
Cu2++Zn=Cu+Zn2+
二、带盐桥的原电池
1、构成
（2）半电池
2、导电过程
外电路：
负极正极
内电路：
阴离子盐桥阳离子
（1）盐桥
九、学生练习：
1、根据下式所表示的氧化还原反应设计一个能持续产生电流的原电池装置。
Zn（s）+Fe2+（aq）=Zn2+（aq）+Fe（s）
（1）画出此原电池的装置简图
（2）写出两电极上的电极反应式
2、人造卫星用到的一种高能电池—银锌电池，其电极反应为：
Zn+2OH－－2e－=Zn（OH）2Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－根据反应式判断氧化银是（）
A．负极被氧化B．正极被还原
C．负极被还原D．正极被氧化
3、如图所示的装置中,在产生电流时,以下说法不正确的是（）
A、Fe是负极，C是正极
B、负极反应式为：
Fe－3e－=Fe3+
C、内电路中阴离子移向FeCl2溶液
FeCl3
D、电流由石墨电极流向Fe电极
十、布置课后作业
1、在利用原电池原理研制具有实用性的化学电池时，你认为需要考虑哪些问题?
2、网上查询：
，电池的开发与应用
2011年海南省中学化学课堂教学评比现场课参赛教案
课程模块：
选修4《化学反应原理》
课题：
第四章第一节《原电池》
参赛教师：
昌江县矿区中学段华清
第四章电化学基础第一节原电池
【教材分析】化学能与其他形式的能量可以互相转换，而且严格地遵循着能量守恒定律。
化学能与热能通过化学反应可以直接转换，化学能与电能地相互转换则必须通过一定的装置。
电化学是研究化学能与电能相互转化的装置、过程和效率的科学。
电化学的应用十分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等。
通过向学生提供大量体现化学反应原理对社会发展贡献的实例，加深学生对电化学反应所遵循规律的了解；本节设计了一些实验和科学探究活动，有利于学生增强探索化学反应原理的兴趣，提高学习的社会责任感，同时树立学习和研究化学的远大志向。
【学情分析】本节内容以必修化学2第二章第二节“化学能与电能”为基础，在前期学习过程中，学生已掌握氧化还原反应理论和金属活动性顺序以及物理学中的电学知识，并初步掌握将化学能转化为电能的途径，并对电解质溶液、原电池的构成条件等有一定的了解。
本节将进一步介绍原电池的组成和工作原理，通过对原电池中闭合电路形成过程的分析，引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念，要求学生能够写出相关的电极反应式和电池反应式。
同时，帮助学生对电化学的研究和应用范围形成一个概貌性的认识。
【设计思路】在学生理解原电池概念和构造的基础上，让学生动手实验检验自己学过的知识。
引导学生通过对原电池产生电流现象的观察和分析，发现原电池在实现能量转化过程中存在的矛盾，并设法解决矛盾的过程中，培养学生养成“发现问题→分析问题→提出假设→实验验证”基本的科学素养，并养成实事求是、严谨治学的科学态度。
【教学目标】
知识与技能：
1．理解盐桥的作用；
2．深入理解原电池工作原理；
3．会写电极反应式、电池反应式；
过程与方法：
1.通过实验探究原电池如何提供持续、稳定电流的过程，培养“发现问题→分析问题→提出假设→实验验证”基本的科学素养，提高实验探究能力；
2.通过对比不同电池输出电能能力的不同，明白化学能转化为电能的效率有高低之分，并深刻理解原电池反应的本质就是氧化还原反应。
3.通过实验探究和交流讨论及教师引导，深刻理解原电池工作原理，并学会书写电极反应式和电池反应式。
情感态度与价值观：
1.在探究学习的过程中，培养“实践出真知”、严谨治学的科学观。
2.在合作学习的过程中，体验团队智慧的力量，培养互相合作的精神。
3.在观看“天宫一号”发射全程的视频短片中，增强了学习兴趣，并培养“学以致用”的学习观，树立努力学习报效祖国的远大志向。
【教学重点】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式。
【教学难点】原电池的工作原理。
【教学用品】
⑴多媒体投影仪、实物投影仪。
⑵教师演示实验用品：
锌片，铜片（12cm长，可折弯挂在烧杯壁上），砂纸、导线2条（40-50cm长），毫安表（大型），250mL烧杯一只，CuSO4溶液，鳄鱼夹
⑶学生分组实验用品：
（每个小组配置一样）
锌片、铜片、砂纸、导线若干、毫安表、100mL烧杯2只、滤纸、布条、U型管、脱脂棉、硬纸板条、盐桥、饱和KCl溶液、ZnSO4溶液、CuSO4溶液、鳄鱼夹
【教学方法】启发讨论法、合作学习法、实验探究法。
【教学设计】
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
引入新课
播放“天宫一号”发射视频。
“天宫一号”上的电池部件就是运用我们这节课将要学习的原电池知识而制造出来的。
观看视频
激发学生的学习兴趣和爱国精神。
培养“学以致用”的学习观，树立努力学习、报效祖国的远大志向。
知识回顾
“原电池是一种将化学能转化为电能的装置”
1.多媒体投影练习“下列装置中能构成原电池的是哪一组？
”
2.提问:
构成原电池的条件是什么？
思考、学生代表回答问题
调动学生对原电池相关知识的回顾。
演示实验
1、根据反应：
Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计一个原电池。
⑴选择怎样的正负极材料、电解质溶液？
画出装置草图。
⑵写出两极反应式；
⑶根据两极反应式，预测实验现象。
2、教师演示实验
小组交流讨论
写出两极反应式，预测实验现象，观察并记录实验现象
通过实验探究活动，让学生验实验探究的基本过程，认识实验在化学研究和化学学习中的重要作用。
合作学习
1、提问：
⑴Zn片上的红色物质是什么？
怎么会有红色物质生成？
引导：
Zn与CuSO4溶液是否直接接触，是否会发生置换反应？
⑵电流表读数为什么在逐渐变小？
引导：
当铜在锌片表面析出后，与CuSO4溶液一起是否形成了原电池？
产生的电流是否经过电流表?
最后当锌片表面全部被铜覆盖，是否还会发生原电池反应？
是否还会有电流产生？
小组交流讨论，对问题展开分析，小组代表针对问题的可能原因发言
培养学生的团队意识和合作精神。
体会“头脑风暴法”中团队合作的智慧以及解决问题的高效率。
2、通过质疑、反问，引导学生发现真正的原因，并将解释投影。
3、提问“如何才能获得稳定的电流”
引导⑴既然Zn片和CuSO4溶液不可避免接触并发生反应，那么Zn片和CuSO4溶液能否放在同一个烧杯中？
⑵用什么将两个烧杯中的溶液连通？
小组交流讨论
提出各种方案
实验探究
请各小组根据桌上提供的器材，设计一个能提供持续、稳定电流的原电池。
各小组按照各自提出的方案，分组实验
进一步体验实验探究的基本过程，认识实验在化学研究和化学学习中的重要作用，提高化学实验能力。
培养“实践出真知”的科学观。
合作学习
1、请各小组代表汇报实验装置的构成、实验现象。
小组交流讨论
小组代表汇报实验情况
培养学生的团队意识和合作精神。
2、提问：
原电池是怎么产生电流的？
引导：
⑴外电路中靠什么的定向移动，内电路中靠什么的定向移动？
⑵外电路中电子的移动方向？
内电路中离子的移动方向？
3、要求学生写出两极反应式、电池反应式。
4、提问：
盐桥起什么作用？
引导：
⑴把盐桥从装置中取出，是否还有电流？
说明盐桥起到了形成闭合回路，也就是勾通内电路的作用。
⑵负极锌失去2个电子，成为锌离子进入ZnSO4溶液，使得ZnSO4溶液正电荷增多，显什么电性？
正极铜离子得到2个电子，析出金属铜，使得CuSO4溶液中SO42-增多，显什么电性？
⑶溶液能否显正电性或显负电性？
所以盐桥还起到一个平衡电荷的作用。
小组交流讨论
小组代表回答问题
通过上面的实验探究，学生对原电池的构造及运行有一定的了解，在此基础上，落实本节课的知识性教学目标
合作学习
1.“电池大PK”，南孚电池为什么这么牛？
引导：
“聚能环”是南孚电池设计的一种特殊装置，说明装置设置的合理性是否可影响电池输出电能的能力？
2、提问：
⑴单液原电池→双液原电池→南孚电池→“天宫一号”上的电池装置，你认为哪一种设计应该最合理？
⑵除了装置设计的合理性，电池输出电能的能力还跟什么因素有关？
同时请学生阅读教材第72页。
阅读教材
小组交流讨论
小组代表回答问题
让学生切实体会“化学就在身边”，化学与生活息息相关，正确的化学知识可以指导我们的生活，培养“学以致用”的学习观。
小结归纳
投影：
1.原电池的功能
2.原电池的工作原理
3.原电池输出电能的能力
阅读教材第71-72页，思考、交流讨论，回答问题
培养学生的归纳概括能力
课堂练习
根据反应Cu+2AgNO3=
Cu（NO3）2+2Ag，设计一个带盐桥的原电池。
⑴画出此原电池的装置简图；
⑵注明原电池的正负极；
⑶注明外电路中电子的流向；
⑷写出两个电极上的电极反应。
思考、答题
巩固新知
提供反馈
【板书设计】
第一节原电池
一、原电池的构成条件
二、原电池的工作原理
三、盐桥的作用
四、影响原电池输出电能能力的因素
4.1原电池教案
一、教学目标和重难点
1、教学目标：
（1）知识与技能：
①原电池原理、构成条件、电极名称与电极反应。
②原电池原理的应用
（2）方法与过程：
通过模拟动画、观察探索原电池的形成及原
理，培养学生观察能力及分析思维的提高
（3）情感态度与价值观：
电池在日常生活中比比皆是，通过对常见原电池的学习，
感受化学给社会带来的进步和文明，激发学习热情。
2、教学重点：
原电池的工作原理
3、教学难点:
电极反应物的确定及反应式的书写
4、教学方法:
启发－探究－建构
二、教学过程：
大屏幕展示：
引起学生注意从而利于学生迅速进入上课状态
板书课题，-----------原电池的原理及应用
〖活动与探究一〗---原电池的工作原理
引入：
锌片插入稀硫酸中在锌表面氢离子得电子产生氢气，能否让它不在锌片直接得电子产生氢气？
总反应：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
负极：
Zn-2e-=Zn2+
正极：
2H++2e-=H2↑
【归纳与总结】------原电池的工作原理
（1）闭合电路
1、有两个相连的电极:
2、两电极都接触电解质溶液（酸、碱、盐）
（2）自发的氧化还原反应分两处进行
总反应氧化剂+还原剂=氧化产物+还原产物
负极还原剂-ｅ→氧化产物
正极氧化剂+ｅ→还原产物
〖活动与探究二〗-------原电池的应用
利用原电池原理可制作各种电池，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池……。
高中阶段我们应会解决以下问题：
1、设计简单原电池
※例1、请同学们根据反应，Cu＋2FeCl3=2FeCl2+CuCl2设计一组原电池
（1）画出该原电池的示意图
（2）分析其正、负极材料
（3）写出正、负极电极反应式
※例2、设计Cu——Al——HNO3原电池请确定正负极
【归纳总结】：
原电池电极反应物的确定方法------更易与电解质溶液反应的一极为负极
※例3．氢氧燃料电池使用氢气为燃料，电池里发生氢气和氧气化合生成水的反应，以KOH为电解质溶液，请分析该电池
总反应方程式：
负极反应式：
正极反应式：
【归纳总结】
书写电极反应有一个易错点-------电解质参与反应
※例4.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极助燃气，制得650℃下工作的燃料电池，完成下列反应式：
（1）、正极：
，
（2）、负极：
2CO＋2CO32-==4CO2＋4e－。
（3）、总反应：
【归纳总结：
】
书写电极反应和总反应一般方法------简称加减法
2、理解各种实用电池
※例5.（2005江苏14）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为：
3Zn＋2K2FeO4＋8H2O=3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH，下列叙述不正确的是（）
A.放电时负极反应为：
Zn-2e＋2OH＝Zn（OH）2
B.充电时阳极反应为：
Fe（OH）3-3e＋5OH＝K2FeO4＋4H2O
C.放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
分析：
本题主要考查原电池反应原理，放电时负极发生氧化反应：
Zn－2e＋2OH＝Zn（OH）2，正极发生还原反应：
FeO42-+3e＋4H2O＝Fe（OH）3＋5OH，电极附近溶液碱性增强，D正确，C不正确，在充电时阳极发生反应：
Fe（OH）3-3e＋5OH＝FeO42-＋4H2O，B正确，选C。
※例6化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：
Cd＋2NiO（OH）＋2H2O2Ni（OH）2＋Cd（OH）2
已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是
①以上反应是可逆反应
②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能
④放电时化学能转变为电能
A①③B②④C①④D②③
（2）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍锡电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。
在酸性土壤中这种污染尤为严重。
这是因为。
（3）另一种常用的电池是锂电池（它是一种碱金属元素，其相对原子质量为7）广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年。
它的负极用金属锂制成；电池总反应可表示为：
Li＋MnO2→LiMnO2
试回答：
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？
请用化学方程式表示其原因。
〖活动与探究三〗------本节课小结
每位同学总结一下你有什么收获，还存在哪些问题？
三、练习
1、下列叙述中,可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是
A在氧化-还原反应中,甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多
B同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强
C甲能跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能
D将甲、乙作电极组成原电池时,甲是负极
2、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为:
2Ag+Zn（OH）2
Ag2O+Zn+H2O，在此电池放电时,负极上发生反应的物质是
AAgBZn（OH）2CAg2ODZn
3、实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气,已知铅蓄电池放电时发生如下反应:
负极Pb+SO42－=PbSO4+2e－，正极PbO2+4H++SO42－+2e－=PbSO4+2H2O，今若制得Cl20.050摩,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是
A0.025摩B0.050摩C0.10摩D0.20摩
4、下列关于实验现象的描述不正确的是
A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌
C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快
5、在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是
A原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应
B原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应
C原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应
D原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应
答案：
1CD2D3C4C5BC
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