【教学目标】
1.掌握原电池的构成条件,理解原电池的原理,能正确判断原电池的正负极,正确书写电极反应式、电池反应式,能根据氧化还原原理设计简单的原电池。
2.通过实验探究,体验科学探究的方法,学会分析和设计典型的原电池,提高实验设计、搜索信息、分析现象、发现本质和总结规律的。
3.在自主探究、合作交流中感受学习快乐和喜悦,增强学习的反思和自我评价能力,激发科学探索,培养科学态度和创新精神,强化环境保护意识以及事物间普遍联系、辨证统一的哲学观念。
【教学重点】
原电池的构成条件
【教学难点】
原电池原理的理解;电极反应式的书写
【教学手段】多媒体教学,学生实验与演示实验相结合
【教学方法】实验探究教学法
【课前准备】将学生分成几个实验小组,准备原电池实验仪器及用品。实验用品有:金属丝、电流表、金属片、水果。先将各组水果处理:A组:未成熟的橘子(瓣膜较厚),B组:成熟的橘子(将瓣膜、液泡搅碎),C组:准备两种相同金属片,D组:准备两种不同金属片。
【教学过程】
[师]:课前我们先作个有趣的实验。请大家根据实验台上的仪器和药品组装:将金属片用导线连接后插入水果中,将电流表串联入线路中,观察会有什么现象发生?
(巡视各组实验情况)。
[师]:请大家总结:有什么现象发生?
[生]:总结:出现两种结果:
①电流表指针偏转 ②电流表指针不发生偏转
[师]:电流表指针偏转说明什么?为什么会发生偏转?
[生]:说明有电流产生。
[师]:这个装置就叫做原电池。这节课我们共同研究原电池。请大家列举日常使用的原电池都有哪些?
[展示干电池]:我们日常使用的电池有下面几种,大家请看:
[播放幻灯片]:
化学电池按工作性质可分为:一次电池(原电池);二次电池(可充电电池)铅酸蓄电池。其中:一次电池可分为:糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池、锌空气电池、一次锂锰电池等。二次电池可分为:镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池等。铅酸蓄电池可分为:开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。
原电池的构成:任何一种电池由四个基本部件组成,四个主要部件是:两个不同材料的电极、电解质、隔膜和外壳。
【评注】提出问题,从身边走近化学,唤起学生学习兴趣。
[播放课件]《伏特电池》的发明:
说起原电池的发明,有一段有趣的故事。1786年,着名的意大利医师、学家伽伐尼,偶然发现挂在窗前铁栅栏的铜钩上的青蛙腿肌肉,每当碰到铁栅栏就猛烈地收缩一次。这偶然的现象并没有被伽伐尼放过,经不懈的探索和思考,第一个提出了"动物电"的见解。他认为:青蛙神经和肌肉是两种不同的组织,带有相反电荷,所以两者存在着电位差,一旦用导电材料将两者接通,就有电流通过,铁栅栏和铜钩在此接通了电路,于是有电流产生,由于有动物电流的刺激,蛙腿肌肉发生收缩。
"动物电"的发现引起了意大利学家伏打的极大兴趣,他在多次重复伽伐尼的"动物电"实验时,发现实验成败的关键在于其中的两种金属??铁和铜,若把钩着蛙腿的铜钩换成铁钩,肌肉就不会收缩。他认为"动物电"的实质是金属属性不同造成的,不同金属带有不同的电量,它们之间必然存在电位差,若有导线在中间连接,就会产生电流,蛙腿的收缩正是这种原因产生的电流刺激的结果。
伏打经过反复实验,深入钻研,1799年第一个人造电源--伏打电池(伏打曾叫它伽伐尼电池)问世。
[师]:这种可以把化学能转化成电能的装置叫原电池。那么他们是如何构成的呢?下面我们一起来研究原电池的原理。
[板书]:一、原电池
1.原电池的形成条件:
[师]:请同学们根据自己的设想和实验室提供的仪器、药品,自己选择,试一试,看谁的电流表指针会发生偏转?看谁的音乐盒会响起。
实验仪器、药品:锌板、铜板、铁板、石墨、稀硫酸、硫酸铜溶液、食盐水、白糖水、酒精、硝酸银溶液、导线、烧杯、电流计、音乐盒。
各组学生积极探讨、拟实验方案。由学生的实验方案大致可分为下列四种情况:
第一组:电极用同一种材料并连接,A:溶液用盐酸;B:溶液用酒精。
第二组:电极材料用不同种导电物质并连接,A:溶液用盐酸;B溶液用白糖水。
第三组:电极用不同金属不连接,A:溶液用硝酸银;B:溶液用酒精。
第四组:电极一极插入溶液中,另一极放置在烧杯外。
[要求]:
学生在实验过程中观察并记录实验现象,记录电流计的指针偏转情况、两极现象、 高中政治,看看音乐盒能否发出美妙的音乐。
各组汇报实验情况:
第一组中A、B均无现象。
第二组中A有电流产生,B无电流产生。
第三组中A、B均无现象。
第四组中无电流产生。
[师]:由上述实验请大家总结,原电池的形成条件是什么?
[生]:讨论、总结:
[板书]:①两个活泼性不同的金属(或导电的非金属)做电极
②电解质溶液
③电极相接触或连接
④对应自发进行的氧化还原反应(有较强电流产生)
[师]:现在请大家重新分析课前用水果制作的原电池,为什么有的组有电流产生,而有的组没有电流产生?找出症结所在。
【评注】:强调内在条件,有利于学生把握实质、前后呼应,注重知识的产生过程。
[设问]:原电池的化学原理是什么?
[播放课件]铜--锌--稀硫酸原电池的工作原理
[师]:在上面实验探究中,我们看到,可产生电流的装置中电极究竟发生了什么变化?原电池是怎样实现化学能向电能转变的?请大家以上面研究的铜--锌--稀硫酸原电池为例研讨分析。
[生]:总结:
Cu片上发生反应:2H++2e-=H2↑
Zn片上发生反应:Zn-2e-=Zn2+
氧化还原反应是发生在两极。
电子从Zn片流向Cu片,应该有电流产生。
[板书]:较活泼金属锌做负极:Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应)
较不活泼金属铜做正极:2H++2e-=H2↑ (还原反应)
电池总反应式: Zn+2H+=Zn2++H2↑
电子流动方向:锌→导线→铜
电流方向:铜→导线→锌
正极发生还原反应,负极发生氧化反应。
[师]:总结:原电池就是这样一种装置,它把一个氧化还原反应分拆成两半,使之在两个电极上进行,从而在导线中产生了电流,实现了化学能向电能的转变。
[探究]:根据反应2Fe3++Zn=Zn2++2Fe2+设计一个原电池,画出装置图,指出电极材料、名称,写出电极反应式。
[练习]:投影:
习题(略)
[课后拓展]
1.解释:为什么干电池使用一段时间后会"没电"?以铜--锌--稀硫酸原电池原理为例加以说明。
2.使用后的电池是否可以随地丢弃?为什么?应如何处理?
3.为什么手机电池充电后还可以继续使用?
4.课外阅读《电池的发展与研究》
【评注】:这是一堂省级优质课的实录。本节课用实验探究法探索原电池的原理及形成条件,注重知识的产生和发展过程,引导学生从身边走进化学,从化学走进社会。在教师的引导下,学生全程都能积极参与教学,气氛活跃,学生学习积极性很高。教学效果好,受到专家好评
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