《原电池》教学案例设计(人教版选修4第四章第一节)

一、教材学情分析

1.教材分析：化学能可以直接转化为热能、光能等。化学能和电能的转化则必须通过一定的装置。研究化学能和电能相互转化的装置、过程和效率的科学叫电化学，其应用很广泛，如电解、电镀、电冶金、电池的制造等，本节内容有利于学生了解电化学反应所遵循的规律，知道电化学知识在生产生活、科学研究中的作用，同时一些有趣的实验和科学探究活动，有利于激发学习兴趣和树立研究化学的志向。

必修2在学习《金属的化学性质》和《化学反应与能量变化》等的基础上已经学习了Zn―Cu稀H2SO4组成的简单原电池，初步了解了原电池原理，本节进一步介绍带有“盐桥”的复杂的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，从而进一步提高对原电池构成和工作原理的认识、应用。

内容结构上具有上承氧化还原反应，下启电化学腐蚀和防护、化学电源、电解电镀等并与能量转化，元素化合物以及电解质溶液相互联系，形成了一个系统的知识网络。是培养学生创造性思维的好教材。

2.学情分析：

知识方面：已经在《金属的化学性质》和《化学反应与能量变化》的基础上学习了Zn―Cu稀H2SO4组成的简单原电池，初步了解了原电池原理、正（负）电极、电解质溶液的选择以及电极反应产物的判断。

能力方面：具备了一定的实验观察、思维和自学能力，但分析推理和抽象思维能力有待提高。

二、教学目标

Ⅰ.知识目标

（1）判断形成原电池的条件，明确原电池的工作原理。

（2）了解设计原电池，选用正、负电极的原则，电解质溶液的选择及电极反应产物的判断。

Ⅱ.能力目标

（1）培养学生探究精神和从实验中得出结论的科学方法。

（2）培养学生由实践到理论，再由理论指导实践的科学方法。

（3）培养观察能力和实验设计能力

Ⅲ 德育目标：树立正确的能源观，增强环境保护意识等。

三、教学重点、难点

重点：

1.原电池的形成条件，原电池的工作原理（包括带盐桥的原电池）

2.能够写出电极反应式和电池反应方程式。

教学难点：原电池的原理及其应用（包括带盐桥的原电池）。

四、教学方法

实验探究、启发发现、讨论法。

五、教学用品

大烧杯、电流表、铜片、锌片、导线、稀H2SO4、苹果、酒精溶液、盐桥。

六、教学过程

1.创设情提出问题：从原电池在生活中的应用入手变学生的被动为主动突出学生的主体地位将演示实验设计成学生分组实验并设疑为：

2.学生实验

实验一：将铜片插入稀硫酸溶液中

实验二：将锌片插入稀硫酸溶液中

实验三：将铜片和锌片同时插入稀硫酸溶液中，但不接触

[设疑]为什么上述实验都是锌片上产生气泡但铜片上没有，写出离子方程式？

实验四：将铜片和锌片同时插入稀硫酸溶液中，并用导线连接（有气泡产生）

实验五：用干电池证明实验四中的正负极

[设疑]①是什么气体？②Cu片上产生H2，是否说明铜片能失去电子？

[提出假设一]铜片若失去电子，应观察到什么现象？

[启发学生思考]铜片若失去电子，应看到溶液成蓝色而实验无此现象，说明H+得到的电子不是铜失去的！

③H+得到的电子哪来的？④锌失去的电子如何传递到铜片上？沿导线呢还是从溶液中？怎样来证明？

[提出假设二]若电子从溶液中传递到铜片上的，那么在传递过程中H+就能获得电子产生H+，而实验中却看到的是在铜片表面上看到气泡。电子若沿导线传递则可以用电流表来测定，引出实验六

实验六：将铜片和锌片同时插入稀硫酸溶液中，并用导线连接且在导线之间连接一电流表

[设疑]若将上述装置中的稀硫酸溶液换成酒精溶液，电流表指针还会偏转吗？

[学生描述实验现象并概括整理]

现象：______，结论：______。

[教师小结]（1）原电池的定义

（2）原电池的构成条件

[教师设疑]根据原电池构成条件判断：将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接，并使锌片和铜片直接接触，然后浸入盛有硫酸铜溶液的烧杯中，电流表指针会偏转吗？

【实验7―1】将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接，并使锌片和铜片直接接触，然后浸入盛有硫酸铜溶液的烧杯中

现象：铜片表面明显有铜析出，电流计指示无电流通过。

[问题与思考]上述实验装置构成了原电池吗？如果没有发生原电池反应，铜片表面为什么明显有红色的铜析出，并且锌片逐渐溶解？如果实验装置就是原电池，为什么电流计的指针又不动，表现出元电流产生？（实验中可单独置―铜片于该CusO4溶液中，以作对比，说明铜不与硫酸铜溶液反应。）

[设想]如果要证明上述装置就是原电池，确实实现了化学能与电能之间的转换，就必须证明锌片与铜片之间确实有电流通过，如何证明？

【实验7―2】将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接，并使锌片和铜片不直接接触，再同时浸入盛有CuSO4溶液的烧杯中。

现象：电流计指针发生偏移，并指示电子是由锌片流向铜片，在铜片表面有红色的铜析出。

结论：发生了原电池反应，可以肯定【实验7―1】中的装置构成了原电池。并且，其中锌为原电池的负极，铜为正极。

现象：随着上述实验时间的延续，电流计指针偏转的角度逐渐减小，最终又没有电流通过。同时锌片表面逐渐被铜全部覆盖。

[分析]：由于锌片与CusO4溶液直接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液中有Cu2+在锌片表面被直接还原，一旦有少量铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表面也构成了原电池，进一步加速铜在负极表面析出，致使向外输出的电流强度减弱（相当于短路了）。当锌片表面完全被铜覆盖后，反应终止了，也就无电流再产生。

[教师讲述]：如果我们把氧化反应和还原反应分开在不同的两区域进行再以适当方式连接起来就可以获得较稳定的电流。为了解决这个问题我们用盐桥来连接。

[演示实验]教材P71实验4―1提出半电池，电极等概念，分析带盐桥原电池的工作原理

描述现象：

解释原因：

[教师小结]

（3）原电池工作原理

（4）电极名称：

（5）电极方程式以及电池总反应方程式书写

3.为了进一步加强对知识的理解和应用设置几组课堂练习如下

[思考题]投影：下列装置能形成原电池的是：

答案：B、C

[课堂练习]教材P73

T1、T3、T4、T5

[课堂练习]（拔高题）已知Al、Mg在不同电解质溶液中分别构成下面原电池A和B

（1）指出各原电池中负极材料并写出相应的电极反应方程式____________

（2）从构成原电池的组成看，判断电极的正负除了考虑金属活泼性还要考虑什么？

4.运用原理解决问题

4.1 简单原电池的设计

（1）将反应：2FeCl3+Fe一3FeCl2设计成原电池（右图）。

（2）判断正负极并写出电极反应。

负极（铁）：Fe―2e―=Fe2+

正极（石墨）：2Fe3++2e―=3Fe2+

4.2

[练习]教材P73T2

5.作业（1）教材P73T6

板书设计

一、原电池原理

1.定义：原电池是将化学能转变为电能的装置

2.构成要素

（a）电极①较活泼的金属作负极；②较不活泼的金属或非金属作正极。

（b）电解质溶液

（c）闭合回路

（d）能自发进行的氧化还原反应

说明：四个要素相互联系，不能孤立片面的理解。

3.原电池原理：（教材P71页实验4―1为例）

（1）电极反应：正极（Zn）Zn―2e-=Zn2+

负极（Cu）Cu+2e-=Cu2+

（2）电池总反应：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+

（3）微粒流向：外电路：电子：负极导线正极

内电路：离子：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动

4.简单原电池的设计（以教材P73T2为例）

（1）根据电池反应写出电极反应式

（2）电极材料的选择：电极必须能导电。一般负极必须能与电解质溶液反应，容易失去电子，多为较活泼金属。正极负极间要产生电势差，所以必须和负极不同。

（3）电解质溶液的选择：一般要能与负极反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则负极中的电解质溶液中应有与电极材料相同的阳离子。

（4）形成闭合回路。

教学反思：本节课主要采用实验探究的形式，通过层层设问，充分发挥教师主导、学生主体的作用，结合实验提出假设，验证假设，突破教学重点难点，有利于科学训练思维方法和态度。然后运用由具体到抽象，特殊到一般引导学生从能量变化和氧化一还原反应两个方面概括原电池的基本构成条件和工作原理。使学生实现认识上的质的飞跃。