高中化学-高二原电池教案

时间：2023-01-06 11:00:24 作者：豆丁文库尔字数：90842字

课前准备：学生课桌上放有盛稀硫酸的玻璃缸、电流汁、锌片、铜片、导线。（两人一组）] [上课] 师：工农业生产、国防、科研、日常生产中，常常使用哪些电池？××同学。[指定学生] 生（1）：蓄电池、干电池、温差电池、氧化银电池、高能电池等。师：××同学[指生（1）]参加区里少年科技站活动，因此他解得很多，讲得很好。化学电池一般都是根据原电池原理制成的。为了更好地使用各种电池，并创造出更多更好的新电池，必须学习最简单的电池，也就是学习原电池的构造和它的工作原时。[板书：一、原电池]化学反应时常伴随着光、热这样一些现象。化学反应是否有电流效应呢？如果有的话，电流又是怎样产生的呢？我们一起做一个实验，请大家把书翻到154页（实验5－3）。大家都经过预习，具体操作不必多讲，做实验时请观察三个现象，并认真思考产生这些现象的原因，也可适当地展开一些讨论。第一，锌片、铜片平行插入盛有衡硫酸的玻璃缸里，仔细观察锌片上有没有气体？其次，拿导线把锌片、铜片连接起来，再看一看铜片有没有气体产生？锌片上现象有无变化？最后我们把锌片、铜片连接一个电流计、看看电流计的指针有没有偏转？实验结束以后，锌片和铜片用自来水冲洗冲洗，放在塑料烧杯里。盛衡硫酸的玻璃缸仍放在桌子上。下面大家开始做实验。[教师在黑板上画上原有电池示意图（图1）] [学生边实验边开展讨论；教师边巡视边进行个别指导。] 注意！连接电流计时，铜片上的导线接在电流计刻有正0．6处，锌片上的导钱接在电池计刻有负的地方。[稍待片刻]好，全部结束，请大家迅速把锌片、铜片用水冲洗一下，放在塑料烧杯里，玻璃缸、电流计、烧杯都放在桌子的正上方。现在我们请同学汇报一下，在实验时看到一些什么现象？××同学。[指定学生] 生（2）：看到锌片上面有气泡，用导线连接起来，铜片上有气泡。师：连接导线前后，锌片和铜片的现象各有什么不同？生（2）：连接导线前，锌片上有气泡，铜片上无气泡；连接导线后，锌片上气泡减少，铜片上出现比较多的气泡。师：然后在导线中连接电流计，又看到什么现象？生（2）：电流计的指针有一些偏转。师：锌片、铜片插入稀硫酸中，锌片有气泡产生，铜片上没有气泡产生，这是什么原因？×××同学，[指定学生]你讲讲看。生（3）：锌的活动性大，所以有气泡；铜的活动性小，所以没有气泡产生。师：大家想想，这样回答完整吗？×××同学。[指定学生] 生（4）：在金属活动性顺序表中，锌排在氢的前面，容易失去电子，能置换酸中的氢。师：铜呢？生（4）：铜排氢的后面，不能置换酸中的氢。师：在金属活动顺序表中，锌排氢的前面，锌的化学性质比氢活泼，锌原子易失电子给硫酸溶液中的氢离子。锌不断溶解，锌原子变成锌离子，氢离子得到电子变成氢离子。两上氢原子结合成氢分子，锌片上有气体即氢气逸出。[板书]现在再考虑：为什么锌片、铜片连接了导线以后，如果锌片很纯的话，锌片上的气泡很少。几乎没有，而铜片上的气泡却很多，什么道理？××同学。[指定学生] 生（5）：锌被氧化成锌离子进入溶液，溶液中的氢离子从铜片获得电子，被还原成氢原子。师：同学们能回家预习，很好。但回答问题要针对题意，经过思考后用自己的语言来回答。大家看到铜片上气泡很多，锌片上气泡少了，这是什么道理呢？××。[指定学生] 生（6）：锌原子失电子变成锌离子，电子通过导线流向铜片上，氢离子在铜片上得电子，变成氢原子再组成氢分子。铜片上有很多氢气泡。 [评述：在这类探索性实验中，操作并不困难，重要的是观察现象要细微，否则无收获。在观察到现象后，分析电子的流动和转移的路线是重要的课题。一定要让学生得到如下结论：锌片与稀硫酸接解反应时，电子是在锌和氢离子之间直接转换；而在锌片用导线与插在稀硫酸时的铜片接连时，电子是由锌片通过导线到达铜片后，在铜片上向氢离子转移。在学生的回答中，有一句话最重要：“锌原子失去的电子通过导线流到铜片上”，要特别强调。在电子通路得到控制后，原电池的使用才成为可能。] 师：锌是比较活动的金属，锌片的锌原子失电子变成锌离子，溶解在溶液里。锌原子失去电子通过导线流到铜片上，而溶液中的氢离子从铜片上得到电子变成氢原子，二年氢原子组成了氢分子。因此，在铜片上就有气体出发。大家也可以考虑一下：锌原子失电子变成二价锌离子，氢离子得电子变成氢原子都是一些什么反应呀？×××同学。[指定学生] 生（7）：锌原子失电子发生氧化反应，氢离子得电子发生还原反应。师：锌原子失去电子变二价锌离子的反应为氧化反应；氢离子得电子变氢原反应是还原反应。在导线中连接了电流计，大家都看到电流计的指针有偏转的。说明导线里有电流通过，考虑一下上述实验装置，怎么会产生电流的？电子流动的方向，又是怎样的呢？请同学们讨论。生（8）：电流的产生是由于电子从锌片流向铜片。师：有谁补充？××[指定学生] 生（9）：因为锌片上电子多，锌片、铜片之间有电势差师：产生电流的根本原因是什么？ [评述：产生电流的根本原因，在化学里是无法弄明白的。学生回答的产生电势差的事实，也是根本原因之一，如果学生在高中电学里已学过这个原理，教师可提醒一下。如果学生的尚未学到，则化学教师可以轻轻带过，待学生到物理学习中再深究。这里，也许只需突出氧化－还原反应的自动变化。] 生（10）：锌片上锌原子发生氧化反应，铜片上的氢离子得电子发生还原反应，使导线中的电子从锌片流向铜片。师：锌片、铜片上发生了氧化－还原反应，使电子从锌片不断地流向铜片而形成电流，这是上述装置产生电流的根本原因。锌比铜活动，容易失去电子，锌片上的电子比铜片多，锌片与铜片间有电势差，电子从锌片流向铜片。我们再看看上面的实验装置有什么特点？请大家翻开书，第155页，第四行：“把化学能转变为电能的装置叫原电池。”我们刚才做实验的装置就是原,锌、铜、衡硫酸组成的一个锌铜原电池。现在大家可以搞清楚了，什么是原电池。原电池中电子流出的这一极称为负极；原电池电子流入的这一极称为正级。锌、铜原电池中锌和铜各是什么极？生（集体）：锌片是负极；铜片是正极。师：锌、铜原电池中，锌片是电子流出的称为负极，铜片是电子流入的称为正极。负极锌片，正极铜片，各发生什么反应？生（集体）：负极锌片上发生氧化反应；正极铜片上的H＋发生还原反应。师：负极锌片，电极锌本身被氧化正极铜片，H＋在电极铜上被还原。锌铜原电池中的电子，从负极锌片流向正极铜片。为了更好地学习原电池的工作原理，我们可以用电极方程式，表示原电池两电极上所发生的反应。电极方程怎样写法呢？写电极方程式时，[指黑板上所写的电极方程式应写清楚正极、负极；在电极后面括一个括号，写电极材料名称；然后再书写原子（分子）或离子的符号，以及得失电子的数目；最后配平并在反应物、生成物的符号间写等号。] [评述：电极方程式的书写一定要规范，这有利于巩固对电极反应的氧化还原本质的理解。] [教师将放有的盛稀硫酸的玻璃缸，硫酸铜溶液的玻璃缸，酒精溶液的玻璃缸，锌片、铜片、银片、石墨棒以及导线的示教盘和大型电流计摆在讲台上。] 师：下面我再来做几个实验，请大家仔细观察。这是锌片、石墨棒，在玻璃缸里的是稀硫酸[出示实物]，现在如果我把锌片和石墨棒放在稀硫酸里，锌片上有气泡吗？生：有气泡。师：石墨棒上有气泡吗？生：没有。师：现在我用一根导线，把锌片和石墨棒连接起来。[教师演示]请×××同学[指定学生]代表大家来看一下，并向大家汇报看到的现象。生（11）：锌片上气泡减少，石墨棒上有气泡产生。师：把电流计连接在锌片和石墨棒中间[教师演示]，大家看看讲台上电流计指针，电流计指针发生偏转。下面我们做第二个实验。这里有两块锌片，玻璃缸里是稀硫酸[出示实物]把两块锌片插入稀硫酸里[教师演示]，两块锌片有什么现象？生：都有气泡。师：如果在两块锌片间，连接一电流计[教师演示]，大家看看，电流计的指针是否有偏转？生：没有偏转。师：两块锌片插入稀硫酸连接电流计，两块锌片都有气泡产生，电流计指针不发生偏转。下面我们做第三个实验。这是一块锌片，这是一块银片，玻璃缸是硫酸铜溶液[出示实物]，把锌片、银片插入硫酸铜溶液中，放置片刻后，取出银片[教师演示]，大家看看，银片上有什么现象？生（部分）：变暗了；（部分）：有暗红色。师：如果在锌片、银片中，连接一个电流计[教师演示]，大家看看，电流计的指针是否有偏转？生：有偏转。师：锌片、银片插入硫酸铜溶液，连接电流计，锌不断溶解，银片有暗红色物色析出，电流计指针发生偏转。最后一个实验，也就是第四个实验。这是一块锌片、一块铜片，玻璃缸里是酒精溶液[出示实物]。现在我们把锌片和铜片插入酒精溶液[教师演示]，大家仔细观察，有什么现象？生：没现象。师：锌片、铜片插入酒精溶液，锌片、铜片都没有现象。如果用导线把锌片、铜片连接起来，锌片、铜片上仍然没有现象。现在我在锌片、铜片间，连接一个电流计[教师演示]，大家看看，电流计指针是否有偏转？生：没有偏转。师：锌片、铜片插入酒精溶液，连接电流计，锌片、铜片上没有现象，电流计指针不发生偏转。现在请大家考虑：这四个实验中，哪几个既发生化学反应，又能产生电流？请×××同学回答。生（12）：第一和第三。师：第一和第三个实验。既发生化学反应，又能产生电流，这些装置是原电池；第二个实验发生化学反应，但无电流产生；第四个实验既不发生化学反应，也没有电流产生，这些装置都不是原电池。现在请大家考虑：原电池由哪几部分构成？每部分用什么材料？材料有什么要求？也就是说，请臧克家总结归纳一下，构成原电池要哪些条件？请×××同学讲讲看。 [评述：在了解原电池作用的，分析原电池的构造。而且，教师对构造的教学是通过四个实验，让学生自己去观察、比较，然后独立归纳出构成原电池的条件。这是教师在能力培养的要求下，作出的别具匠心的安排。学生在通过这一过程的教学后，不仅获得了知识，也提高了学习能力。] 生（13）：第一是有两种金属；第二是有电解质；第三有要导线。师：是否一定是两种金属？生（13）：也可以金属和非金属。师：如果是两种金属，要求两种怎样的金属？生（13）：一种金属在金属活动顺序中排氢前面；一种排在氢的后面。师：原电池可由两种活泼不同的金属作电极，一种金属比较活泼，一种金属比较不活泼，这是相对比较来说的。两种金属不一定要一种排在金属活动顺序表氢前，一种排在氢后面。如两种金属都排在金属活动顺序表氢后面，只要活动性不同也就可以。当然也可以由一种金属和一种非金属作电极，非金属主要是指石墨。如Zn-C是一种金属和一种非金属作电极；Zn－Ag是一种活泼的金属与一种较不活泼的金属作电极。两电极必须插入电解质溶液。注意！一定要溶液，电解质溶液存在自由移动的离子，阳离子参加电极反应，如稀硫酸溶液中有自由移动的氢离子，H＋参加电极反应；硫酸铜溶液中有自由移动的铜离子，Cu2＋参加电极反应。[稍停] 现在总结一下，归纳一下：“构成原电池的条件”，请记录：[学生记录]第一，必须有活动性不同的两种金属，或金属和非金属作电极；第二，两电极直接插入电解质溶液；第三，正常工作的原电池两电极，必须用导线连接起来。实验一、三的装置是原电池，它们完全符合构成原电池的三个条件。实验二、四的装置不是原电池。实验二，两块锌片是同种金属，不符合必须要有活动性不同的两种金属作电极的条件；实验四的酒精溶液是非电解持溶解，不符合两电极必须插入电解质溶液的条件。下面请大家再进一步研究一下：（1）Zn、C、稀H2SO4，（2）Zn、Ag、CuSO4溶液－－这两个原电池的工作原理。锌片、石墨棒插入稀硫酸，用导线连接后，石墨棒上产生什么气体？怎样会产生的？锌片上发生了什么变化？怎样会发生的？××同学。[指定学生] [评述：这里重复地研究原电池的工作原理，教学要求与前面是不同的。上课开始阶段的研究，属于识记水平，只让学生识记一下，获得初步理解；现在研究原电池工作原理，则要求学生从简单应用，达到直接应用的学习水平。教师可以在观察学生应用的现场，了解学生是否已经真懂，而且可以对学生难免出现的一些错误，及时作出纠正。例如，在电解质为硫酸铜溶液时，正极上究竟是什么物质发生了还原反应，这是原理的应用。课堂上的条件很好，有实验可以观察，也有条件作理论分析，纠正学生错误是并不困难的。在这里，任课教师安排教学时，考虑得到周到，要求学生会操作，会口述和会正确书写电极反应式，这类教学是很细腻的。] 生（14）：石墨棒上有氢气产生，硫酸溶液中的氢离子，在石墨棒得到电子变成氢原子，两个氢原子进一步变成氢分子。师：这是什么反应？生（14）：还原反应。师：锌片上发生什么变化呢？生（14）：锌不断溶解。师：锌片上的锌原子失去电子变为锌离子，进入溶液。这是什么反应？生（14）：氧化反应。师：锌、碳原电池中，哪个电极为正极？哪个电极为负极？×××同学。[指定学生] 生（15）：锌片是负极，锌片上有电子流出；石墨棒是正极，电子流入石墨棒。师：锌片、银片插入硫酸铜溶液，用导线连接后，银片上生成暗红色物质是什么？怎样会产生的？锌片上发生了什么变化？怎样会发生的？×××同学。[指定学生] 生（16）：银片上有铜产生，硫酸铜溶液中的铜离子，从银片上得到电了，变成铜原子，铜附在银片上。锌不断溶解，锌片上锌原子失电子变锌离子，进入溶解。师：负极锌片上锌原子失电子变成锌离子，是什么反应？生（集体）：氧化反应。师：正极银片上铜离子得到电子，变成铜原子，是什么反应？生（集体）：还原反应。师：下面请大家在纸上做练习。在图上标明正负极和电子转移方向，写出电极方程式。师：我们分析一下，看看做得对不对。锌是负极，银是正极，电子从负极锌片流向正极银片，对吗？生（集体）：对。师：负极锌片，锌原子失电子成锌离子，正极银片上氢离子得电子变成氧原子，结合成氢分子。对吗？生（集体）：不对。[议论纷纷] 师：不对在什么地方？×××同学。[指定学生] 生（18）：正极银片上，铜离子得电子变成铜原子。师：实验证明，正极银片上有铜生成，从理论上来看，为什么是铜而不是氢气呢？硫酸铜溶液中有较多的铜离子和极少量的氢离子，在金属活动顺序表中，铜排在氢后面，氢原子比铜原子容易失电子，而铜离子比氢离子容易得出电子，因此，应该铜离子得电子生成铜原子。[板书] 现在我们来总结一下原电池的化学原理。大家一起看书，第155页第五行：“原电池电子流出的一极是负极（如锌片），电极被氧化”。Zn、Cu原电池，负极是锌片，而一般原电池负极是相对活泼的金属，相对活泼的金属的原子，容易失去电子，电子流出，电极本身被氧化。在书上锌片边上可写上：“相对活泼的金属”。再往下看：“电子流入的一极是正极H＋在电极上被还原。”Zn、Cu原电池，正极是铜片，H＋在正极上被还原，而一般原电池，正极是相对不活泼的金属或非的石墨，电了通过导线流入正极，电解质溶液中的阳离子，在正及得到电子被还原。大家在书上铜边上写上：“相对不活泼金属或非的石墨”；氢离子边上写：阳离子。原电池从外电路来看，电子从负极流向正极；从内电路来看，负极金属原子失去电子被氧化，正极阳离子得电子被还原。内电路两极上发生氧化－还原反应，外电路两极电子定向流动，产生电流，化学能转变为电能。回家认真复习原电池。预习金属的腐蚀和防护。完成书面作业160页第一题和补充题：画原电池的示意图，标出正负极和电子流动方向，写出电极方程式，并注意反应所属类型。做实验并进行思考，准备课堂讨论：161页第二题。今天中午和放学后开放实验室，请大家自己选择时间到实验室做实验。 [下课] [附]板书 1．什么是原电池 2．权成原电池的条件 3．原电池的工作原理 [评述：这是一堂原电池概念的理论课。教学要求明白，教学过程很有层次和节奏，贯彻了由表及里、由易到难的教学原则。而且，本堂课体现了学生是教学中的主体精神，实验是由学生独立进行或观察的，结论是由学生自己得到的。把教学中大多采用的验证性实验，改为探索性实验，把观察实验过程和抽象思维过程结合起来，有利于发展学生的能力。在教学中，教师的主体任务是向学生提出问题、揭露矛盾、引导思考、组织活动（或实验）、解答疑难和指引进一步学习的途径。教师不能代替学生去学习。用“喂”和“填”的办法进行教学，虽然可以使学生学起来轻易一些，但正因为轻易了，就妨碍了学生的钻研精神的培养和自学能力的提高。本堂课的教学基本上避免了“代替学习”的旧模式。同时，也反对了所谓“放手让学生自己去探索”，模糊教学的具体目标的做法，防止走向另一个极端。它保持了教师的主导作用和学生的主体地位的较好的统一。学生在回答问题时，不可能十全十美，会出现一些曲折。在班级教学中，各个学生的学习能力不可能完全一致，教师要善于利用这些曲折去“借题发挥”，帮助一部分设疑、解难，使这些学生跟上全班水平。在教学中的一些“迂回”，有时对学习水平较高的学生也是需要的，可以使他们在“回旋”中培养再现性思维和创造性思维。在这个问题上，如何掌握“火侯”，这是教师的教学的教学艺术。本堂课的教学，在这方面似可更放手一些。未来的文盲将不是那些不识字的人，而是没有学会怎样学习的人。]
原电池

铜片锌片电流计高中化学-高二原电池教案

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