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2019-2020年高中化學 第四章第一節(jié) 原電池教案 新人教版選修4 教學目標：1了解原電池的構成及工作原理 2 學會寫電極反應式和原電池反應方程式 教學重點：進一步了解原電池的工作原理，能夠寫出電極反應式和原電池反應方程式。 教學難點：原電池的工作原理 教學用具：有關實驗用品 教學過程： 第一節(jié)原電池 一． 課前復習：由練習引導學生復習必修2原電池的定義、組成條件等。 （學生回憶，回答，老師總結） 【練習】下列哪些裝置能組成原電池？（ ） 【板書】原電池 1. 含義：將化學能轉換成電能的裝置。 2. 構成四要素： （1） 電解質溶液 （2） 兩極上有活潑性不同的物質（至少一種是金屬） （3） 組成閉合電路 （4） 能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應 3. 實質：將氧化還原反應的電子轉移變成電子的定向移動，即將化學能轉化成電能。 二． 導入新課 【板書】二.探究原電池工作原理 【設疑】如果你要出較遠地方，交通工具是電動自行車，要到達目的地，行駛的自行車蓄電池如何放電才能如你所愿呢？ 【回答】那當然是放電越久越好！ 【導入】好，下面我們將結合高一有關原電池知識來探究怎樣的原電池如何工作，如何持續(xù)放電！ 【演示實驗】1.將鋅片和銅片分別通過導線與電流計連接，并使鋅片和銅片直接接觸，然后浸入盛有CuSO4溶液的的燒杯中。 （指導學生演示實驗并觀察總結，回答問題） 【板書】1.現象：銅片表面明顯有銅析出，電流計顯示無電流通過。 【分析】銅不與CuSO4溶液反應，銅片表面卻有紅色的銅析出，且鋅片逐漸溶解，說明原電池發(fā)生了電極反應，用物理學的電學知識可判斷電流計指針不動，可能是鋅片直接接觸，形成回路，而通過電流計極其微弱，無法使指針偏轉。 【設疑】若要證明上述裝置就是原電池，確實實現了化學能與電能之間的轉換，就必須證明鋅片與銅片之間確實有電流，如何證明？（老師提問，學生思考回答。） 【演示實驗】2.將鋅片與銅片分別通過導線與電流計連接，并使鋅片和銅片不直接接觸，再同時浸入盛有CuSO4溶液的燒杯中。（指導學生演示實驗并觀察總結，回答問題） 【板書】2.現象：電流計指針發(fā)生偏轉，并指示電子是由鋅片流向銅片，在銅片表面有紅色的銅析出。 結論：發(fā)生原電池反應，說明該裝置構成了原電池，且鋅為原電池的負極，銅為正極。 電極反應式： 負極：Zn- 2e -= Zn2+ 氧化反應 正極：Cu2+ + 2e- = Cu 還原反應 總反應式：Cu2+ + Zn= Zn2++ Cu 【設疑】隨上述實驗時間的延續(xù)，電流計指針偏轉的角度逐漸減小，即沒有電流通過，同時鋅片表面逐漸被銅覆蓋，為什么？（指導學生據觀察繼續(xù)總結，回答問題） 【分析】由于鋅片與CuSO4溶液直接接觸，反應一段時間后，難以避免溶液中有Cu2+在鋅片表面被直接還原，一旦有少量銅在鋅片表面析出，指示向外輸出的電流強度減弱，當鋅片表面完全被銅覆蓋后，反應就終止了，也就無電流再產生。 【設疑】作為原電池，其功能是將化學能轉換成電能，上述實驗中負極上變化勢必影響原電池的供電效率，車到半途，就不是騎，而是推車了，這樣就不好，那能否設法阻止溶液中的Cu2+在負極鋅片表面還原？ 【演示實驗】3.課本P71 實驗4-1 （先向學生介紹裝置及各儀器的名稱及用途，即什么是搬電池、鹽橋、外電路、內電路。指導學生演示實驗并觀察總結，回答問題） 【板書】3.現象：有鹽橋存在時，電流計指針偏轉。 電極反應式： 負極：Zn- 2e -= Zn2+ 氧化反應 正極：Cu2+ + 2e- = Cu 還原反應 總反應式：Cu2+ + Zn= Zn2++ Cu 【分析】當鹽橋存在時，隨反應的進行，鹽橋中的Cl-會移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持電中性，氧化還原反應得以繼續(xù)進行，從而使原電池不斷地產生電流，保證了你的電動車可以帶你到達目的地。 【思考】鹽橋取出，電流還能產生嗎？（學生思考回答） 【分析】取出鹽橋，由于Zn原子失去電子成了Zn2+，進入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2+增加而帶正電，同時CuSO4溶液中Cu2+得到電子成為金屬銅沉淀在銅片上，使溶液中的Cu2+減少而帶負電，這兩因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成不產生電流的現象。 【小結】從以上三個演示實驗存在的現象及分析，可知，要產生持續(xù)、穩(wěn)定的電流，可以用實驗4-1的裝置。 【板書】三、原電池的重要用途： （1） 制作電池，如干電池、蓄電池。 （2） 防止金屬被腐蝕，如鍍鋅管，用鋅保護鐵。 （3） 提高化學反應速率，如用粗鋅代替純鋅制H2，反應速率較快。 【總結】通過以上三個實驗的比較，得出具備產生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原電池的條件， 電極反應式： 負極： Zn -2e- = Zn2+ 失電子 氧化反應 正極： Cu2+ + 2e - = Cu 得電子 還原反應 總反應式：Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu 1.原電池的功能：將化學能轉換成電能。 2.原電池輸出電能的能力：首先取決于組成原電池的反應物的氧化還原能力；同時，裝置設計的合理性以及影響電極反應的條件也很重要。 3.原電池的重要用途。 【練習】1、課前練習中是原電池反應的寫出其原電池電極反應式及總反應式。 2、寫出下列原電池電極反應式及總反應式。 （1）Fe-C ( 稀硫酸) （2）Cu -Ag (硝酸銀溶液) （3）Al - Mg (氫氧化鈉溶液) （4）Fe-Cu( 稀硝酸) 【作業(yè)】用原理Cu + 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag 設計一套可以持續(xù)供電的原電池。（讓學生自己設計裝置圖，然后用課前備好的實驗儀器，讓學生按照自己設計的演示給其他人看，然后老師跟同學們提出意見或建議，并總結，最后規(guī)范畫出該原理科學的原電池裝置）