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第一节 原电池(第一课时) 教学设计
2017-02-20 15:32:09   来源:    点击:
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 广东梅县东山中学  魏清远
 
一、教学目标
1、了解一次能源与二次能源
2、通过学习,引导学生从电子转移角度理解原电池中化学能转化为电能的本质,进而掌握原电池的工作原理,并学会根据所学习的原电池工作原理去分析不同的原电池。
3、掌握原电池的形成条件
4、通过设计并组装原电池进行验证的操作实验,提高学生的实验能力
 
二、学情分析
1、学生通过高一的学习,已经掌握了氧化还原反应及其相关知识
2、学生在必修二第二章的学习中,已初步学习了原电池原理,具备一定的基础。但是对原电池的理解、分析可能还不够透彻,特别是原电池的工作原理中,如何将氧化还原反应的电子转移由无序运动转化为定向运动的设计思想理解不够透彻(即形成电流、形成电池的思想)、对原电池工作时,各处环境中的变化理解需要加强
 
三、重点难点
1、认识电池,掌握原电池的工作原理——将氧化还原反应中的无序电子转移通过巧妙的设计转化为定向移动电流的思想
2、原电池工作时,整个原电池环境变化的分析:电极判断、电子流动方向判断、离子运动方向判断等
3、原电池的形成条件
 
四、教学过程
引入——介绍电能
展示幻灯片:向学生展示课程标题《第一节  原电池》,并展示与电相关的四幅图片——电动汽车、电动玩具、原电池、火力发电厂,引起学生对电的兴趣
介绍内容:电能是现代社会中应用最广泛,使用最方便、污染最小的一种二次能源,这里的四幅图片中的物品都是跟电有关的情景。电广泛应用于我们生活中的各种情景,且非常便捷。
 
讲授——火力发电
设问:电能是应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源。一次能源是什么?二次能源是什么?
学生:一次能源是直接从自然界获取的能源,如石油、天然气、煤炭;二次能源是一次能源经过加工、转换得到的能源,如电能、蒸汽能、汽油等。
介绍:我国发电的最主要方式是火力发电,火力发电的优点和缺点有哪些呢?优点:电能使用方便、广泛,火力发电便于对产生的污染集中处理;缺点:能量转换次数多,利用效率低下。
设问:火力发电是将化学能通过一定方式转化成电能,但是经过多次能量转换,所以效率低下。那我们能否想办法直接将化学能转化成电能呢?
 
讲授——氧化还原反应与电流
讲解:火力发电,是利用煤的燃烧释放能量进行转化,煤的燃烧是氧化还原反应,氧化还原反应的实质是什么呢?
学生:电子的转移
设问:电子的转移跟电流有什么联系呢?什么叫电流?若我们能将这个过程中的化学能直接转化成电能,那么就能极大提高能量的转化效率,为我们节约大量的能源。
学生:电流就是带电粒子的定向移动。
引导:氧化还原反应的实质的电子的转移,若电子的转移是定向的,那么电子的转移就形成了电流。
设问:氧化还原反应中,电子的转移是定向移动的吗?
学生:不是。
设问:氧化还原反应中,电子的转移是无序不定向的,那么怎样才能让电子的转移变成定向移动的电流呢?我们思考一个情景:如果把一杯水倒在桌面上,水会不会由桌面的某个方向定向移动到另一个方向?还是无序运动四散开来?
学生:无序运动四散开来。
引导:为什么不能定向运动,怎么才能定向运动?
学生:把桌面打倾斜(把桌面一端抬起来)
设问:为什么这样水就会定向运动了?
学生:有能量差。
讲授:对了,有了能量差,水流就能定向运动。那同样的道理,如果现在发生了一个反应,如Zn与硫酸反应产生氢气,是一个氧化还原反应,但是反应中电子转移无序运动,怎样才能让电子定向运动形成电流呢?
学生:把锌片和铜片连接再泡入硫酸溶液反应
引导:为什么锌片和铜片连接再泡入硫酸溶液反应就能形成电流了呢?
讲授:Zn比较活泼,电子运动趋势强烈,能量较高,Cu比较不活泼,电子运动趋势较弱,能量较低,所以Zn的电子会定向运动到Cu上,而溶液中的H+不停从Cu上得到电子,使得Zn的电子能持续运动到Cu上,从而形成了电子的持续定向运动,也就是形成了电流。
 
活动——组装锌铜硫酸原电池进行验证
组装锌铜硫酸原电池,将锌与电流表负极连接,铜与正极连接,两极浸泡到硫酸溶液中,观察电流表指针进行验证。
板书:原电池:将化学能直接转化成电能的装置。
讲授:投影原电池装置(包括单液原电池和双液原电池),介绍原电池的工作原理,介绍双液原电池中的盐桥:盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻,作用是通过离子定向运动沟通内电路,形成闭合回路。
 
讲授——原电池整体分析
讲授:在这个锌铜硫酸原电池中,发生反应的物质为锌和硫酸,故总反应为Zn + 2H+ =Zn2+ + H2↑;
其中锌失去电子:Zn-2e =Zn2+,电子流出,经过导线流入铜电极,电子流出的电极为负极,电子流入的电极为正极,故锌为负极、铜为正极,铜电极上,H+得电子:2H+ + 2e = H2↑;
溶液中。
设问:溶液中,没有电子运动,通过离子的定向运动形成闭合回路,那么,阳离子、阴离子分别向哪个电极运动呢?
学生:阳离子运动向正极,阴离子运动向负极
讲授:对了。我们可以通过电性相吸来分析离子的运动方向。其中,正极流入电子,显电负性,故吸引阳离子运动过来,而负极失去电子,产生大量阳离子,显电正性,吸引阴离子。总结起来,就是阳离子运动向正极,阴离子运动向负极。
 
练习——判断下列装置是否属于原电池
提问:(投影几组装置)请同学们判断下列装置是否属于原电池,并讲述理由。
学生:各装置中,属于原电池的是D
提问:为什么D装置属于原电池,其他装置不能形成原电池的原因是什么?(引导学生分析形成原电池的条件)
 
讲授——原电池的形成条件
板书:原电池的形成条件条件:
      1、能自发发生氧化还原反应
      2、两个活泼性不同的电极
      3、形成闭合回路
      4、电解质溶液
总结:原电池的形成为自发的氧化还原反应加两极一液一连线。其中负极材料是电子流出、失电子的电极,一般情况下为较活泼金属电极;正极材料是电子流入、得电子的电极,一般情况下为较不活泼金属、石墨、金属氧化物等。
 
活动——使用给定材料设计原电池并组装原电池进行验证
思考与实践:请根据下列材料设计一个原电池,并组装实验装置进行验证:锌片、铁钉、铜片、石墨棒、氯化钠溶液、稀硫酸、硫酸铜溶液、蔗糖溶液、酒精、导线、电流表、烧杯
 
讲授——总结原电池
小结:1. 原电池的概念:将化学能转化为电能的装置
2. 化学电池的反应本质:氧化还原反应
3. 原电池的正负极判断①根据电极反应确定:失电子的电极→氧化反应→负极;得电子的电极→还原反应→正极。②根据电极材料的性质确定:通常活泼金属是负极;不活泼金属、碳棒、化合物是正极
4. 电子流动方向:电子由负极经过导线流向正极
5. 离子运动方向:阳离子→正极,阴离子→负极
6. 电极反应式的书写:总反应方程式的书写,半反应式的书写(下节课我们将重点介绍这部分内容)
 
作业——课后作业
作业:请根据反应: Cu+2FeCl3= CuCl2+2FeCl2设计原电池,写出该电池对应的电极反应式、画出该原电池的示意图
 
 

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