教学设计教学目标如下:
通过对原电池电流表指针偏转这一宏观现象的微观探析,加深对原电池工作原理的理解;
通过分析原电池装置中各部件的作用,建立原电池的基本模型,并形成模型思维,会运用模型对陌生原电池装置进行分析;
分析双液与单液原电池的异同点,理解盐桥的作用,优化原电池模型;
学会使用化学语言表达原电池中核心反应——电极反应式和电池的总反应方程式的书写;
形成设计原电池的一般思路,体会科学探究与创新的乐趣。
根据以上分析,我确定了本节课的教学重点和难点:
1.教学重点:原电池概念;工作原理;构成条件及初步应用。
2.教学难点:原电池的设计;通过对原电池实验的研究,引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质,以及这种转化的综合利用价值。
教学环节
教学活动简述
讲述
【引入】
浙江大学开发的“秒充”电池
【温故知新】
复习铜锌原电池。
【初建模型】
思考探究
原电池是如何将化学反应释放的能量转化为电能的?(请结合以下几个问题进行思考)
请根据物理学的知识回答:电流是如何产生的?
原电池反应开始瞬间,锌片上失去的电子存于何处?铜片上有无电子产生?
电子是如何移动的呢?
溶液中阴、阳离子该如何移动?
原电池工作原理的深入探讨:介绍电势差
【练习】
已知2H2+O2==2H2O此反应常温下可自发进行,但速率极慢,反应生成一滴水需要上千年。
两个电极都选用多孔石墨材料,并将气体源源不断的通到电极上,判断能否构成原电池?请阐明理由。
应用原电池模型解决问题。
【优化模型】
请阅读盐桥的相关资料,讨论以下几个问题。
请分析双液原电池的工作原理,标出正负极,写出电极方程式以及总反应方程式。
(提示:锌半电池 ,铜半电池 ,外电路电子 ,内电路 。)
原电池工作时,盐桥中离子如何移动?请阐明原因。(本实验中盐桥采用饱和KCl和琼脂溶液制作而成。)
锌半电池中,选择了硫酸锌溶液,有什么好处?
双液原电池与单液原电池相比,有哪些优势?
盐桥的作用:
双液原电池的优势:
【应用模型】
原电池设计:
你能将2Fe3+ +Cu==2Fe 2++Cu2+设计成电流稳定可持续供电的原电池吗?请画出实验装置,写出两个电极上的电极反应,并阐述设计思路。
原电池设计的基本思路:
【课堂检测】
用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )
①在外电路中,电流由铜电极流向银电极
②正极反应为:Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
①② B.②③
C.②④ D.③④
【课堂小结】
同学们的原电池都可以产生电流,虽然电流比较微弱,但通过本节课的学习,我们已经掌握了化学电源的工作原理,完成了原电池模型的初建和优化,并能够应用模型进行电池的设计了,非常厉害!
电池技术的进步对全人类都是至关重要的,不仅使我们的生活更加便利,能源的利用率更高,还可以避免燃煤发电、汽车尾气带来的污染问题。希望今后咱们同学,也可以从事新型电池的研发,制作出更加完美的电池。
课件15张PPT。化学反应原理(选修)
第一章第3节 化学能转化为电能——电池
负极正极
(Zn-2e- =Zn2+)
(Cu2++2e- =Cu)Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu温故知新:优化模型应用模型课堂小结活动探究初建模型任务一:思考探究
原电池是如何将化学反应释放的能量转化为电能的?(请结合以下几个问题进行思考)
(1)请根据物理学的知识回答:电流是如何产生的?
(2)原电池反应开始瞬间,锌片上失去的电子存于何处?铜片上有无电子产生?
(3)电子是如何移动的呢?
(4)溶液中阴、阳离子该如何移动?负极正极
(Zn-2e- =Zn2+)
(Cu2++2e- =Cu)Zn+CuSO4=ZnSO4+Cue-氢氧燃料电池
能量利用率高,
可持续使用,
不产生任何污染。优化模型应用模型课堂小结活动探究初建模型学以致用
两个电极都选用多孔石墨材料,并将气体源源不断的通到电极上,判断能否构成原电池?请阐明理由。初建模型优化模型应用模型课堂小结活动探究任务二:交流研讨
请阅读盐桥的相关资料,讨论以下几个问题。(1)请分析双液原电池的工作原理,标出正负极,写出电极方程式以及总反应方程式。
(提示:锌半电池 ,铜半电池 ,外电路 ,内电路 。)
Zn—2e- =Zn2+Cu2+ + 2e- =Cue-由Zn片流向Cu片阳离子移向正极,阴离子移向负极初建模型优化模型应用模型课堂小结活动探究(3)锌半电池中,选择了硫酸锌溶液,有什么好处?
(4)双液原电池与单液原电池相比,有哪些优势?双液原电池的优势:
1.提高能量转化率
2.形成可持续电流(2)原电池工作时,盐桥中离子如何移动?请阐明原因。(本实验中盐桥采用饱和KCl和琼脂溶液制作而成。)盐桥的作用:
1.形成闭合回路
2.使溶液保持电中性Zn—2e- =Zn2+Cu2+ + 2e- =Cu选择电极对应的金属阳离子的盐溶液。初建模型优化模型课堂小结活动探究 请设计实验方案
将2Fe3++Cu=2Fe2+ +Cu2+设计成电流稳定可持续供电的原电池。任务三:原电池设计请画出实验装置,写出两个电极上的电极反应,并阐明设计思路。实验注意事项
1.微电流表使用时,应串联在电路中,黑色接线柱为负极,红色为正极。
2.实验时,为保护微电流表,只将其中一极与电流表连好,另一电极先不连电流表,采用点触操作,观察到指针偏转,即可停止实验。
3.实验完毕,请将电极表面擦拭干净,并将溶液分类倒回废液缸。初建模型优化模型课堂小结活动探究将氧化、还原反应拆分选择合适的电极材料用电解质溶液连通内电路用导线连接外电路设计电池的基本思路:随堂巩固:
用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )
①在外电路中,电流由铜电极流向银电极
②正极反应为:Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①② B.②③ C.②④ D.③④C初建模型优化模型课堂小结活动探究应用模型初建模型优化模型课堂小结活动探究应用模型初建模型优化模型课堂小结活动探究应用模型第一章第3节 化学能转化为电能——电池
课前自主学习学案
班级 姓名 代码
【学习目标】
进一步学习原电池的工作原理;
能够写出电极反应式和电池的总反应方程式;
学习双液原电池,理解盐桥的作用;
初步学习原电池的设计。
原电池
定义:把 转化成 的装置。
二、原电池工作原理
请画出铜、锌、稀硫酸组成的原电池装置。
写出Zn片和Cu片上发生的电极反应和电池总反应。
Zn: Cu:
总反应:
在图中注明外电路电子的流向以及内电路离子的流向。
三、形成原电池的条件
练习:
1.在理论上可用于设计原电池的化学反应是( )
A.2Al(s)十2NaOH(aq)+2H2O(1)=2NaAlO2(aq)+3H2(g);△H B.Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3·H2O(aq)+8H2O(1);△H >0
C.CaC2(s)+2H2O(1)→Ca(OH)2(s)+C2H2(g);△H <0
D.FeCl3(aq)十3H2O(1)Fe(OH)3(s)+3HCl(aq);△H >0
2. 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)在原电池中,发生氧化反应的一极是负极( )
(2)在原电池中,负极材料的活泼性一定比正极材料强( )
(3)在原电池中,正极本身一定不参与电极反应,负极本身一定要发生氧化反应( )
(4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长( )
(5)理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池( )
(6)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动( )
(7)原电池放电时,电流方向为电池的负极→正极( )
3.判断下列装置哪些能构成原电池( )
A B C D E
随堂巩固
1.某原电池反应的离子方程式为:Fe+2H+=Fe2++H2↑,则下列说法正确的是( )
A.HNO3为电解质溶液 B.锌为原电池正极
C.铁极质量不变 D.铜为原电池正极
2.用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )
①在外电路中,电流由铜电极流向银电极
②正极反应为:Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
3.根据Fe+2FeCl3==3FeCl2设计原电池,写出电极反应,并画出装置图(带盐桥)。