第二单元 化学能与电能的转化
第一节 原电池的工作原理（教案）
教学目标：1了解原电池的构成及工作原理
2 学会写电极反应式和原电池反应方程式
教学重点：进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和原电池反应方程式。
教学难点：原电池的工作原理
教学用具：有关实验用品
教学过程：
引入：夜景图 [多媒体]
同学们，请看这些夜景图，我们除了感叹景色美丽之外 ，你有没有想过：是谁给我们燃亮了黑夜、送来了光明？对！是电，正因为电，也让我们的生活世界变得五彩斑斓。我们在化学必修2中已经认识了一种可以让化学能直接转化成电能的装置——原电池。这节课我们将继续探讨原电池的知识内容。
板书： 第一节：原电池
复习：请大家回忆，原电池的反应本质是什么：
（氧化还原反应）
氧化还原反应有很多，把锌投入到稀硫酸溶液中，是氧化还原反应，有电产生吗？所以，原电池的形成是有条件的，大家还记得是什么条件？
两极一液一线
注：原电池反应建立在自发的氧化还原反应的基础之上的。
练习：请根据这幅图片，解释外电路电子流向、溶液中离子流向，写出该原电池的电极反应式和电池反应方程式？
【设疑】如果你要出较远地方，交通工具是电动自行车，要到达目的地，行驶的自行车蓄电池如何放电才能如你所愿呢？
【回答】那当然是放电越久越好！
【导入】好，下面我们将结合高一有关原电池知识来探究怎样的原电池如何工作，如何持续放电！
学生动手练习：
实验1、向盛有30ml 1.0mol/LCuSO4溶液的小烧杯中,加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度，观察温度计的变化。
现象 温度迅速上升，有红色物质析出
结论 化学能转化为热能
原理 Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
探究问题：请同学们根据Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu这个氧化还原反应，设计一个原电池，实验仪器和药品任选。各小组成员之间，通力合作，发挥你们的聪明才智。
预案：1.锌—硫酸铜—铜
学生活动：(注意观察电流表中指针的变化和两电极的变化)
1.实施方案
2.描述实验现象：（都有电流，但不稳定；两个电极上都有红色物质生成）随着实验时间的延续，电流表指针偏转的角度逐渐减小，最终没有电流通过，同时锌片表面逐渐被铜覆盖。
分析（学生或老师引导学生进行）：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液中有铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少量的铜在锌片表面析出，即在锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。（浓度降低也能使电流强度减弱，在初中阶段我们就不讲了。）
假设问题: 这样的原电池能不能用来做电源？
展示：化学电源图片
过渡：这些化学电源都能提供持续稳定的电流。如何才能使我们刚才设计的原电池产生持续稳定的电流呢？
提示：从不稳定因素着手（铜离子与锌片接触），作为原电池，其功能就是将化学能转换为电能，上述实验中在负极上的变化趋势影响了供电效率，是否可以设法阻止溶液中的铜离子在负极锌片上被还原？
（留给学生足够的时间让他们小组之间讨论，找到问题的原因）
学生活动： 1.交流原因，找到改进设想：（将铜离子与锌分开）
2.提示根据原电池的形成条件：小组之间交流，选择合理的方案
（分析：从原电池的形成条件来看， 只差第三个条件---构成闭合回路，如何实现？导线 电解质溶液） 学生方案展示
①若是导线，形成原电池时，在两极形成电荷堆积，导线上也会出现电子堆积，电阻致使电子不能畅通定向移动，无法形成持续稳定地电流
②若是电解质溶液，外电路的电子定向移动，内电路离子也定向移动，构成一个内外循环的通路，就可以得到持续稳定地电流）
3. 论证实验可行性
4.实验，描述现象
5.写出两个半电池反应的电极方程式及总方程式：
（－）：锌片 Zn-2e-=Zn2+
（＋）：铜片 Cu2++2e-= Cu
总电极方程式：Zn+ Cu2+=Zn2++ Cu
6.尝试让学生解释盐桥的作用
①.使整个装置构成闭合回路，避免两溶液直接接触
②平衡电荷
盐桥：充满饱和KC l溶液的琼胶
“动画，演示 ”边看边解说，总结电流形成的原因
实验二、如教材P13图1-8所示，向盛有30ml1.0mol/LCuSO4溶液和 30ml1.0mol/L的ZnSO4溶液分别插入铜片和锌片，连接导线和电流计，观察现象。将盐桥插入两只烧杯内的电解质溶液，观察现象。
现象: 电流计指针发生偏转 锌片变薄 铜片变厚
结论: 化学能转化为电能
活动与探究：
例：利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。
负极：
正极：
电池反应：
小结：原电池是以氧化-还原反应为依据，使氧化反应与还原反应分别在两个不同区域内进行，再以适当的方式连接起来，从而获得稳定持续的电流。
结束语：这一节课我们比较深入的学习和探究了原电池的相关知识，在学习过程中同学们非常积极，非常地投入。进行科学探索，我们需要的就是这种精神。科学家们就是根据你们今天所探究出来方法，设计出了很多化学电源。而实际上有关实用化学电源问题是复杂的、多元化的，在以后的学习中我们再一起共同探讨。在信息时代的今天，同学们也可以通过网络“摆渡”一下，了解更多相关知识。
八、板书设计：
第一节：原电池
原电池的概念：直接将化学能转变成电能的装置。
原电池的本质：
氧化还原反应
构成原电池的条件：
1、两极：活性不同的两极电极材料（可以是两种活性不同的金属或金属与非金属）
2、电解质溶液：要求电极材料在电解质溶液中能自发的发生氧化还原反应
3、要形成一个闭合的回路。
简称“两极一液一线”
复习：正、负极的判断：
正极：不活泼金属极或电子流入极或溶液中阳离子流向的一极
负极：活泼金属极或电子流出极或溶液中阴离子流向的一极
电极方程式：（－）：锌片 Zn-2e-=Zn2+
（＋）：铜片 2H++2e-=H2↑
总电极方程式：Zn+2H+=Zn2++H2↑
三、实验探究问题：请同学们根据Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu这个氧化还原反应，参照构成原电池的条件，设计一个原电池，实验仪器和药品任选，并组织学生实验。
四、对实验的改进：
发现问题→寻求解决的方法→从而对实验进行改进
两个半电池反应的电极方程式及总方程式：
（－）：锌片 Zn-2e-=Zn2+
（＋）：铜片 Cu2++2e-= Cu
总电极方程式：Zn+ Cu2+=Zn2++ Cu
盐桥组成：充满饱和溶液的琼胶
盐桥作用：①.使整个装置构成闭合回路，避免两溶液直接接触
②平衡电荷
九、教学反思：
CuSO4 溶液
←(共23张PPT)
原电池的工作原理
滦南县长宁中学 史海军
请写出图片中原电池的电极反应式和电池反应方程式。
负极：
（锌片） Zn-2e-=Zn2+
氧化反应
正极：
（铜片） 2H++2e-=H2↑
反应方程式：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
稀H2SO4
还原反应
活动与探究一
向盛有30ml 1.0mol/LCuSO4溶液的小烧杯中,加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度，观察温度计的变化。
现象:
温度迅速上升，有红色物质析出
结论:
Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
化学能 热能
【小组讨论】
根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu设计一个铜、锌原电池。
指出所选用的电解质溶液，写出该原电池的两电极反应式、总反应式。画出原电池的构造图。
正极（铜电极）：还原反应
Cu2+ + 2e- = Cu
负极（锌电极）：氧化反应
Zn - 2e- = Zn2+
电池总反应：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+
Zn
Cu
CuSO4
CuSO4 溶液
电流表指针发生偏转，但不稳定。
两个电极上都有红色物质生成
CuSO4 溶液
思考：如何才能得到持续稳定的电流？
分析：
由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱，也就是说不能产生持续稳定的电流。
普通干电池
手机电池
钮扣电池
笔记本电脑
专用电池
摄像机
专用电池
“神六”用
太阳能电池
http://jpk.whut./hxsupload/2005928221233853.swf
导线
在原有实验基础上进行改进，设计成一个能产生持续稳定电流的原电池。
实验探究
动画展示
锌铜原电池装置示意图
盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液的琼脂。
思考：
1、盐桥的作用是什么？
（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。
（2）平衡电荷
（保证其连接的两个半电池中的电解质溶液呈电中性）
2、 此电池的优点？
能产生持续、稳定的电流，提高原电池电流效率。
活动与探究二
如教材P13图1-8所示，向盛有30ml1.0mol/LCuSO4溶液和 30ml1.0mol/L的ZnSO4溶液分别插入铜片和锌片，连接导线和电流计，观察现象。将盐桥插入两只烧杯内的电解质溶液，观察现象。
现象:
电流计指针发生偏转
锌片变薄
铜片变厚
结论:
化学能 电能
Zn-2e-=Zn2+
Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
2e-
Cu2++2e-=Cu
小结：
将原电池反应中的氧化反
应与还原反应分开在两个不同
区域内进行，再以适当的方式
连接起来，从而获得了稳定持
续的电流。
活动与探究：
例：利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。
负极：Fe – 2e- =Fe2+
正极：Cu2+ +2e- =Cu
Cu
Fe
CuSO4
FeSO4
Fe
Cu
CuSO4
设计原电池的思路：
半电池：
画出装置示意图
电极材料
电解质溶液
根据电极反应确定
还原剂（电极材料）和氧化产物（电解质溶液）为负极的半电池
氧化剂（电解质溶液）和还原产物（电极材料）为正极的半电池
外电路
用导线连通，可以接用电器
内电路
是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥沟通内电路
（或其它不活泼材料）
根据负极氧化、正极还原写出电极反应式
前提：是氧化还原反应
练习：
利用2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。
正极：2Fe3＋＋2e- =2Fe2+
负极：Cu-2e- =Cu2+
Cu
C
CuSO4
FeCl3
C
Cu
FeCl3第二单元 化学能与电能的转化
第一节 原电池的工作原理（导学案）
教学目标：1了解原电池的构成及工作原理
2 学会写电极反应式和原电池反应方程式
教学重点：进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和原电池反应方程式。
教学难点：原电池的工作原理
教学用具：有关实验用品
教学过程：
一、课前复习：由练习引导学生复习必修2原电池的定义、组成条件等。
1、原电池定义：将化学能转变为电能的装置。
2、实质：将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能
3、组成原电池的条件：
a 、有两种活泼性不同的金属作电极（或金属与能导电的非金属或化合物）
注意：燃料电池中两极可同选石墨或铂
b 、有电解质溶液
c 、构成闭合的回路
d 、能自发发生氧化还原反应
练习：下列哪些装置能组成原电池？（ ）
设问：如何设计一个能持续产生电流、效率较好的原电池？
二、导入新课
探究原电池工作原理
【设疑】如果你要出较远地方，交通工具是电动自行车，要到达目的地，行驶的自行车蓄电池如何放电才能如你所愿呢？
【回答】那当然是放电越久越好！
【导入】好，下面我们将结合高一有关原电池知识来探究怎样的原电池如何工作，如何持续放电！
实验探究：通过系列探究性实验，以深化对原电池的原理的理解：
实验1、向盛有30ml 1.0mol/LCuSO4溶液的小烧杯中,加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度，观察温度计的变化。
现象
结论
原理
探究问题：请同学们根据Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu这个氧化还原反应，设计一个原电池，实验仪器和药品任选。各小组成员之间，通力合作，发挥你们的聪明才智。
预案：1.锌—硫酸铜—铜
学生活动：(注意观察电流表中指针的变化和两电极的变化)
1.实施方案
2.描述实验现象：
假设问题: 这样的原电池能不能用来做电源？
展示：化学电源图片
过渡：这些化学电源都能提供持续稳定的电流。如何才能使我们刚才设计的原电池产生持续稳定的电流呢？
提示：从不稳定因素着手（铜离子与锌片接触），作为原电池，其功能就是将化学能转换为电能，上述实验中在负极上的变化趋势影响了供电效率，是否可以设法阻止溶液中的铜离子在负极锌片上被还原？
（留给学生足够的时间让他们小组之间讨论，找到问题的原因）
学生活动： 1.交流原因，找到改进设想：
2.根据原电池的形成条件：小组之间交流，选择合理的方案
3. 论证实验可行性
4.实验，描述现象
5.写出两个半电池反应的电极方程式及总方程式：
6.尝试让学生解释盐桥的作用
对实验的改进：
发现问题→寻求解决的方法→从而对实验进行改进
实验2、如教材P13图1-8所示，向盛有30ml1.0mol/LCuSO4溶液和 30ml1.0mol/L的ZnSO4溶液分别插入铜片和锌片，连接导线和电流计，观察现象。将盐桥插入两只烧杯内的电解质溶液，观察现象。
现象:
结论:
活动与探究：
例：利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。
负极：
正极：
电池反应：
作业：
利用2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。
CuSO4 溶液
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