第四章 电化学基础 第一节
原电池
一、教材分析
本节内容则以必修2第二章第二节《化学能与电能》所涉及的原电池常识为基础,通过进一步分析原电池的组成和探究其中的原理,引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念,恰能很好地全面体现本册教材的目标特点。同时教师还须把握好教学深度,只要求学生能写出相关的电极反应式和电池反应式,对化学的研究和应用只需有一个概貌性的认识即可。
二、教学目标
1.知识目标:
(1)通过实验探究认识盐桥的作用,进而深入理解原电池的结构和工作原理,增长实验操 作的技能。
(2)通过讨论、探究与归纳,全面掌握原电池的结构和工作原理,知道半电池、内电路、外电路等概念。 2.能力目标:
通过动手操作锻炼实验能力;通过对实验现象的分析锻炼分析、抽象、概括、判断等思维能力。
3.情感、态度和价值观目标:
(1)立足于学生适应现代化生活和未来发展的需要,着眼提高学生的科学素养。 (2)进一步领悟和掌握化学的基本原理与方法,形成科学的世界观。
三、教学重点难点
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电池反应方程式。 难点:原电池的工作原理。
四、教学方法
情境教学模式,讨论法,实验探究法,多媒体手段辅助教学
五、课时安排:1课时
六、教学过程
引入新课
教师做一个兴趣实验:以可乐为电解质溶液的铜锌原电池。
指出:生活处处有化学,我们要善于将学到的化学知识应用于生活中。
推进新课
Ppt展示以稀硫酸为电解质溶液的铜锌原电池装置图
提出问题:将稀硫酸换成硫酸铜溶液依然能构成原电池吗?
探究实验——教师演示实验
学生活动:1.观察并记录实验现象。 2.尝试写出电极反应式 教师演示实验,提示学生观察电流表指针和电极的改变。 完成实验,让学生回答观察到的实验现象,再教师总结归纳。
现象:电流表指针偏转,锌片上有黑色物质析出,一段时间过后,电流表读数偏小。 让学生上讲台书写电极反应式,教师给予判断。 教师提出疑问:锌片上的黑色物质是什么?
教师指出:这个黑色物质的主要成分是铜,为什么是黑色的呢?由于析出的铜的体积很小,对光的吸收能力很强,反射回来的光很少,故看着显黑色。 教师继续提出问题:
2+Cu得到电子是在正极的铜片上,为什么在负极会有Cu析出呢?能解释其中的原因吗? 这套装置还存在哪些不足? 如何改进?
Ppt打出提示点,帮助同学们思考。
教师带领学生一起解决以上的三个问题。
Zn的活泼性比Cu强,能从CuSO4溶液中置换出Cu,就会在锌片上构成一个小的原电池,从而就会有越来越多的Cu在锌片上析出。
存在的缺点:不能形成稳定的电流、能量转换率低。 改进方法:
引起这些缺点的主要原因:Zn和CuSO4溶液直接接触。 解决方法:将Zn和CuSO4溶液分开。如图:
接着思考:两支烧杯中应该盛装什么溶液呢?
一般加入与金属相对应的盐溶液,分别加入ZnSO4溶液和CuSO4溶液。 思考:上述改进后的装置就能构成原电池吗?如果不能如何改进? 不能,没有形成闭合回路。
改进方法:在两烧杯间加一个盐桥连接,盐桥:含琼胶的KCl饱和溶液。
改进完成,这样的一个原电池能正常工作吗?
分小组实验探究
提示学生应该完成的任务: 观察、记录实验现象 思考盐桥的作用
尝试解释这套装置的工作原理
分组实验完成,请学生代表回答相关问题: 1.你看见了什么? 2.盐桥的作用?
3.尝试解释一下这套装置的工作原理
实验现象:电流表指针偏转,读数稳定,且锌片上没有黑色物质析出。 盐桥的作用: 结合教材P72 1.沟通内电路
2.平衡电荷,使溶液呈电中性。 盐桥的选择: 要不与两个半电池中的电解质溶液反应
如:含Ag+,不选用饱和的KCl溶液,而选用饱和的NH4NO3溶液。 3.双液原电池的工作原理:
-2+2+外电路:Zn-2e=Zn,发生氧化反应,作负极,失去的电子经导线流向正极铜片上,Cu
2+-在铜片上得到电子变成Cu,Cu+2e=Cu。
2+2+内电路:Zn进入到ZnSO4溶液,使溶液的阳离子增多,带正电荷,Cu在铜片上得到电子变2-成Cu,使SO4相对增多,带负电荷,这两种因素就会使得电子不能正常的由负极流向正极。那么盐桥中带负电荷的Cl-就进入ZnSO4溶液,带正电荷的K+就进入CuSO4溶液,起到中和电荷的作用,这样就使得电子能够源源不断地由负极流向正极,形成稳定的电流。 讨论与交流
请将反应Cu+2Ag+ = Cu2++2Ag设计成一个持续稳定的原电池装置。 (新课完)
学完本课你应该知道:
1.带盐桥的原电池的优点:
能产生持续、稳定的电流,能量转换率高,能防止自放电。 2.能产生稳定、持续电流的原电池应具备的条件: 要有活泼性不同的两个电极 两个半反应在不同的区域进行
用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起
3.能根据给定的氧化还原方程式,设计出相对应的原电池。 作业:《一遍过》课时1