《原電池原理》學(xué)案設(shè)計(jì)

姚金鳳

〔關(guān)鍵詞〕 原電池；學(xué)習(xí)目標(biāo)；相關(guān)知

識(shí)；學(xué)習(xí)過(guò)程；練習(xí)檢測(cè)

〔中圖分類號(hào)〕 G633.8

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 C

〔文章編號(hào)〕 1004—0463（2009）

01（B）—0063—01

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)

掌握原電池原理；掌握正負(fù)極的判斷及構(gòu)成原電池的條件；了解日常生活中常用的化學(xué)電池和新型的化學(xué)電池。

2.能力目標(biāo)

學(xué)會(huì)主動(dòng)參與自主探索性學(xué)習(xí)；動(dòng)手收集、處理相關(guān)的信息資料并交流；能利用所學(xué)知識(shí)自制原電池，并能體驗(yàn)成功；學(xué)會(huì)展示自己的創(chuàng)新成果。

3.德育目標(biāo)

增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)、節(jié)能意識(shí)；在開發(fā)利用化學(xué)新能源時(shí)能建立“綠色化學(xué)”的新理念。

二、相關(guān)知識(shí)復(fù)習(xí)

1.氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)；

2.化學(xué)反應(yīng)中的能量變化；

3.利用英特網(wǎng)搜索引擎，查找新型原電池的有關(guān)資料并相互交流。

三、學(xué)習(xí)過(guò)程

1.實(shí)驗(yàn)觀察及問(wèn)題提出

【實(shí)驗(yàn)一】在一個(gè)容器中加入30 ml稀硫酸，插入鋅片。觀察到鋅片上有大量氣泡。在鋅片的兩處不同地方用鐵夾夾住后，用導(dǎo)線連接靈敏電流計(jì)，觀察到無(wú)電流。

教師提出問(wèn)題并與學(xué)生討論這兩種現(xiàn)象的原因。

【實(shí)驗(yàn)二】在實(shí)驗(yàn)一的裝置中分別插入一塊銅片、碳棒、鋁片等，并用導(dǎo)線連接成閉合回路，觀察有無(wú)電流產(chǎn)生。

【問(wèn)題探究一】若銅片和鋅片不用導(dǎo)線連接就插入稀硫酸中，即可看到鋅片上有氣泡，而銅片上沒(méi)有；若連接，則鋅片上沒(méi)有，而銅片上有氣泡。

要求學(xué)生通過(guò)閱讀課本，查找資料，詢問(wèn)、討論后予以解釋現(xiàn)象成因。教師要及時(shí)引導(dǎo)、鼓勵(lì)、肯定，并形成一致結(jié)論。

（結(jié)論一）鋅與稀硫酸反應(yīng)是Zn直接將電子給予稀硫酸中的H+，因此不產(chǎn)生電流；而當(dāng)鋅銅用導(dǎo)線連接后，鋅原子失去的電子從導(dǎo)線上流到銅片上，H+在銅片上得到電子被還原成氫原子，氫原子結(jié)合成氫分子從銅片上放出而形成氣泡。

（結(jié)論二）在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，將化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能的裝置就是原電池。原電池的原理是氧化還原反應(yīng)。具體地說(shuō)，由化學(xué)性質(zhì)不同的兩個(gè)電極浸在同一電解質(zhì)溶液中組成的原電池，需要判斷哪一個(gè)電極自身能夠自發(fā)地與電解液發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，若是均不能與電解液自發(fā)發(fā)生氧化或還原反應(yīng)則不構(gòu)成原電池。

（結(jié)論三）原電池電極的確定方法是：電子流出的一級(jí)為負(fù)極，電子流入的一級(jí)為正極。負(fù)極：Zn-2e^-= Zn²⁺（氧化反應(yīng)），正極：2H⁺+2e^-=H₂↑（還原反應(yīng)）。原電池反應(yīng)：Zn+2H⁺=Zn²⁺+ H₂↑。

【問(wèn)題探究二】結(jié)合氧化還原反應(yīng)知識(shí)和原電池反應(yīng)特點(diǎn)，可以討論歸納出以下規(guī)律：

①由電極材料本身判斷：相對(duì)活潑金屬為負(fù)極，相對(duì)不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體為正極。

②由氧化還原反應(yīng)知識(shí)判斷：還原劑在負(fù)極反應(yīng)，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；氧化劑在正極反應(yīng)，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。

③非氧化還原反應(yīng)不能設(shè)計(jì)為原電池。

④電子由負(fù)極流向正極，電流方向由正極流向負(fù)極；電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。

【問(wèn)題探究三】原電池的構(gòu)成條件。

【實(shí)驗(yàn)三】觀察下列實(shí)驗(yàn)中兩極間有無(wú)電流：①Cu—Fe—CuCl₂溶液；②Al—Cu—酒精；③Fe—石墨—NaCl溶液。

【總結(jié)規(guī)律】將活潑性不同的兩個(gè)金屬電極或金屬與非金屬導(dǎo)體用導(dǎo)線連接，接觸電解質(zhì)溶液，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成原電池。

2.知識(shí)應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

應(yīng)用原電池原理及構(gòu)成條件，利用身邊的材料，如鐵釘、導(dǎo)線、石墨、蘋果、洋芋等制成一個(gè)原電池，并實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裰谱饕粋€(gè)能夠產(chǎn)生連續(xù)穩(wěn)恒電流的電池，使小燈泡發(fā)光，力圖通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生體驗(yàn)成功或挫折。

3.查找資料

要求學(xué)生在電腦室查找有關(guān)常用電池和新型電池的相關(guān)知識(shí)，內(nèi)容包括原電池材料、工作原理、使用注意事項(xiàng)、電池壽命、廢舊電池的回收利用等。并讓其對(duì)查找到的資料進(jìn)行分類、剪輯、下載、上傳主機(jī)、整理保存。教師評(píng)價(jià)后可制成網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行交流。

在這里，教師還要告訴同學(xué)們，原電池中有鋅、錳、銅、銀等有色金屬和碳棒，屬于不可再生的資源，可以回收利用。同時(shí)，電池中除含有汞、鉛等重金屬，還有酸、堿等電解質(zhì)溶液，對(duì)人體和生態(tài)環(huán)境有不同程度的危害。所以，一方面我們應(yīng)該把廢舊電池集中回收，然后由專門機(jī)構(gòu)進(jìn)行加工再利用；另一方面不要隨意丟棄廢舊電池，以免污染環(huán)境。

四、練習(xí)檢測(cè)

由師生共同編輯與原電池相關(guān)的習(xí)題并且進(jìn)行練習(xí)檢測(cè)。