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2019-2020年高中化學(xué) 4.4《原電池原理及其應(yīng)用》第一課時(shí)教案 大綱人教版 ●教學(xué)目標(biāo) 1.使學(xué)生理解原電池原理。 2.常識性介紹日常生活中常用的化學(xué)電源和新型化學(xué)電池。 3.使學(xué)生了解金屬的電化學(xué)腐蝕。 ●教學(xué)重點(diǎn) 1.原電池原理。 2.金屬的電化學(xué)腐蝕。 ●教學(xué)難點(diǎn) 金屬的電化學(xué)腐蝕。 ●教學(xué)方法 利用演示實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生的思維。 實(shí)驗(yàn)——思考——討論——總結(jié) ●教具準(zhǔn)備 1．鐵、銅、鋅、稀硫酸、電流計(jì)、導(dǎo)線、燒杯、試管、橘子、干電池、小燈泡、碳、CuSO4(aq)。 2．投影儀、投影片。 ●課時(shí)安排 二課時(shí) ●教學(xué)過程 ★第一課時(shí) ［引言］ 我們已經(jīng)知道，鐵是比較活潑的金屬，能溶于稀硫酸，而銅是不活潑的金屬，不能溶于稀硫酸。下面我們來觀察兩組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 ［演示］（實(shí)驗(yàn)4—14）金屬和酸的反應(yīng)［師］我們知道，在燒杯中分別插入一根鐵絲和銅絲后，鐵絲上有氣泡產(chǎn)生，而銅絲上沒有；那是因?yàn)镠＋在鐵絲上得到了電子而生成H2的緣故?？墒菫槭裁窗谚F絲和銅絲的上端連接在一起時(shí)，銅絲上則有氣泡放出，而鐵絲上恰恰沒有了呢？ ［生］H＋在銅絲上得到了電子。 ［師］同學(xué)們的推測非常正確。但我們必須清楚，H＋在銅絲上得到的電子不是銅本身失去的，而是從鐵絲上傳過來的，這又是為什么呢？這一節(jié)我們就來揭穿其中的奧妙。 ［板書］第四節(jié) 原電池原理及其應(yīng)用 一、原電池 ［演示］干電池使小燈泡發(fā)光。 ［問］干電池使小燈泡發(fā)光的過程中，發(fā)生了怎樣的能量轉(zhuǎn)化？ ［生］化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。 ［師］現(xiàn)在我們就來研究一下化學(xué)能是如何轉(zhuǎn)變成電能的。［演示實(shí)驗(yàn)4—15］（分步演示） ［師］請仔細(xì)觀察并說出現(xiàn)象。 ［學(xué)生甲］鋅片和銅片平行地插入盛有稀硫酸的燒杯里，可看到鋅片逐漸溶解，且鋅片上有氣泡產(chǎn)生，銅片上沒有氣泡產(chǎn)生。 ［學(xué)生乙］若用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來，銅片上有了氣泡，而鋅片上則沒有氣泡，但鋅仍在溶解。 ［學(xué)生丙］在導(dǎo)線中間接入一個電流計(jì)，可看到電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 ［師］很好。電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明導(dǎo)線中有電流通過。那么，電流是如何產(chǎn)生的呢？我們先來思考下面幾個問題。 ［思考題］（用幻燈片投影） 1.鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，銅片上為什么有氣泡產(chǎn)生？ 2.鋅片的質(zhì)量有無變化？溶液中c(H+)如何變化？ 3.寫出鋅片和銅片上變化的離子方程式。 4.從能量變化的角度分析這是什么裝置？ （分4個小組回答后老師板書并補(bǔ)充） ［一小組代表］溶液中H＋的銅片上得到了電子生成了H2，因而有氣泡產(chǎn)生。 ［二小組代表］鋅片的質(zhì)量減小，溶液中c(H+)也減小。 ［三小組代表］鋅片上：Zn－2e－====Zn2+ 銅片上：2H＋＋2e－====H2↑ ［四組小組代表］從能量變化的角度分析，這是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原電池裝置。 [師]以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象早在1799年就被意大利物理學(xué)家伏打捕捉并加以研究于是發(fā)明了世界上第一個原電池——伏打電池。 ［板書］1.原電池：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。 [師]那么原電池的正、負(fù)極如何確定呢？首先同學(xué)們想一想常見的干電池哪一極是正極，哪一極是正極。 [生]干電池的鋅筒為負(fù)極，有銅帽的碳棒為正極。 [師]對。我們把原電池中輸出電子的一極叫負(fù)極，流人電子的一極叫正極。那么，正負(fù)兩極各發(fā)生了什么反應(yīng)?電子流向與電流方向是否一致? [學(xué)生回答后教師板書] (氧化反應(yīng)) (還原反應(yīng)) [師]由以上分析可以看出，原電池是通過使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行來實(shí)現(xiàn)化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化的。請同學(xué)們寫出剛才用Cu、Zu和稀H2SO4組成的原電池的兩極反應(yīng)式和電池的總反應(yīng)方程式。 [學(xué)生練習(xí)]負(fù)極：Zn－2e－====Zn2+ 正極：2H++2e－==== 總反應(yīng)方程式：Zn+2H+==== Zn2++ H2↑ [師]請同學(xué)們討論以下裝置是否為原電池。 [投影] ［引導(dǎo)］通過電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)情況分析以上裝置中哪些可形成原電池，并結(jié)合所給裝置圖來分析組成原電池的條件和原理。 [板書2]原電池的構(gòu)成條件 [學(xué)生討論后小結(jié)并板書]（1）有活動性不同的兩種金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體，如石墨）作電極（較活潑的金屬的負(fù)極） （2）要有電解質(zhì)溶液。 （3）兩電極要相連或接觸，形成閉合回路。 [投影練習(xí)]下列裝置能形成原電池的是（ ） 答案：BC [過渡]前面介紹的原電池結(jié)構(gòu)比較簡單．它只能供教學(xué)實(shí)驗(yàn)用，時(shí)間一長．就不能產(chǎn)生電流了，而且攜帶和使用都很不方便。在日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面應(yīng)用的是實(shí)用電池。 [板書]二、化學(xué)電源 [師]實(shí)用電池一般應(yīng)具有的特點(diǎn)是：能產(chǎn)生穩(wěn)定而具有較高電壓的電流；安全、耐用且便于攜帶；能夠適用于特殊用途；便于回收處理。不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生較小的影響。下面簡單介紹幾種常見電池和新型電池，首先我們來看一下手電筒中的干電池。 [學(xué)生活動]將事先準(zhǔn)備好的干電池拆開，了解電池的組成和原理。 ［講述］同學(xué)們一定要注意，廢干電池中有很多有毒、有害物質(zhì)，如汞、鎘、鉛、鎳以及酸、堿等，是一種嚴(yán)重的污染物，不要隨意丟棄廢電池，也不要把它們混入普通垃圾，一會咱們收集起來，現(xiàn)在我們來分析一下干電池的組成和原理。 [師]通過閱讀課文并結(jié)合拆開的干電池，來回答下列問題： 1．干電池的正、負(fù)極分別是用什么材料制成的？ 2．電解質(zhì)溶液是什么？ 3．干電池的工作原理，即正、負(fù)極上的電極反應(yīng)是什么？ [學(xué)生回答、教師板書] 1．干電池（鋅一錳干電池） [師]以上我們介紹的是干電池，它廣泛應(yīng)用于日常生活中。比如手電筒、鐘表、錄音機(jī)中都可使用．相對來說較為方便．但不能循環(huán)使用，屬于一次性電源。下面再來學(xué)習(xí)一種可以循環(huán)使用、電壓穩(wěn)定的化學(xué)電源——鉛蓄電池。同樣，同學(xué)們通過閱讀課文來思考幾個問題： 1．鉛蓄電池的組成； 2．鉛蓄電池的工作原理。 [學(xué)生看書再回答。老師補(bǔ)充后板書]2．鉛蓄電池 [師]鉛蓄電池長期使用會導(dǎo)致電解質(zhì)溶液硫酸的消耗，因此，要注意在正、負(fù)極之間定期補(bǔ)充H2SO4溶液．以保證鉛蓄電池的循環(huán)使用。 隨著科學(xué)的發(fā)展．人們已經(jīng)研制出壽命更長、體積更小的電池，如手機(jī)電池、石英表的電池等，其原理都是原電池的原理。我們下節(jié)課再學(xué)習(xí)幾種新的電池。 [布置作業(yè)]P103一、1.3.4 二、1.2.3 第四節(jié) 原電池原理及其應(yīng)用 一、原電池 1.原電池: 將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置。 (氧化反應(yīng)) (還原反應(yīng)) 2.原電池的構(gòu)成條件 (1)有活動性不同的兩種金屬(或一種是非金屬導(dǎo)體，如石墨)作電極(較活潑的金屬為負(fù)極)。 (2)要有電解質(zhì)溶液。 (3)兩極要相連或接觸，形成閉合回路。 二、化學(xué)電源 1．干電池（鋅一錳干電池） 2．鉛蓄電池 本節(jié)課充分利用實(shí)驗(yàn)，改教為導(dǎo)，變學(xué)為思，不僅可以加深學(xué)生對原電池原理的理解，而且可以促進(jìn)學(xué)生主動思維，自求理解。從而培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，活躍了課堂氣氛．收到了較好的效果。 參考練習(xí) 1．已知空氣一鋅電池的電極反應(yīng)為： 鋅片：Zn+20H一一2e一======ZnO+H2O 石墨： O2+H2O+2e一=====2OH一 據(jù)此判斷，鋅片是 ( ) A．負(fù)極，并被氧化 B．負(fù)極，并被還原 C．正極，并被氧化 D．正極，并被還原 答案：A 2．如右圖所示的裝置中，B棒逐漸變細(xì)。A棒逐漸變粗，則圖中A、B、C的組成是 ( ) A棒 B棒 C溶液 A． Zn Cu H2SO4 B． Cu Fe HCl C． Ag Zn AgNO3 D． Zn Cu CuS04 答案：C 3．將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，置于同一稀H2SO4溶液中，下列各敘述正確的是 ( ) A．正極附近c(diǎn)(SO)逐漸增大 ＆負(fù)極附近c(diǎn)(SO)逐漸增大 C．正極、負(fù)極附近c(diǎn)(SO)基本不變 D．鋅片、銅片同時(shí)有氣泡冒出時(shí),說明鋅片不純 答案：BD 4．某原電池總反應(yīng)離子方程式為2Fe3++Fe=====3Fe3+，不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是 ( ) A．正極為Cu，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為FeCl3 B．正極為C， 負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe(N03)3 C．正極為Fe, 負(fù)極為Zn，電解質(zhì)溶液為Fez(SO4)3 D．正極為Ag，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為CuS04 答案：CD ［結(jié)合學(xué)生回答板書］ 5．把a(bǔ)、b、c、d四種金屬片浸泡在稀H2SO4中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。若a、b相連肘．a(chǎn)為負(fù)極；c、d相連時(shí)，c為負(fù)極；a、c相連時(shí)，c為正極，b、d相連時(shí)．b為正極。則這四種金屬的活動性順序?yàn)?( ) A.a＞b＞c＞d B.a＞c＞d＞b C. b＞d＞c＞a D. c＞a＞b＞d 答案：B