高二化学原电池原理教案

[导入新课]

故事：在伦敦的上流社会，有一位贵族夫人格林太太，她有一口整齐洁白的牙齿。但其中镶有两颗假牙：一颗是黄金的-这是格林太太富有的象征；另一颗是不锈钢的—这是一次车祸留下的痕迹。

令人百思不解的是：打从车祸以后，格林太太经常头疼，夜间失眠，心情烦躁……尽管一些国际上知名的专家教授绞尽脑汁但格林太太的病症未能有丝毫的减轻，而且日趋严重……她的病真的就没治了吗？

后来是一位化学家解除了她的痛苦。

药方：换掉一颗假牙。      

病因：口腔内产生了微弱的电流，刺激神经，导致人体生理系统紊乱，引发一系列病症。

大家可能会产生疑问：格林太太的口中怎么会有电流产生呢？下面我们通过以下的类比实验进行进一步的探究来揭穿其中的奥妙。

[演示实验]

1.内容：把锌片和铜片平行地浸入盛有稀硫酸溶液的烧杯中。

现象：锌片表面有氢气泡生成        铜片表面无气泡生成

  解释：锌排在氢前能置换出氢气      铜排在氢后不能置换出氢气

2.内容：把锌片和铜片用导线连接起来再平行地浸入盛有稀硫酸溶液的烧杯中。

大家观察到一个很奇怪的现象：锌片表面无气泡生成，  铜片表面有气泡生成

3.内容：在锌片与铜片连接的导线中间接入一个电流计，再把锌片与铜片平行地浸入盛有稀硫酸的烧杯中。

现象：电流计指针偏转

疑问：2实验中铜片表面为什么有气泡生成？3实验中电流计指针为什么偏转？

分析：Zn、Cu用导线连接一同浸入稀硫酸时，Zn比Cu活泼，易失去电子，电子从Zn片流出通过导线流向Cu片，电子定向移动形成电流，故电流计指针有偏转；

溶液中的H+从Cu片获得电子，2H++2e-=H2，生成氢气，故Cu片表面有气泡生成。

从能量变化的角度分析这套装置：我们知道，物质发生反应时，常伴有化学能与热能、光能等的相互转化, 比如镁带燃烧发光、放热是化学能转化为光能和热能。那么，我们做的这个实验是化学能转变为哪种能量形式呢？

这是以Zn和稀H2SO4反应为基础，将此反应的化学能转变为电能的装置。

我们把这种将化学能转变为电能的装置称为原电池。

1、原电池定义：将化学能转化为电能的装置。

这一现象早在1799年被意大利的物理学家伏打捕捉到并加以研究，发明了世界上第一个电池——伏打电池，即原电池

过度：回顾刚才所做实验，我们就是因为组合成了一个原电池才使得电流计指针有偏转，下面我们以此原电池为例进一步分析原电池内部结构，得出其供电原理

2、原电池原理：

先进行理论分析：

外电路（导线上）：锌片上Zn失去电子，电子通过导线流向Cu片，电子定向移动形成电流

内电路（溶液内）：由电性作用，溶液中带正电荷的离子H+、Zn2+移向Cu片；带负电荷离子移向Zn片，溶液中带电离子定向移动形成电流

内外电路形成闭合回路，电路中有电流通过便可向外供电。

此原电池所涉及到的反应是：    锌片：Zn-2e- = Zn2+  （氧化反应）                     

铜片：2H++2e- = H2  （还原反应）  

我们把锌片和铜片称为此原电池的两个电极

此原电池以Zn和稀硫酸反应为基础，将氧化反应和还原反应分别设置在两个电极上进行，从而产生了电流，实现了Zn和稀硫酸反应的化学能向电能的转化。

  由此我们得出了原电池的原理：

原电池以氧化还原反应为基础，将氧化反应和还原反应分别设置在两个电极上进行，从而产生电流，实现化学能转变为电能。

以上是理论分析，下面再用动画演示其变化过程，加深对原电池原理的理解。

过渡：我们可以通过原电池的两个电极上发生的反应来理解原电池的原理，人们把原电池的两个电极分别叫做正极和负极，在电极上进行的反应称为电极反应，下面我们讨论原电池的电极和电极反应

3、原电池的电极和电极反应

规定：原电池中电子流出的一极为负极，电子流入的一极为正极

负极：电子流出的一极，（在此电极上物质失电子）发生氧化反应

正极：电子流入的一极，（在此电极上物质得电子）发生还原反应

以Zn、Cu-稀H2SO4原电池为例表示出此原电池的电极反应和电池总反应

（由学生根据正负极的规定判断出此原电池的正负极）

负极：Zn-2e- = Zn2+

正极：2H++2e-=H2

将负极反应和正极反应相加，并消去电子就得到电池总反应：

Zn+2H+= Zn2++ H2

过渡：在书写电极反应时有一点需要特别注意，那就是准确判断出原电池的正负极，下面讨论原电池正负极的判断方法

（1）活泼金属作负极（由电极的活泼性判断）

（2）电子流出的一极为负极（由电子的流向判断）

（3）发生氧化反应的一极为负极（由发生反应的类型判断）

过渡：由以上我们知道了原电池的组成中需要有正负两个电极，那么它的构成还需要哪些条件？下面我们讨论构成原电池的条件

4、构成原电池的条件：

讨论以下装置是否能构成原电池：图略

【通过讨论】构成原电池的条件总结为：

（1）有活泼性不同的两个电极。

① 两种活泼性不同的金属

② 一种金属与一种能导电的非金属。

（2）两个电极（直接或间接）连接在一起，并插入电解质溶液中，形成闭和回路

（3）能自发地进行氧化还原反应

注意:三个基本条件相互联系，不能孤立、片面的看待某一个条件，核心是氧化还原反应。

根据以上我们总结出的构成原电池的条件判断下面一个装置是否能形成原电池，若能形成写出电极反应和电池总反应                    

提问：格林太太口中的电流究竟是怎么产生的？

格林太太口中两颗不同金属的假牙与口腔唾液中电解质形成了原电池，虽然产生的电流很微弱，但长时间刺激神经，导致人体生理系统紊乱，引发一系列病症。所以，格林太太应该将两颗假牙换成同一种材料。

过渡：我们说学以致用，下面请你根据所学的知识来设计一组趣味实验：

实验目的：使已取出电池的音乐卡发出响声

实验器材：连有导线的锌片、铜片，西红柿，已取出电池的音乐卡

实验方法：由同学们自己设计（提问）

设计思路：锌片、铜片可以和西红柿内的酸液形成原电池，向外供电进而带动音乐卡，使其发出响声。

下面我按照大家的设计方案做一下这个实验看能否成功。由于一个西红柿电池的电流可能会很微弱，所以我串联了3个西红柿，相当于3节电池。

由实验结果，证明大家的设计思路是正确的。这就是人们常说的水果电池。

小结：以上是本节课主要内容，学完本节课要求大家熟练掌握原电池原理，会应用原电池原理及其构成条件设计简单的原电池。

 [作业]

课本103页二.1、2、3