高中化学教学设计原电池的工作原理

　　原电池的工作原理
　　本节介绍化学能转化为电能的一种重要形式——电池。通过对学生熟悉的单液原电池和学生没有接触过的双液盐桥电池的对比探究实验，通过对比分析让学生明白可以通过尽可能减少副反应的方法使反应所释放的能量更加有效的向电能转化，更加深刻的认识到原电池原电池原理是将氧化反应和还原反应分开在两极进行。并介绍电池的正极、负极的概念、电极反应以及电池反应的概念，使学生对原电池的认识上升。通过学习可以使学生认识到，原电池是一种将化学能转化为电能的装置；原电池由两个电极以及连接两个电极的导体构成，电极包含电极材料和电解质溶液；在原电池中，两极上分别发生氧化反应和还原反应，从而产生电流。
　　宏观变式和微观探析
　　能运用电极反应式和定量计算等手段说明原电池的组成及其变化，能分析原电池中能量转化与物质性质关系。
　　变化观念和平衡思想
　　能从不同角度认识原电池反应，能运用对立统一思想和定性定量结合的方式揭示原电池原理的本质特征；能对具体物质的性质和化学变化做出解释或预测，能运用原电池原理分析说明生产、生活实际中的化学变化。
　　证据推理与模型认知
　　能对复杂的化学问题情境中的关键要素进行分析并能解释原电池原理或解决复杂的化学问题。
　　原电池的工作原理、电极反应式的书写、双液盐桥电池的设计
　　学生实验试剂和用品
　　【知识回顾】学生根据必修2学习内容完成学案上的问题。
　　1.原电池的概念：将 能转化为 能的装置。
　　2.构成原电池的条件：
　　（1）自发进行的 反应。
　　（2）电极 和电极 。
　　（3） 导体和 导体。
　　【投影】形形色色的电池
　　【联想质疑】
　　汽车等机动车往往需要配备电池，人造卫星、宇宙飞船等必须携带电池，人们在日常生活中也经常要使用电池……这些足以说明电池的重要作用。
　　现在，为满足人们生产和生活水平不断提高的需要，性能优异的新型电池相继出现，如锌银电池、锂电池、燃料电池等。那么，电池究竟是一种什么样的装置？他们在工作时，装置中发生了什么变化？
　　【板书】一.原电池的工作原理
　　【活动探究】探秘铜锌原电池
　　活动一：你认为图1—2—2所示装置是否能够构成原电池，将化学能转化为电能？请说明理由。
　　【投影介绍】盐桥中通常装有琼脂凝胶，内含氯化钾或硝酸铵。盐桥中的离子能够定向移动。通过盐桥可将两个相互隔离的电解质溶液连接起来，传导电流。
　　活动二：学生根据所给的实验用品，按装置(a)，完成实验并观察实验现象。完成学案相关内容。
　　活动三：学生根据所给的实验用品，按装置(b)，完成实验并观察实验现象。完成学案相关内容。
　　【投影】
　　【总结质疑】两套装置，检流计指针均发生偏转，说明均有电流产生，即发生了化学能转化为电能的过程，都形成了原电池。
　　【讨论】结合（a）、（b）装置的实验现象小组交流讨论以下问题
　　1.分析（a）（b）两个原电池各部分的作用，确定其电极反应物、电极材料和离子导体。
　　2.分析（a）（b）两个原电池的工作原理，写出电极反应式。
　　3.分析（a）（b）两个原电池，说明各自的优缺点。
　　【提问】（a）（b）两个原电池各部分的作用，电极反应物、电极材料和离子导体分别是什么？
　　【投影总结】
　　【展示】分析（a）（b）两个原电池的工作原理，写出电极反应式。（找学生板演）
　　【动画投影】两种装置形成原电池的原理，根据动画教师进行总结归纳两装置形成原电池的过程。
　　【投影】负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：Cu2++2e-=Cu 总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu
　　【思考交流】若用温度计测量溶液的温度，发现（a）装置溶液的温度略有升高，而（b）装置溶液的温度不变，试分析原因是什么？对比分析（a）（b）两个原电池，说明各自的优缺点。并将自己的想法在小组内进行交流。
　　【展示】分小组展示组内讨论结果
　　【总结】 (a)装置中，锌片和硫酸铜溶液直接接触，还有Cu2＋直接在锌电极上得电子被还原，部分化学能转化成热能。(b)装置中锌片和CuSO4溶液没有直接基础，CuSO4溶液中的Cu2＋不能移向锌片得电子被还原。
　　【投影】
　　【归纳】相同点：氧化还原反应原理；两个电极及电极反应；都能产生电流；外电路均是电子的定向移动， 内电路均是离子的定向移动。
　　不同点：单液电池Zn和Cu2+直接接触，两个半反应在同一区域进行，能量转化率低，电流强度弱不稳定，持续时间短。双液电池Zn和Cu2+不直接接触，两个半反应在不同区域进行，能量转化率高，电流强度大稳定，持续时间长。
　　【投影】原电池工作原理图示
　　【讲述】在原电池中，氧化还原反应是在两个电极上分别进行的。每个电极上或是发生失去电子的变化，或是发生获得电子的变化，分别相当于氧化还原反应的一半，这种反应称为半反应。在电极上进行的半反应叫做电极反应。电极反应式可以表示电极上物质的变化情况以及电子的转移情况。
　　原电池原理是将氧化反应和还原反应分开进行，还原剂在负极上失去电子发生氧化反应，电子流出通过导线流向正极，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应。在原电池中，正极上得电子数和负极上失电子的数目相同。原电池的两个电极反应组成电池的总反应，这个总反应叫做电池反应。
　　【归纳】原电池原理是将氧化反应和还原反应分开进行，还原剂在负极上失去电子发生氧化反应，电子通过导线流向正极，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应。
　　【迁移应用】学生完成学案迁移应用内容
　　【投影】根据学生完成情况投影展示正确答案，并进行点拨讲评。
　　【总结】
　　1.简单原电池电极方程式的写法：先写出总反应——离子反应的将总反应拆成离子方程式——根据化合价变化判断正负极和得失电子——写出电极反应式
　　2.原电池设计：根据氧化还原反应电子转移判断电极反应——根据电极反应选择电极反应物、电极材料、离子导体等。
　　【归纳提升】
　　1.原电池电极(正极、负极)的判断依据有多种。请根据表格归纳总结判断原电池正负极的依据。
　　2.有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。
　　(1)Zn发生____反应，是___极，电极反应式是________________________。
　　(2)Ag2O发生___反应，是__极，电极反应式是____________ 。
　　【投影】
　　【总结】已知总反应式，书写电极反应式放法
　　(1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物。
　　(2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。
　　(3)根据质量守恒配平电极反应式。
　　(4)复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式。
　　原电池的工作原理是本节教学的重点，在教学过程中主要注意以下几点：充分利用微观模型和动画课件帮助学生理解原电池的内外电路中微粒的运动状况和反应情况；利用好实验，使实验称为学生解决问题的重要工具，同时让他们在实验中获得感性认识。