《原電池原理》學案設計

姚金鳳

〔關鍵詞〕 原電池；學習目標；相關知

識；學習過程；練習檢測

〔中圖分類號〕 G633.8

〔文獻標識碼〕 C

〔文章編號〕 1004—0463（2009）

01（B）—0063—01

一、學習目標

1.知識目標

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

2.能力目標

學會主動參與自主探索性學習；動手收集、處理相關的信息資料并交流；能利用所學知識自制原電池，并能體驗成功；學會展示自己的創新成果。

3.德育目標

增強環保意識、節能意識；在開發利用化學新能源時能建立“綠色化學”的新理念。

二、相關知識復習

1.氧化還原反應的相關知識；

2.化學反應中的能量變化；

3.利用英特網搜索引擎，查找新型原電池的有關資料并相互交流。

三、學習過程

1.實驗觀察及問題提出

【實驗一】在一個容器中加入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，用導線連接靈敏電流計，觀察到無電流。

教師提出問題并與學生討論這兩種現象的原因。

【實驗二】在實驗一的裝置中分別插入一塊銅片、碳棒、鋁片等，并用導線連接成閉合回路，觀察有無電流產生。

【問題探究一】若銅片和鋅片不用導線連接就插入稀硫酸中，即可看到鋅片上有氣泡，而銅片上沒有；若連接，則鋅片上沒有，而銅片上有氣泡。

要求學生通過閱讀課本，查找資料，詢問、討論后予以解釋現象成因。教師要及時引導、鼓勵、肯定，并形成一致結論。

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

（結論二）在化學反應過程中，將化學能轉為電能的裝置就是原電池。原電池的原理是氧化還原反應。具體地說，由化學性質不同的兩個電極浸在同一電解質溶液中組成的原電池，需要判斷哪一個電極自身能夠自發地與電解液發生氧化或還原反應，若是均不能與電解液自發發生氧化或還原反應則不構成原電池。

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

【問題探究二】結合氧化還原反應知識和原電池反應特點，可以討論歸納出以下規律：

①由電極材料本身判斷：相對活潑金屬為負極，相對不活潑金屬或非金屬導體為正極。

②由氧化還原反應知識判斷：還原劑在負極反應，失去電子，發生氧化反應；氧化劑在正極反應，得到電子，發生還原反應。

③非氧化還原反應不能設計為原電池。

④電子由負極流向正極，電流方向由正極流向負極；電解質溶液中，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動。

【問題探究三】原電池的構成條件。

【實驗三】觀察下列實驗中兩極間有無電流：①Cu—Fe—CuCl₂溶液；②Al—Cu—酒精；③Fe—石墨—NaCl溶液。

【總結規律】將活潑性不同的兩個金屬電極或金屬與非金屬導體用導線連接，接觸電解質溶液，發生氧化還原反應，形成原電池。

2.知識應用及實驗創新

應用原電池原理及構成條件，利用身邊的材料，如鐵釘、導線、石墨、蘋果、洋芋等制成一個原電池，并實驗能否制作一個能夠產生連續穩恒電流的電池，使小燈泡發光，力圖通過實驗使學生體驗成功或挫折。

3.查找資料

要求學生在電腦室查找有關常用電池和新型電池的相關知識，內容包括原電池材料、工作原理、使用注意事項、電池壽命、廢舊電池的回收利用等。并讓其對查找到的資料進行分類、剪輯、下載、上傳主機、整理保存。教師評價后可制成網頁進行交流。

在這里，教師還要告訴同學們，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，電池中除含有汞、鉛等重金屬，還有酸、堿等電解質溶液，對人體和生態環境有不同程度的危害。所以，一方面我們應該把廢舊電池集中回收，然后由專門機構進行加工再利用；另一方面不要隨意丟棄廢舊電池，以免污染環境。

四、練習檢測

由師生共同編輯與原電池相關的習題并且進行練習檢測。