4.1原电池 优质课教案 (人教版选修4)

CuSO 4 溶液 §4-1原电池

周口市商水县第二高中

【知识目标】

1、在必修2的基础上，进一步学习原电池的工作原理，探究简单原电池的不足和改进。

2、掌握盐桥原电池的工作原理和盐桥的作用。

3、形成完备的原电池概念，理解构成原电池的条件，掌握电极反应式的书写。

【过程与方法】

1、通过对化学能与电能转化的化学实验探究的过程，进一步理解探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究的能力。

2、能对自已探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习化学的能力。

【情感与价值观】

1、培养学习化学的兴趣，乐于探究化学能转化成电能的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。

2、体会化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题，形成正确的能源观。

【教学重点】

进一步理解原电池的工作原理，掌握盐桥原电池的工作原理

【教学难点】

盐桥原电池能够持续供电的工作原理

【教学方法】

实验探究、分组讨论、多媒体辅助教学

【教学用具】实验仪器：灵敏电流计、烧杯、导线、盐桥

实验药品：锌片、铜片、ZnSO 4溶液、CuSO 4溶液

【教学过程】

【引入】在必修Ⅱ我们已经认识了原电池，这节课我们将进一步的研究和学习

原电池。

【板书】 §4-1 原电池

【师】下面我们来回顾一下原电池的有关知识：

【投影】【复习回顾】（学生回答）

1、原电池的定义和反应实质：

原电池：利用氧化还原反应，把化学能转化为电能的装置

反应实质：能自发进行的氧化还原反应

2、构成条件 放热的氧化还原反应

有两个活泼性不同的电极（金属-金属或金属-非金属）

有电解质溶液或熔融的电解质

【投影】原电池装置

【师】原电池的反应现象是什么？(师生共答)

【投影】锌片逐渐溶解，铜片表面有红色物质析出，电流表指针发生偏转。【师】该原电池的电极反应式和总反应式如何书写？（学生回答）

【投影】3、原电池的电极反应式和总反应式

负极：锌片 Zn - 2e- = Zn2+

正极：铜片 Cu2+ + 2e- = Cu

总电极反应式：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu

【师】根据电极反应式和总反应式总结原电池的工作原理

【投影】4、原电池的工作原理

负极：失电子，发生氧化反应；电子流出，

正极：得电子，发生还原反应；电子流入。

【过渡】原电池的作用是把化学能转化为电能。对于电池来说，储电量越多，放电越久，越好，这个原电池持续供电一段时间后，会出现什么现象? 【投影】放电一小时后的铜锌原电池

现象：电流表的指针偏转角度逐渐变小；Zn表面逐渐被红色物质覆盖【探究】电流表的指针偏转角度逐渐变小且锌片上也有红色物质覆盖，为什么？【学生分组讨论】

【投影】由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，锌片失去的电子一部分经导线传递到铜片表面，另一部分电子直接传递给硫酸铜溶液中的Cu2+,铜在锌片表

面也析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。

【师】总结：通过讨论发现，由于Zn与CuSO

4

溶液直接接触，导致Cu在Zn极上也析出，使向外输出电流减弱，当锌极表面完全被铜覆盖后，液面下

变成了两个完全相同的电极，不再构成原电池，也就没有电流产生，不

能持续供电了。

【思考探究】如何改进才能得到持续稳定的电流？

【师】引导:通过刚才的分析，我们知道解决问题的关键在于避免Zn和CuSO

4

溶液

直接接触反应，下面请同学们分组讨论，如何解决这个问题。

【学生分组讨论】在原有实验基础上进行改进，设计成一个能产生持续稳定电

流的原电池。

【投影】展示学生改进装置

【师】下面我们通过实验验证一下能否产生持续稳定的电流

【师】演示实验：没有盐桥的原电池能否产生电流

【投影】现象：电流计指针不偏转（无电流通过）；且锌片和铜片上均无明显现象

【学生分组讨论】讨论装置的设计缺陷

【师】总结：分析可知本装置的缺陷在于没有把ZnSO

4和CuSO

4

溶液连通起来，

形成闭合通路。

【过度】俗话说遇河搭桥，如果在两溶液之间架起一座桥梁是否就能构成闭合回路，

产生电流？下面我们通过实验验证一下。

【演示实验】加入盐桥后的原电池

（提示注意观察电流表指针变化）

【投影】实验现象：电流表指针发生偏转；Zn片逐渐

溶解；只有铜片上析出红色物质；

【师】可见有此“桥”可以产生稳定电流，此“桥”

在化学上称为盐桥。该装置称为盐桥原电池。

【板书】一、盐桥原电池

【投影】盐桥：在U型管中装满含有琼胶的饱和KCl溶液。

【探究】有盐桥时，为什么能产生持续稳定的电流呢？

【师】看图分析：原电池放电时，负极，锌失电子形成锌离子，进入溶液，使硫酸锌溶液带正电，阻碍Zn2+继续进入溶液，正极，铜离子得电子，溶液2-相对增多，使硫酸铜溶液带负电，阻碍电子继续从Zn极流向Cu极。

中SO

4

当有盐桥存在时，盐桥中的氯离子移向硫酸锌溶液，钾离子移向硫酸铜溶液，使两溶液均保持电中性，从而使原电池产生持续稳定的电流。【师】那么盐桥的作用是什么呢？

【学生分组讨论】盐桥的作用

【板书】1、盐桥的作用

（1）连通两个电解质溶液，形成闭合回路；

（2）使两个溶液保持电中性，从而使氧化还原反应持续进行。

【投影】实验现象： Zn片逐渐溶解；只有铜片上析出红色物质；电流表指针发生偏转

【师】根据现象,请同学们写一下盐桥原电池的电极反应式和总反应式。

【板书】2、电极反应式

负极：锌片 Zn - 2e- = Zn2+

正极：铜片 Cu2+ + 2e- = Cu

总电极反应式：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu

【师】根据电极反应式，请同学们总结一下盐桥原电池的工作原理

【投影】3、盐桥原电池的工作原理：

负极：还原性较强的物质，失电子；发生氧化反应

正极；氧化性较强的物质，得电子；发生还原反应

外电路；电子由负极流向正极

内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极

【师】总结：和我们学过的简单原电池的工作原理基本相同，不同的是，原来是溶液中离子的定向移动，盐桥原电池是盐桥中离子的定向移动。

【课堂练习】

根据上述原理，为获得较长时间的稳定电流，如何将铜-锌-稀硫酸组成的

H2SO4溶液