原电池工作原理探究实验设计

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1、原电池工作原理探究实验设计　　摘要：人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《化学》必修2，第二章化学反应和能量第二节化学能与电能的教学中，设计学生分组实验探究原电池的工作原理，充分调动和利用学生的好奇心和求知欲，设计层层试验和问题情境，使学生在自主实验、积极思考和讨论交流中自己发现问题、分析问题、解决问题。关键词：原电池；实验探究；氧化剂；还原剂；氧化还原反应提出问题：人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《化学》必修2，第二章化学反应和能量第二节化学能与电能教材安排实验2-4演示原电池的工作原理。教学实践证明：成品演示，事出突兀，学生难以接受；两极同

2、时产生气泡，干扰现象影响知识科学性。9根据新课标的要求，实施以探究为核心的多样化教学方式，先剖析“火力发电”原理及其能量转换过程，提出如何将化学能直接转化为电能，引出实验探究任务；接下来学生根据供选材料，设计实验装置图并进行分组实验、小组讨论。指导学生，通过实验探究和理解化学能转化为电能的原理，抽象出其氧化还原反应的实质，最终概括总结出原电池构成条件。实验设计：1、创设问题情境，引入课题【讲述】随着科学技术的发展和社会的进步，各种各样的电器不断进入现代社会，大大丰富和方便了我们的生活、学习、工作。大到宇宙飞船、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照

3、相机、电话、手机、助听器、电子手表、计算器、心脏起搏器，每一样电器无不需要电能。所需要的电能是如何转化释放出来的呢？【投影】多媒体呈现火电厂火力发电工作原理示意图和经过的能量转换程式。【讲述】燃烧反应就是还原剂燃料与氧化剂氧气之间的氧化还原反应。氧化还原反应实质在于氧化剂和还原剂之间发生了电子转移，引起旧化学键的断裂与新化学键的形成，同时伴随着发生了物质能量的变化。【设问】根据氧化还原反应的实质，若是将氧化剂和还原剂分别连接在导线的两端，导线上是否会有电子流过呢？2、学生分组实验探究9【实验用品】药品试剂：1摩尔/升的稀硫酸、1摩尔/升的氯化铁溶液、35%的氯化钠溶液

4、、铜片、铝片（砂纸打磨过）、铜导线、碳棒仪器：灵敏电流计、50毫升小烧杯、U形管（带胶塞）【装置设计图示】各小组结合实验选材纷纷画出装置连接图，主要有以下几种类型：【按图操作】每个小组按自己设计的装置图连接好仪器，加上药品。记录观察到的实验现象：无反应现象，电流计指针不偏转。【设问】上图装置中所选试剂之间都能发生氧化还原反应，为什么没有电子转移形成电流呢？【小组讨论】总结概括学生的讨论结果，主要表现为以下两种观点：观点一：氧化剂不跟还原剂接触就不可能发生反应。观点二：以上装置都没有构成闭合回路就不可能产生电流。【实验改进】（如下图）9依据上述学生讨论结果，各实验小组对

5、各自原来的装置进行改进。小组1～10依据观点一，把原来装置改变为上图（甲）或（乙）所示，进行实验。记录实验现象如下：装置（甲）电流计指针发生偏转，铝片和铜片上都有气泡生成；装置（乙）电流计指针也发生偏转。小组11～20依据观点二，把原来装置改变为上图（丙）或（丁）所示，进行实验。记录实验现象如下：（丙）装置电流计指针发生偏转；（丁）装置电流计指针不偏转，也没有气泡生成。【归纳并板书】原电池：把化学能转化为电能的装置叫原电池。2、设置阶梯式问题，引导学生探究思路。【设问】（1）、装置（甲）、（乙）、（丙）都产生电流，它们的外电路和内电路各有什么组成？（2）、装置（甲）、

6、（乙）、（丙）的内、外电路上的电流是怎样形成的？（3）、指出装置（甲）、（乙）、（丙）各自的电源，并说出各有那些物质组成。9（4）、认真分析装置（丁）有无电源？为什么铝片与稀硫酸之间不发生电子转移？【讨论交流】【总结归纳】（1）、外电路都有导线（包括部分导体）、用电器如电流计等组成，由电子的定向移动形成电流；内电路都由两种导体仅在一种电解质溶液中构成，内电路上由溶液中的离子定向移动形成电流。（2）、三装置都是由还原剂原子失去的电子沿导线传递到另一端，接触到溶液中远离还原剂的氧化剂离子发生还原反应，在导线上形成电流；同时，还原剂发生氧化反应生成阳离子溶解在溶液里，并发生

7、定向移动在溶液里形成电流。（3）、电源的组成装置（甲）：铜、铝两种金属片和稀硫酸共同组成，其中包括能够反应的氧化剂和还原剂。流出电子的一端铝片是负极，电子流入的一端铜片是正极。装置（乙）：碳棒、铝片和氯化铁溶液共同组成，其中包括能够反应的氧化剂和还原剂。流出电子的一端铝片是负极，电子流入的一端碳棒是正极。装置（丙）：碳棒、铜导线和氯化铁溶液共同组成，其中包括能够反应的氧化剂和还原剂。流出电子的一端铜片是负极，电子流入的一端碳棒是正极。9（4）、装置（丁）虽然构成回路，但是铜导线、碳棒和稀硫酸组合在一起不能发生氧化还原，不能构成电源；而铝片没有浸在溶液