原電池應用的實驗探究

原電池應用的實驗探究第一頁，共四十九頁。實驗器材實驗創(chuàng)新要點實驗教學內(nèi)容實驗教學過程使用教材實驗原理實驗教學目標實驗教學評價第二頁，共四十九頁。

本節(jié)課在教材中沒有直接呈現(xiàn)，以高二年級所使用教材（人教版

）選修4：第四章《電化學基礎》中第一節(jié)《原電池》知識為基礎，針對原電池應用而設計的實驗改進探究課。使用

教材高二學生已經(jīng)學習了原電池原理及應用的知識，具備較強的邏輯思維能力、理論分析能力和實驗探究能力，以及利用化學知識解決實際問題的能力。（一）教材分析（一）教材分析（一）教材分析（二）學情分析第三頁，共四十九頁。實驗儀器：

靈敏電流計，數(shù)字電流（電壓）表，導線，原電池容器，銅片，鋅片，鹽橋，濾紙，藥匙，發(fā)光二極管，小風扇，自制原電池隔膜。

實驗器材化學藥品：

硫酸銅溶液，硫酸鋅溶液，稀硫酸，二氧化錳，土豆，桔子，白醋。

第四頁，共四十九頁。（一）能使小風扇轉(zhuǎn)動的電池——“膜分池”雙液原電池

在帶鹽橋的Zn│ZnSO4║CuSO4│Cu的原電池中，用自制隔膜（多層濾紙隔膜）代替鹽橋?qū)纬胤殖呻p池，既達到分池分液的目的，又實現(xiàn)減小內(nèi)阻、提供更大的電流，使小風扇持續(xù)轉(zhuǎn)動，以達到應用目的。實驗創(chuàng)新要點（二）能使小風扇轉(zhuǎn)動、發(fā)光二極管發(fā)光的電池——多池串聯(lián)的輕便電池

電池做成片狀，可以增大電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積、減小電極間距離，增大電池電流。每片電池中銅作正極，鋅作負極，白醋作電解質(zhì)溶液。使用白醋作電解質(zhì)溶液不但電池效果好，而且比起稀硫酸更環(huán)保。二氧化錳的作用和干電池中是一樣的。三片電池疊加，就相當于三個電池串聯(lián)，可以增大電池電壓，以達到增大電池容量的目的。第五頁，共四十九頁。

（一）能使小風扇轉(zhuǎn)動的電池——“膜分池”雙液原電池

帶有鹽橋的Zn│ZnSO4║CuSO4│Cu的雙池雙液原電池雖然能量轉(zhuǎn)化率高、提供持續(xù)穩(wěn)定的電流，但由于鹽橋內(nèi)阻過大，提供電流較小，無法帶動小風扇轉(zhuǎn)動。因此用膜（多層濾紙隔膜）將單池分成雙池，兩池分別倒入ZnSO4、CuSO4溶液，鋅片插入ZnSO4溶液中作負極，銅片插入CuSO4溶液中作正極，這樣既達到分池分液、避免副反應發(fā)生的目的，又能減小內(nèi)阻，提供更大的電流，使小風扇持續(xù)轉(zhuǎn)動。實驗原理第六頁，共四十九頁。實驗原理（二）能使小風扇轉(zhuǎn)動、發(fā)光二極管發(fā)光的電池——多池串聯(lián)的輕便電池

“膜分池”雙液原電池雖然能使小風扇轉(zhuǎn)動，但是因電壓小，不能使發(fā)光二極管發(fā)光。為了得到容量大、體積小、攜帶方便的電池。把電池做成片狀，可以增大電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積、減小電極間距離，增大電池電流。每片電池中銅作正極，鋅作負極，白醋作電解質(zhì)溶液。使用白醋作電解質(zhì)溶液不但電池效果好，而且比起稀硫酸作電解質(zhì)溶液更環(huán)保。二氧化錳的作用和干電池中是一樣的。再把三片疊加，就相當于三個電池串聯(lián)，可以增大電池電壓，以達到增大電池的容量的目的。第七頁，共四十九頁。實驗教學目標情感態(tài)度與價值觀過程與方法知識與技能1、通過原電池的改進實驗及探究過程，體會科學探究方法與步驟。2、通過影響原電池電流大小因素的探究實驗，體驗科學探究的一般過程。3、通過實驗不斷總結、發(fā)現(xiàn)、歸納知識的要點，培養(yǎng)學生的思維能力和創(chuàng)造能力。1、通過對實驗及問題的自主探究，體驗科學探究的喜悅，發(fā)展學習化學的興趣。2、通過自主探究與交流互動，培養(yǎng)求真務實，勇于探索的科學態(tài)度。3、通過原電池的改進與制作培養(yǎng)學生環(huán)保意識。1、掌握兩種原電池的改進原理、方法、優(yōu)點及應用。2、掌握控制變量法在實驗探究中的應用。3、掌握影響原電池電流大小的因素及在電池改進中的應用。4、掌握實驗探究的一般方法。第八頁，共四十九頁。

本節(jié)實驗課主要內(nèi)容是原電池應用的實驗探究。是以原電池應用（帶動小風扇轉(zhuǎn)動、發(fā)光二極管發(fā)光）為目的，經(jīng)過實驗探究，改進了兩種原電池：一是帶動小風扇轉(zhuǎn)動的原電池——“膜分池”雙液原電池；二是帶動小風扇轉(zhuǎn)動、發(fā)光二極管發(fā)光的原電池——多池串聯(lián)輕便電池。實驗

教學內(nèi)容第九頁，共四十九頁。整節(jié)課圍繞“問題引導與學生自主探究（實驗）”逐步展開環(huán)節(jié)

1環(huán)節(jié)

2環(huán)節(jié)3環(huán)節(jié)4課堂小結升華提高情景導入激發(fā)興趣環(huán)節(jié)

5合作探究獲取新知學以致用回歸生活提升意識情感升華實驗

教學內(nèi)容（一）教學環(huán)節(jié)第十頁，共四十九頁。1、教學重點：（1）原電池的改進原理、方法、優(yōu)點及應用；

（2）影響原電池電流大小的因素；

（3）控制變量法在實驗探究中的應用。2、教學難點：

（1）利用“膜分池”法改進雙液原電池的原理和方法；

（2）影響原電池電流大小的因素在電池改進中的應用。實驗

教學內(nèi)容（二）教學重、難點第十一頁，共四十九頁。學法學生小組合作實驗探究學習法方法特點：民主開放、自主探究、分組討論、合作互助。教法實驗探究法模型建構法多媒體輔助教學法教師實驗引導法實驗

教學內(nèi)容（三）教法、學法分析（三）教法學法第十二頁，共四十九頁。內(nèi)容知識認知發(fā)展情景設置問題引導活動體驗教學思路五個環(huán)節(jié)實驗教學過程第十三頁，共四十九頁。教學過程[演示實驗]人體電流情景創(chuàng)設環(huán)節(jié)一第十四頁，共四十九頁。[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來【復習回顧】教學過程環(huán)節(jié)二合作探究，獲取新知（2）原電池的構成條件：有自發(fā)的氧化還原反應有兩個電極有電解質(zhì)溶液形成閉合電路將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。（1）原電池:第十五頁，共四十九頁。[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來【再現(xiàn)舊知】雙液原電池稀硫酸ZnCu

G①單液原電池硫酸銅ZnCu

G②硫酸銅ZnCuG硫酸鋅③教學過程思考：雙液原電池比單液原電池有何優(yōu)點？第十六頁，共四十九頁。轉(zhuǎn)動的小風扇【演示】一節(jié)七號干電池帶動能個小風扇轉(zhuǎn)動起來？教學過程情景創(chuàng)設提出問題：這些原電池能使小風扇轉(zhuǎn)動起來嗎？第十七頁，共四十九頁。[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來各小組根據(jù)所提供的實驗用品（銅片、鋅片、導線、原電池容器、鹽橋、硫酸銅溶液、硫酸鋅溶液、稀硫酸）連接原電池，觀察實驗現(xiàn)象。教學過程實驗探究1：小風扇能否轉(zhuǎn)動【分組實驗】第十八頁，共四十九頁。[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來教學過程實驗方案：實驗探究1：小風扇能否轉(zhuǎn)動學生連接的小風扇裝置實驗步驟：各小組根據(jù)所提供的實驗用品（銅片、鋅片、導線、原電池容器、鹽橋、硫酸銅溶液、硫酸鋅溶液、稀硫酸）用導線將小風扇和原電池串聯(lián)起來，觀察小風扇是否轉(zhuǎn)動，并記錄實驗現(xiàn)象。第十九頁，共四十九頁。[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來教學過程實驗現(xiàn)象：各小組設計出的原電池幾乎都不能使小風扇轉(zhuǎn)動。實驗探究1：小風扇能否轉(zhuǎn)動實驗步驟：各小組根據(jù)所提供的實驗用品（銅片、鋅片、導線、原電池容器、鹽橋、硫酸銅溶液、硫酸鋅溶液、稀硫酸）用導線將小風扇和原電池串聯(lián)起來，觀察小風扇是否轉(zhuǎn)動，并記錄實驗現(xiàn)象。第二十頁，共四十九頁。將單液原電池與小風扇接起來，并將銅片、鋅片插入CuSO4溶液中。教學過程【教師引導】[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來第二十一頁，共四十九頁。1、為什么有鹽橋的雙液原電池不能帶動小風扇？提出問題：教學過程2、為什么單液原電池，當減小兩極之間的距離時小風扇可以轉(zhuǎn)起來，當增大兩極之間距離時，小風扇停止轉(zhuǎn)動？3、什么因素主要影響了小風扇的轉(zhuǎn)動？[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來第二十二頁，共四十九頁?！痉纸M實驗】分別測在相同條件下，Cu-Zn單液、雙液原電池的電流、電壓。注意：Cu-Zn單液原電池電流和電壓不穩(wěn)定，可以記錄一個讀數(shù)范圍。教學過程Zn∣CuSO4∣CuZn∣ZnSO4‖CuSO4∣Cu電流（mA）～電壓（V）～實驗探究2：比較單液雙液原電池的電流、電壓實驗步驟：將兩種原電池分別與電流表串聯(lián)，觀察并記錄電流表示數(shù)。第二十三頁，共四十九頁。實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄：教學過程Zn∣CuSO4∣CuZn∣ZnSO4‖CuSO4∣Cu電流（mA）21.4～127.91.1電壓（V）0.81～0.971.06實驗結論：小風扇不能轉(zhuǎn)動的主要原因是雙液原電池產(chǎn)生的電流太小。Cu-Zn雙液原電池的電流比單液原電池的小。單液原電池電流雙液原電池電流、電壓實驗探究2：比較單液雙液原電池的電流、電壓實驗現(xiàn)象：單液原電池電壓第二十四頁，共四十九頁。教學過程[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來Zn∣CuSO4∣CuZn∣ZnSO4‖CuSO4∣Cu電流（mA）21.4～127.91.1電壓（V）0.81～0.971.06提出問題：1、為什么其他條件相同時，雙液原電池的電流比單液的要??？2、影響Cu-Zn原電池電流大小的因素有哪些？實驗數(shù)據(jù)記錄：實驗探究2：比較單液雙液原電池的電流、電壓第二十五頁，共四十九頁。實驗探究3：影響Cu-Zn原電池電流大小的因素

在其他條件一定時，影響Cu-Zn原電池電流大小的因素可能有：兩電極之間的距離；電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積。1、提出假設控制變量法教學過程[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來【分組實驗】第二十六頁，共四十九頁。實驗步驟:

2、實驗探究對于原電池Zn∣H2SO4∣Cu：其他條件不變，改變銅片和鋅片兩之間的距離測電流的變化；改變銅片和鋅片與電解質(zhì)溶液的接觸面積測電流的變化。教學過程實驗探究3：影響Cu-Zn原電池電流大小的因素實驗現(xiàn)象:

[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來【分組實驗】

在其他條件一定時，減小兩個電極之間的距離可以增大原電池的電流；增大電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積可以增大原電池的電流。學生活動:

第二十七頁，共四十九頁。教學過程3、實驗結論：要想使原電池提供較大的電流，可以采取減小兩極之間的距離、增大電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積的方法。實驗探究3：影響Cu-Zn原電池電流大小的因素[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來提出問題：根據(jù)以上結論，怎樣才能設計一套能使小風扇持續(xù)轉(zhuǎn)動的原電池？【分組實驗】第二十八頁，共四十九頁。教學過程2、有何方法既能分池分液以達到提供持續(xù)電流的目的，又能保證不增大原電池的內(nèi)阻？1、為什么其他條件相同時，雙液原電池的電流比單液的要??？鹽橋內(nèi)阻大、兩電極之間的距離大，導致電流較小。思考：[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來第二十九頁，共四十九頁。

實驗步驟：電極插入兩瓣分開的橘子，觀察電流表讀數(shù)，再將兩瓣桔子放在一起，觀察電流表讀數(shù)。教學過程【分組實驗】[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來實驗探究4：來自兩瓣桔子電池的啟示無電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生第三十頁，共四十九頁。

實驗現(xiàn)象教學過程【分組實驗】[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來實驗探究4：來自兩瓣桔子電池的啟示

實驗結論分開的兩瓣桔子所連的電流表無讀數(shù)，挨著放在一起的電流表有讀數(shù)。因為兩瓣桔子間有膜，電解質(zhì)離子可以通過膜進入到另一瓣桔子中。第三十一頁，共四十九頁。提煉模型果汁(含電解質(zhì)溶液)ZnCu

G膜膜分池教學過程產(chǎn)生電流膜的作用[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來實驗探究4：來自兩瓣桔子電池的啟示第三十二頁，共四十九頁。硫酸銅ZnCuG硫酸鋅實驗現(xiàn)象ZnCu

G膜硫酸鋅硫酸銅教學過程【原電池改進1】“膜分池”雙液原電池經(jīng)驗證，小風扇可以持續(xù)轉(zhuǎn)動數(shù)個小時。實驗方案實驗結論：膜分池法改進的原電池可以提供持續(xù)穩(wěn)定的、較大的電流。[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來小風扇轉(zhuǎn)動了第三十三頁，共四十九頁。ZnCu

G膜硫酸鋅硫酸銅教學過程【小結】“膜分池”雙液原電池實驗改進原理：[探究活動1]如何使小風扇轉(zhuǎn)起來帶有鹽橋的雙池雙液原電池能量轉(zhuǎn)化率高、提供持續(xù)穩(wěn)定的電流。但由于鹽橋內(nèi)阻過大，提供電流較小，無法帶動小風扇轉(zhuǎn)動。因此用膜（多層濾紙隔膜）將單池分成雙池，兩池分別倒入ZnSO4、CuSO4溶液，鋅片插入ZnSO4溶液中作負極，銅片插入CuSO4溶液中作正極，這樣既達到分池分液、避免副反應發(fā)生的目的，又能減小內(nèi)阻，提供更大的電流，使小風扇持續(xù)轉(zhuǎn)動。實驗改進目的：使雙液原電池能提供更大的電流。第三十四頁，共四十九頁。思考：生活中的鋰電池隔膜的作用

鋰電池的結構中，隔膜的性能決定了電池的界面結構、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性。隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能。一般采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜。教學過程第三十五頁，共四十九頁。[探究活動2]如何使發(fā)光二極管亮起來教學過程思考：ZnCu

G膜硫酸鋅硫酸銅

“膜分池”法改進的原電池裝置能否使發(fā)光二極管發(fā)光？提出問題：你能設計出一個能使發(fā)光二極管亮起來的原電池嗎？第三十六頁，共四十九頁。來自生活中電池的啟示電動車電瓶兒童玩具中的電池盒將多個原電池串聯(lián)起來。教學過程你有何啟發(fā)？[探究活動2]如何使發(fā)光二極管亮起來第三十七頁，共四十九頁。將多個原電池串聯(lián)起來，并連接發(fā)光二極管。實驗現(xiàn)象實驗結論：多池串聯(lián)的原電池電壓會增大，可以使發(fā)光二極管亮起來。將多個土豆串聯(lián)起來，并連接發(fā)光二極管教學過程發(fā)光二極管亮起來了。發(fā)光二極管亮起來了。實驗步驟[探究活動2]如何使發(fā)光二極管亮起來實驗探究5：多池串聯(lián)電池能否使二極管發(fā)光【分組實驗】第三十八頁，共四十九頁。教學過程根據(jù)前面原電池的改進，你有何啟發(fā)？能否設計出一個既能使小風扇轉(zhuǎn)動起來，又能使發(fā)光二極管亮起來的原電池？提出問題：溫馨提示：知識遷移能力提升要想所設計的電池能提供持續(xù)的、較大的電流，就要考慮影響原電池電流大小的兩個因素：減小兩極之間的距離、增大電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積。第三十九頁，共四十九頁。教學過程【原電池改進2】：能使小風扇轉(zhuǎn)動、二極管發(fā)光的多池串聯(lián)輕便電池先放一片鋅片，再給鋅片上放一片相同大小的濾紙，給濾紙上滴幾滴醋、灑些MnO2粉末，再蓋上一片相同大小的銅片。重復做三個這樣的電池，并將這三個電池按相同的方向疊加在一起。分別連接小風扇和發(fā)光二極管。觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

【教師引導】[探究活動2]如何使發(fā)光二極管亮起來學生活動實驗步驟：第四十頁，共四十九頁。教學過程實驗現(xiàn)象：小風扇也能持續(xù)轉(zhuǎn)動,發(fā)光二極管也亮了。[探究活動2]如何使發(fā)光二極管亮起來教師演示【原電池改進2】：能使小風扇轉(zhuǎn)動、二極管發(fā)光的多池串聯(lián)輕便電池第四十一頁，共四十九頁。教學過程思考：

為什么三片電池疊加后就能使發(fā)光二極管發(fā)光？[探究活動2]如何使發(fā)光二極管亮起來實驗改進目的：【小結】能使小風扇轉(zhuǎn)動、二極管發(fā)光的多池串聯(lián)輕便電池使電池容量大、體積小、攜帶方便。實驗改進原理：每片電池中銅作正極，鋅作負極，白醋作電解質(zhì)溶液。做成片狀可以增大電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積、減小電極間距離，增大電池電流；三片疊加就相當于三個電池串聯(lián)，可以增大電池電壓。白醋充當電解質(zhì)溶液比稀硫酸更環(huán)保。通過實驗，把課本上的知識應用到實際生活當中。第四十二頁，共四十九頁。2、鋅錳干電池中二氧化錳的作用是什么？

鋅錳干電池中的二氧化錳是一種去極化劑。干電池工作時，鋅和氯化銨產(chǎn)生氫氣，附著在碳棒上面,在電極附近產(chǎn)生相當大的電壓降，使路端電壓降低，產(chǎn)生極化作用，在干電池中加入二氧化錳吸收正極放出的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。教學過程1、生活中鋅錳干電池的設計原理是什么？思考：生活中的鋅錳干電池環(huán)節(jié)三3、能否根據(jù)所學的知識設計一個干電池？第四十三頁，共四十九頁。廢電池對環(huán)境的危害電池中含有汞、鎘、鉛等有毒金屬。隨意