原電池

課前準備：學生課桌上放有盛稀硫酸的玻璃缸、電流汁、鋅片、銅片、導線。（兩人一組）]

[上課]

師：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研、日常生產(chǎn)中，常常使用哪些電池？××同學。[指定學生]

生（1）：蓄電池、干電池、溫差電池、氧化銀電池、高能電池等。

師：××同學[指生（1）]參加區(qū)里少年科技站活動，因此他解得很多，講得很好。

化學電池一般都是根據(jù)原電池原理制成的。為了更好地使用各種電池，并創(chuàng)造出更多更好的新電池，必須學習最簡單的電池，也就是學習原電池的構造和它的工作原時。[板書：一、原電池]化學反應時常伴隨著光、熱這樣一些現(xiàn)象�；瘜W反應是否有電流效應呢？如果有的話，電流又是怎樣產(chǎn)生的呢？我們一起做一個實驗，請大家把書翻到154頁（實驗5－3）。大家都經(jīng)過預習，具體操作不必多講，做實驗時請觀察三個現(xiàn)象，并認真思考產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因，也可適當?shù)卣归_一些討論。第一，鋅片、銅片平行插入盛有衡硫酸的玻璃缸里，仔細觀察鋅片上有沒有氣體？其次，拿導線把鋅片、銅片連接起來，再看一看銅片有沒有氣體產(chǎn)生？鋅片上現(xiàn)象有無變化？最后我們把鋅片、銅片連接一個電流計、看看電流計的指針有沒有偏轉？實驗結束以后，鋅片和銅片用自來水沖洗沖洗，放在塑料燒杯里。盛衡硫酸的玻璃缸仍放在桌子上。下面大家開始做實驗。[教師在黑板上畫上原有電池示意圖（圖1）]

[學生邊實驗邊開展討論；教師邊巡視邊進行個別指導。]

注意！連接電流計時，銅片上的導線接在電流計刻有正0．6處，鋅片上的導錢接在電池計刻有負的地方。[稍待片刻]好，全部結束，請大家迅速把鋅片、銅片用水沖洗一下，放在塑料燒杯里，玻璃缸、電流計、燒杯都放在桌子的正上方。

現(xiàn)在我們請同學匯報一下，在實驗時看到一些什么現(xiàn)象？××同學。[指定學生]

生（2）：看到鋅片上面有氣泡，用導線連接起來，銅片上有氣泡。

師：連接導線前后，鋅片和銅片的現(xiàn)象各有什么不同？

生（2）：連接導線前，鋅片上有氣泡，銅片上無氣泡；連接導線后，鋅片上氣泡減少，銅片上出現(xiàn)比較多的氣泡。

師：然后在導線中連接電流計，又看到什么現(xiàn)象？

生（2）：電流計的指針有一些偏轉。

師：鋅片、銅片插入稀硫酸中，鋅片有氣泡產(chǎn)生，銅片上沒有氣泡產(chǎn)生，這是什么原因？×××同學，[指定學生]你講講看。

生（3）：鋅的活動性大，所以有氣泡；銅的活動性小，所以沒有氣泡產(chǎn)生。

師：大家想想，這樣回答完整嗎？×××同學。[指定學生]

生（4）：在金屬活動性順序表中，鋅排在氫的前面，容易失去電子，能置換酸中的氫。

師：銅呢？

生（4）：銅排氫的后面，不能置換酸中的氫。

師：在金屬活動順序表中，鋅排氫的前面，鋅的化學性質(zhì)比氫活潑，鋅原子易失電子給硫酸溶液中的氫離子。鋅不斷溶解，鋅原子變成鋅離子，氫離子得到電子變成氫離子。兩上氫原子結合成氫分子，鋅片上有氣體即氫氣逸出。[板書]現(xiàn)在再考慮：為什么鋅片、銅片連接了導線以后，如果鋅片很純的話，鋅片上的氣泡很少。幾乎沒有，而銅片上的氣泡卻很多，什么道理？××同學。[指定學生]

生（5）：鋅被氧化成鋅離子進入溶液，溶液中的氫離子從銅片獲得電子，被還原成氫原子。

師：同學們能回家預習，很好。但回答問題要針對題意，經(jīng)過思考后用自己的語言來回答。大家看到銅片上氣泡很多，鋅片上氣泡少了，這是什么道理呢？××。[指定學生]

生（6）：鋅原子失電子變成鋅離子，電子通過導線流向銅片上，氫離子在銅片上得電子，變成氫原子再組成氫分子。銅片上有很多氫氣泡。

[評述：在這類探索性實驗中，操作并不困難，重要的是觀察現(xiàn)象要細微，否則無收獲。在觀察到現(xiàn)象后，分析電子的流動和轉移的路線是重要的課題。一定要讓學生得到如下結論：鋅片與稀硫酸接解反應時，電子是在鋅和氫離子之間直接轉換；而在鋅片用導線與插在稀硫酸時的銅片接連時，電子是由鋅片通過導線到達銅片后，在銅片上向氫離子轉移。在學生的回答中，有一句話最重要：“鋅原子失去的電子通過導線流到銅片上”，要特別強調(diào)。在電子通路得到控制后，原電池的使用才成為可能。]

師：鋅是比較活動的金屬，鋅片的鋅原子失電子變成鋅離子，溶解在溶液里。鋅原子失去電子通過導線流到銅片上，而溶液中的氫離子從銅片上得到電子變成氫原子，二年氫原子組成了氫分子。因此，在銅片上就有氣體出發(fā)。大家也可以考慮一下：鋅原子失電子變成二價鋅離子，氫離子得電子變成氫原子都是一些什么反應呀？×××同學。[指定學生]

生（7）：鋅原子失電子發(fā)生氧化反應，氫離子得電子發(fā)生還原反應。

師：鋅原子失去電子變二價鋅離子的反應為氧化反應；氫離子得電子變氫原反應是還原反應。在導線中連接了電流計，大家都看到電流計的指針有偏轉的。說明導線里有電流通過，考慮一下上述實驗裝置，怎么會產(chǎn)生電流的？電子流動的方向，又是怎樣的呢？請同學們討論。

生（8）：電流的產(chǎn)生是由于電子從鋅片流向銅片。

師：有誰補充？××[指定學生]

生（9）：因為鋅片上電子多，鋅片、銅片之間有電勢差

師：產(chǎn)生電流的根本原因是什么？

[評述：產(chǎn)生電流的根本原因，在化學里是無法弄明白的。學生回答的產(chǎn)生電勢差的事實，也是根本原因之一，如果學生在高中電學里已學過這個原理，教師可提醒一下。如果學生的尚未學到，則化學教師可以輕輕帶過，待學生到物理學習中再深究。這里，也許只需突出氧化－還原反應的自動變化。]

生（10）：鋅片上鋅原子發(fā)生氧化反應，銅片上的氫離子得電子發(fā)生還原反應，使導線中的電子從鋅片流向銅片。

師：鋅片、銅片上發(fā)生了氧化－還原反應，使電子從鋅片不斷地流向銅片而形成電流，這是上述裝置產(chǎn)生電流的根本原因。鋅比銅活動，容易失去電子，鋅片上的電子比銅片多，鋅片與銅片間有電勢差，電子從鋅片流向銅片。我們再看看上面的實驗裝置有什么特點？請大家翻開書，第155頁，第四行：“把化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置叫原電池�！蔽覀儎偛抛鰧嶒灥难b置就是原, 鋅、銅、衡硫酸組成的一個鋅銅原電池�，F(xiàn)在大家可以搞清楚了，什么是原電池。

原電池中電子流出的這一極稱為負極；原電池電子流入的這一極稱為正級。鋅、銅原電池中鋅和銅各是什么極？

生（集體）：鋅片是負極；銅片是正極。

師：鋅、銅原電池中，鋅片是電子流出的稱為負極，銅片是電子流入的稱為正極。負極鋅片，正極銅片，各發(fā)生什么反應？

生（集體）：負極鋅片上發(fā)生氧化反應；正極銅片上的H＋發(fā)生還原反應。

師：負極鋅片，電極鋅本身被氧化正極銅片，H＋在電極銅上被還原。鋅銅原電池中的電子，從負極鋅片流向正極銅片。

為了更好地學習原電池的工作原理，我們可以用電極方程式，表示原電池兩電極上所發(fā)生的反應。電極方程怎樣寫法呢？寫電極方程式時，[指黑板上所寫的電極方程式應寫清楚正極、負極；在電極后面括一個括號，寫電極材料名稱；然后再書寫原子（分子）或離子的符號，以及得失電子的數(shù)目；最后配平并在反應物、生成物的符號間寫等號。]

[評述：電極方程式的書寫一定要規(guī)范，這有利于鞏固對電極反應的氧化還原本質(zhì)的理解。]

[教師將放有的盛稀硫酸的玻璃缸，硫酸銅溶液的玻璃缸，酒精溶液的玻璃缸，鋅片、銅片、銀片、石墨棒以及導線的示教盤和大型電流計擺在講臺上。]

師：下面我再來做幾個實驗，請大家仔細觀察。這是鋅片、石墨棒，在玻璃缸里的是稀硫酸[出示實物]，現(xiàn)在如果我把鋅片和石墨棒放在稀硫酸里，鋅片上有氣泡嗎？

生：有氣泡。

師：石墨棒上有氣泡嗎？

生：沒有。

師：現(xiàn)在我用一根導線，把鋅片和石墨棒連接起來。[教師演示]請×××同學[指定學生]代表大家來看一下，并向大家匯報看到的現(xiàn)象。

生（11）：鋅片上氣泡減少，石墨棒上有氣泡產(chǎn)生。

師：把電流計連接在鋅片和石墨棒中間[教師演示]，大家看看講臺上電流計指針，電流計指針發(fā)生偏轉。

下面我們做第二個實驗。這里有兩塊鋅片，玻璃缸里是稀硫酸[出示實物]把兩塊鋅片插入稀硫酸里[教師演示]，兩塊鋅片有什么現(xiàn)象？

生：都有氣泡。

師：如果在兩塊鋅片間，連接一電流計[教師演示]，大家看看，電流計的指針是否有偏轉？

生：沒有偏轉。

師：兩塊鋅片插入稀硫酸連接電流計，兩塊鋅片都有氣泡產(chǎn)生，電流計指針不發(fā)生偏轉。

下面我們做第三個實驗。這是一塊鋅片，這是一塊銀片，玻璃缸是硫酸銅溶液[出示實物]，把鋅片、銀片插入硫酸銅溶液中，放置片刻后，取出銀片[教師演示]，大家看看，銀片上有什么現(xiàn)象？

生（部分）：變暗了；（部分）：有暗紅色。

師：如果在鋅片、銀片中，連接一個電流計[教師演示]，大家看看，電流計的指針是否有偏轉？

生：有偏轉。

師：鋅片、銀片插入硫酸銅溶液，連接電流計，鋅不斷溶解，銀片有暗紅色物色析出，電流計指針發(fā)生偏轉。

最后一個實驗，也就是第四個實驗。這是一塊鋅片、一塊銅片，玻璃缸里是酒精溶液[出示實物]。

現(xiàn)在我們把鋅片和銅片插入酒精溶液[教師演示]，大家仔細觀察，有什么現(xiàn)象？

生：沒現(xiàn)象。

師：鋅片、銅片插入酒精溶液，鋅片、銅片都沒有現(xiàn)象。如果用導線把鋅片、銅片連接起來，鋅片、銅片上仍然沒有現(xiàn)象�，F(xiàn)在我在鋅片、銅片間， 連接一個電流計[教師演示]，大家看看，電流計指針是否有偏轉？

生：沒有偏轉。

師：鋅片、銅片插入酒精溶液，連接電流計，鋅片、銅片上沒有現(xiàn)象，電流計指針不發(fā)生偏轉。

現(xiàn)在請大家考慮：這四個實驗中，哪幾個既發(fā)生化學反應，又能產(chǎn)生電流？請×××同學回答。

生（12）：第一和第三。

師：第一和第三個實驗。既發(fā)生化學反應，又能產(chǎn)生電流，這些裝置是原電池；第二個實驗發(fā)生化學反應，但無電流產(chǎn)生；第四個實驗既不發(fā)生化學反應，也沒有電流產(chǎn)生，這些裝置都不是原電池。

現(xiàn)在請大家考慮：原電池由哪幾部分構成？每部分用什么材料？材料有什么要求？也就是說，請臧克家總結歸納一下，構成原電池要哪些條件？請×××同學講講看。

[評述：在了解原電池作用的 ，分析原電池的構造。而且，教師對構造的教學是通過四個實驗，讓學生自己去觀察、比較，然后獨立歸納出構成原電池的條件。這是教師在能力培養(yǎng)的要求下，作出的別具匠心的安排。學生在通過這一過程的教學后，不僅獲得了知識，也提高了學習能力。]

生（13）：第一是有兩種金屬；第二是有電解質(zhì)；第三有要導線。

師：是否一定是兩種金屬？

生（13）：也可以金屬和非金屬。

師：如果是兩種金屬，要求兩種怎樣的金屬？

生（13）：一種金屬在金屬活動順序中排氫前面；一種排在氫的后面。

師：原電池可由兩種活潑不同的金屬作電極，一種金屬比較活潑，一種金屬比較不活潑，這是相對比較來說的。兩種金屬不一定要一種排在金屬活動順序表氫前，一種排在氫后面。如兩種金屬都排在金屬活動順序表氫后面，只要活動性不同也就可以。當然也可以由一種金屬和一種非金屬作電極，非金屬主要是指石墨。如Zn-C是一種金屬和一種非金屬作電極；Zn－Ag是一種活潑的金屬與一種較不活潑的金屬作電極。兩電極必須插入電解質(zhì)溶液。注意！一定要溶液，電解質(zhì)溶液存在自由移動的離子，陽離子參加電極反應，如稀硫酸溶液中有自由移動的氫離子，H＋參加電極反應；硫酸銅溶液中有自由移動的銅離子，Cu2＋參加電極反應。[稍停]

現(xiàn)在總結一下，歸納一下：“構成原電池的條件”，請記錄：[學生記錄]第一，必須有活動性不同的兩種金屬，或金屬和非金屬作電極；第二，兩電極直接插入電解質(zhì)溶液；第三，正常工作的原電池兩電極，必須用導線連接起來。實驗一、三的裝置是原電池，它們完全符合構成原電池的三個條件。實驗二、四的裝置不是原電池。實驗二，兩塊鋅片是同種金屬，不符合必須要有活動性不同的兩種金屬作電極的條件；實驗四的酒精溶液是非電解持溶解，不符合兩電極必須插入電解質(zhì)溶液的條件。

下面請大家再進一步研究一下：（1）Zn、C、稀H2SO4，（2）Zn、Ag、CuSO4溶液－－這兩個原電池的工作原理。鋅片、石墨棒插入稀硫酸，用導線連接后，石墨棒上產(chǎn)生什么氣體？怎樣會產(chǎn)生的？鋅片上發(fā)生了什么變化？怎樣會發(fā)生的？××同學。[指定學生]

[評述：這里重復地研究原電池的工作原理，教學要求與前面是不同的。上課開始階段的研究，屬于識記水平，只讓學生識記一下，獲得初步理解；現(xiàn)在研究原電池工作原理，則要求學生從簡單應用，達到直接應用的學習水平。教師可以在觀察學生應用的現(xiàn)場，了解學生是否已經(jīng)真懂，而且可以對學生難免出現(xiàn)的一些錯誤，及時作出糾正。例如，在電解質(zhì)為硫酸銅溶液時，正極上究竟是什么物質(zhì)發(fā)生了還原反應，這是原理的應用。課堂上的條件很好，有實驗可以觀察，也有條件作理論分析，糾正學生錯誤是并不困難的。在這里，任課教師安排教學時，考慮得到周到，要求學生會操作，會口述和會正確書寫電極反應式，這類教學是很細膩的。]

生（14）：石墨棒上有氫氣產(chǎn)生，硫酸溶液中的氫離子，在石墨棒得到電子變成氫原子，兩個氫原子進一步變成氫分子。

師：這是什么反應？

生（14）：還原反應。

師：鋅片上發(fā)生什么變化呢？

生（14）：鋅不斷溶解。

師：鋅片上的鋅原子失去電子變?yōu)殇\離子，進入溶液。這是什么反應？

生（14）：氧化反應。

師：鋅、碳原電池中，哪個電極為正極？哪個電極為負極？×××同學。[指定學生]

生（15）：鋅片是負極，鋅片上有電子流出；石墨棒是正極，電子流入石墨棒。

師：鋅片、銀片插入硫酸銅溶液，用導線連接后，銀片上生成暗紅色物質(zhì)是什么？怎樣會產(chǎn)生的？鋅片上發(fā)生了什么變化？怎樣會發(fā)生的？×××同學。[指定學生]

生（16）：銀片上有銅產(chǎn)生，硫酸銅溶液中的銅離子，從銀片上得到電了，變成銅原子，銅附在銀片上。鋅不斷溶解，鋅片上鋅原子失電子變鋅離子，進入溶解。

師：負極鋅片上鋅原子失電子變成鋅離子，是什么反應？

生（集體）：氧化反應。

師：正極銀片上銅離子得到電子，變成銅原子，是什么反應？

生（集體）：還原反應。

師：下面請大家在紙上做練習。

在圖上標明正負極和電子轉移方向，寫出電極方程式。

師：我們分析一下，看看做得對不對。鋅是負極，銀是正極，電子從負極鋅片流向正極銀片，對嗎？

生（集體）：對。

師：負極鋅片，鋅原子失電子成鋅離子，正極銀片上氫離子得電子變成氧原子，結合成氫分子。對嗎？

生（集體）：不對。 [議論紛紛]

師：不對在什么地方？×××同學。[指定學生]

生（18）：正極銀片上，銅離子得電子變成銅原子。

師：實驗證明，正極銀片上有銅生成，從理論上來看，為什么是銅而不是氫氣呢？硫酸銅溶液中有較多的銅離子和極少量的氫離子，在金屬活動順序表中，銅排在氫后面，氫原子比銅原子容易失電子，而銅離子比氫離子容易得出電子，因此，應該銅離子得電子生成銅原子。[板書]

現(xiàn)在我們來總結一下原電池的化學原理。大家一起看書，第155頁第五行：“原電池電子流出的一極是負極（如鋅片），電極被氧化”。Zn、Cu原電池，負極是鋅片，而一般原電池負極是相對活潑的金屬，相對活潑的金屬的原子，容易失去電子，電子流出，電極本身被氧化。在書上鋅片邊上可寫上：“相對活潑的金屬”。再往下看：“電子流入的一極是正極H＋在電極上被還原�！盳n、Cu原電池，正極是銅片，H＋在正極上被還原，而一般原電池，正極是相對不活潑的金屬或非的石墨，電了通過導線流入正極，電解質(zhì)溶液中的陽離子，在正及得到電子被還原。大家在書上銅邊上寫上：“相對不活潑金屬或非的石墨”；氫離子邊上寫：陽離子。

原電池從外電路來看，電子從負極流向正極；從內(nèi)電路來看，負極金屬原子失去電子被氧化，正極陽離子得電子被還原。內(nèi)電路兩極上發(fā)生氧化－還原反應，外電路兩極電子定向流動，產(chǎn)生電流，化學能轉變?yōu)殡娔堋?/p>

回家認真復習原電池。預習金屬的腐蝕和防護。完成書面作業(yè) 160頁第一題和補充題：畫原電池的示意圖，標出正負極和電子流動方向，寫出電極方程式，并注意反應所屬類型。做實驗并進行思考，準備課堂討論：161頁第二題。今天中午和放學后開放實驗室，請大家自己選擇時間到實驗室做實驗。

[下課]

[ 附]板書

1．什么是原電池

2．權成原電池的條件

3．原電池的工作原理

[評述：這是一堂原電池概念的理論課。教學要求明白，教學過程 很有層次和節(jié)奏，貫徹了由表及里、由易到難的教學原則。而且，本堂課體現(xiàn)了學生是教學中的主體精神，實驗是由學生獨立進行或觀察的，結論是由學生自己得到的。把教學中大多采用的驗證性實驗，改為探索性實驗，把觀察實驗過程和抽象思維過程結合起來，有利于發(fā)展學生的能力。

在教學中，教師的主體任務是向學生提出問題、揭露矛盾、引導思考、組織活動（或實驗）、解答疑難和指引進一步學習的途徑。教師不能代替學生去學習。用“喂”和“填”的辦法進行教學，雖然可以使學生學起來輕易一些，但正因為輕易了，就妨礙了學生的鉆研精神的培養(yǎng)和自學能力的提高。本堂課的教學基本上避免了“代替學習”的舊模式。同時，也反對了所謂“放手讓學生自己去探索”，模糊教學的具體目標的做法，防止走向另一個極端。它保持了教師的主導作用和學生的主體地位的較好的統(tǒng)一。

學生在回答問題時，不可能十全十美，會出現(xiàn)一些曲折。在班級教學中，各個學生的學習能力不可能完全一致，教師要善于利用這些曲折去“借題發(fā)揮”，幫助一部分設疑、解難，使這些學生跟上全班水平。在教學中的一些“迂回”，有時對學習水平較高的學生也是需要的，可以使他們在“回旋”中培養(yǎng)再現(xiàn)性思維和創(chuàng)造性思維。在這個問題上，如何掌握“火侯”，這是教師的教學的教學藝術。本堂課的教學，在這方面似可更放手一些。

未來的文盲將不是那些不識字的人，而是沒有學會怎樣學習的人。]

原電池