《原電池的設(shè)計及應(yīng)用》課堂教學(xué)設(shè)計官林中學(xué)：張洪英[教學(xué)目標]知識與技能：復(fù)習(xí)鞏固原電池的構(gòu)成條件、工作原理，通過一系列設(shè)計制作原電池的活動，更深刻地認識原電池的構(gòu)造特點和工作原理，更熟練正確地書寫電極反應(yīng)式。通過設(shè)計對比實驗，探究出影響金屬腐蝕的因素，并從電化學(xué)腐蝕的角度提出金屬防腐的措施。過程與方法：學(xué)生動腦設(shè)計、動手制作各種原電池，同一實驗小組成員間的相互協(xié)作，不同組間相互競爭，提供展示作品的舞臺，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并在愉快的活動中更深刻地認識原電池的構(gòu)造特點和工作原理。情感、態(tài)度、價值觀：讓學(xué)生在設(shè)計活動中體味到知識的力量，運用知識可以改善我們的生活質(zhì)量，造福人類。[重點]各種原電池的設(shè)計和電極方程式的書寫[難點]影響金屬腐蝕的因素的探究[實驗用品]溶液：1mol/LCuSO4溶液、1mol/LZnSO4溶液、1mol/LH2SO4溶液、1mol/LNaOH溶液、1mol/LFeCl3溶液、1mol/LNaCl溶液、酒精電極材料：Fe棒1根、Cu棒1根、C棒2根、Zn片2片、Cu片2片、Mg條兩條、Al條1條其它：靈敏電流計、導(dǎo)線兩根、夾子兩個，250ml燒杯1個、小塑料水槽四只、膠頭滴管、洗瓶、塑料盆（廢液缸）、抹布、砂紙[教學(xué)過程][引入]首先，請大家來當一回醫(yī)生。[學(xué)生活動]一位同學(xué)朗讀病例：格林太太是一位漂亮、開朗、樂觀的婦女。當她開懷大笑的時候，就會露出兩顆很精致的牙齒：一顆是黃金的——這是她富有的標志；另一顆是不銹鋼的——這是一次車禍留下的。令人百思不得其解的，自從車禍以后，格林太太經(jīng)常頭痛、夜間失眠、整天心情煩躁，醫(yī)生絞盡了腦汁，格林太太的病情仍未好轉(zhuǎn)……[師問]你知道其中的奧妙？[生答]已經(jīng)滿足了構(gòu)成原電池的一般條件。1、兩活潑性不同的電極；2、有電解質(zhì)溶液；3、形成了閉合回路。處方是：換掉其中一顆牙。[設(shè)計活動1]根據(jù)這三條件，請大家用Cu、Zn、H2SO4溶液制作一個原電池，并檢測出電流。請問檢測電流需要用到什么？電流指針偏向電源的哪一極？那么我們就可以根據(jù)電流指針的偏向來確定原電池的正負極?，F(xiàn)在就請大家動手做一做，注意觀察實驗現(xiàn)象給出合理的解釋。[學(xué)生展示作品]最先完成的小組上來展示制作的原電池。同時口述出實驗現(xiàn)象。電流計指針偏向銅還是鋅？溶液中有何現(xiàn)象？[學(xué)生板練]寫出該原電池的正、負極的半反應(yīng)。[師問]根據(jù)半反應(yīng)可知，理論上只應(yīng)該在銅片上產(chǎn)生氣泡，現(xiàn)在鋅片上也產(chǎn)生氣泡了，如何解釋？（鋅片不夠純）[回顧總結(jié)]下面，我們再回顧一遍原電池的工作原理。略。簡單的說，原電池的工作原理相當于……理論上，任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以分割為兩半反應(yīng)，設(shè)計為原電池。[設(shè)計活動2]既然，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可以設(shè)計為銅鋅原電池，那么能否根據(jù)Zn+Cu2+=Zn2++Cu也來設(shè)計一個銅、鋅原電池呢?為什么？請大家思考并完成填空。[學(xué)生口述]相關(guān)問題[設(shè)計活動3]除以上兩反應(yīng)外,若保持電極材料不變，通過改變電解質(zhì)溶液,你能再設(shè)計一個銅.鋅原電池嗎?請大家思考后填空。[學(xué)生板練]請一位同學(xué)上來寫出總反應(yīng)。[學(xué)生口答]根據(jù)該反應(yīng)，回答選用的電解質(zhì)溶液和相應(yīng)的半反應(yīng)等。[設(shè)計活動4]在設(shè)計活動1中，我們已經(jīng)根據(jù)Zn+Cu2+=Zn2++Cu已經(jīng)設(shè)計出了銅、鋅原電池，若保持總反應(yīng)不變,通過改變電極材料,你能設(shè)計出別的原電池嗎？請大家思考后填空。[設(shè)計活動5]現(xiàn)在，我們拓寬范圍，請你利用所提供的試劑、材料設(shè)計各種原電池。（不能與前面的設(shè)計方案雷同，即避免重復(fù)前面的銅、鋅原電池和總反應(yīng)為Zn+Cu2+=Zn2++Cu的原電池）。請大家先思考，你可以寫出多少個總反應(yīng)，然后根據(jù)設(shè)計原電池。[學(xué)生板練]寫出總反應(yīng)。再請其他同學(xué)補充。[學(xué)生設(shè)計]反應(yīng)式比較多，任選其中三個來設(shè)計成原電池，完成以下填空。南面三組負責(zé)完成反應(yīng)1的設(shè)計，中間兩組反應(yīng)2的設(shè)計，背面三組完成反應(yīng)3的設(shè)計。每組一位同學(xué)口答出相關(guān)填空。[學(xué)生實驗]請大家動手試一試。CuSO4ZnCuCuSO4ZnCuZnSO4[觀察思考]請大家注意觀察右圖原電池，完成相應(yīng)填空。右圖原電池中:負極______負極反應(yīng)____________正極______正極反應(yīng)____________總反應(yīng)________________________[學(xué)生體驗活動]現(xiàn)在請大家根據(jù)這個構(gòu)造圖，制作該鹽橋電池，檢測出電流。[學(xué)生展示作品]電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)即可。[設(shè)計活動7]現(xiàn)在，我再給大家兩種電極材料：鎂和鋁，請大家用請用鎂、鋁作電極,設(shè)計一個原電池。先思考后完成填空。[學(xué)生實驗]請大家根據(jù)你的設(shè)計動手制作原電池。[學(xué)生展示作品]同時口述所選用的電解質(zhì)溶液，電流指針偏轉(zhuǎn)方向，根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向確定好正負極。[分析原電池]為什么負極是鎂（或鋁）？完成相應(yīng)填空。[學(xué)生展示作品]還有哪位同學(xué)制作的原電池跟剛才的不同？請上來展示一下！同時口述所選用的電解質(zhì)溶液，電流指針偏轉(zhuǎn)方向，根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向確定好正負極。[分析原電池]為什么負極是鎂（或鋁）？完成相應(yīng)填空。[小結(jié)]從以上兩種鎂、鋁原電池中,你對原電池負極的判斷有什么認識？[反思構(gòu)成條件]前面我們說構(gòu)成原電池的一般條件是要有兩活潑性不同的電極，那么，原電池一定要有活潑性不同的兩電極嗎？[學(xué)生回答]氫氧燃料電池的正負極都是碳棒。[教師演示實驗]電解水（硫酸為電解質(zhì)）制作氫氧燃料電池，然后斷開電源，把氫氧燃料電池的兩極與電流計相連，檢測出電流，再根據(jù)根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向確定好正負極，推斷原來所接外電源的正負極。[訓(xùn)練]1.今有2H2+O2===2H2O反應(yīng),以H2SO4溶液作導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成燃料電池,則負極應(yīng)通入___氣,正極通入___氣,電極反應(yīng)為:負極_______正極_________反應(yīng)后溶液的PH值_______2.如把H2SO溶液改為KOH4溶液作導(dǎo)電物質(zhì)，則電極反應(yīng):負極_____正極_____反應(yīng)后溶液的PH值_____3.如把H2改CH4，以KOH溶液作導(dǎo)電物質(zhì)則電極反應(yīng)為:負極________正極________總反應(yīng)式_________[學(xué)生回答]前兩題口答，第三題板練。[過渡]在前面實驗中，大家有沒有留意到不同的原電池產(chǎn)生的電流有大有小，這種差異傳達了什么信息？可以表示出原電池中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的速率。如果負極是活潑金屬，則可反映出金屬的消耗速率，也就是金屬被腐蝕的速率。金屬的腐蝕包括哪兩種？化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。其中又哪種最常見，也最嚴重？而金屬中使用最廣泛的莫過于鋼鐵了。由于鐵自身不能形成致密的氧化物薄膜，我國每年因腐蝕而損失的鐵占鋼材鐵年產(chǎn)量的十分之一，這是一個非常驚人的數(shù)目。那你知道影響鐵的電化腐蝕的因素有哪些嗎？現(xiàn)在就請大家設(shè)計方案，用實驗事實來說明影響鐵的電化腐蝕的因素有哪些？提示:設(shè)計幾組對比實驗,用電流大小來說明。[學(xué)生1展示實驗]同時說明實驗意圖。[學(xué)生2展示實驗]同時說明實驗意圖。[小結(jié)]1、電解質(zhì)溶液相同時，正極材料化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定，產(chǎn)生的電流越大，鐵的腐蝕也越嚴重。如：電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液負極正極電流大小Fe銅棒小碳棒大2、正極材料相同時，電流大小與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)（種類、濃度）有關(guān)。如Cu-Fe原電池電解質(zhì)溶液種類不同（或非電解質(zhì)）溶液電流大小原電池總反應(yīng)1mol/L硫酸溶液大Fe+2H+=Fe2++H21mol/LNaCl溶液小2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2酒精無電解質(zhì)溶液種類相同濃度不同電解質(zhì)溶液電流大小1mol/L硫酸溶液大極稀的硫酸溶液小[應(yīng)用]我們研究影響鐵的電化腐蝕的因素就是為了更好的防止金屬電化腐蝕，請你從電化學(xué)的角度說說如何防腐？[學(xué)生回答]1、原電池原理：犧牲陽極的陰極保護法；2、電解池原理：與電源負極相連的陰極保護法[問題解決]1、2、3[課后實