原电池应用的实验探究

原电池应用的实验探究第一页，共四十九页。实验器材实验创新要点实验教学内容实验教学过程使用教材实验原理实验教学目标实验教学评价第二页，共四十九页。

本节课在教材中没有直接呈现，以高二年级所使用教材（人教版

）选修4：第四章《电化学基础》中第一节《原电池》知识为基础，针对原电池应用而设计的实验改进探究课。使用

教材高二学生已经学习了原电池原理及应用的知识，具备较强的逻辑思维能力、理论分析能力和实验探究能力，以及利用化学知识解决实际问题的能力。（一）教材分析（一）教材分析（一）教材分析（二）学情分析第三页，共四十九页。实验仪器：

灵敏电流计，数字电流（电压）表，导线，原电池容器，铜片，锌片，盐桥，滤纸，药匙，发光二极管，小风扇，自制原电池隔膜。

实验器材化学药品：

硫酸铜溶液，硫酸锌溶液，稀硫酸，二氧化锰，土豆，桔子，白醋。

第四页，共四十九页。（一）能使小风扇转动的电池——“膜分池”双液原电池

在带盐桥的Zn│ZnSO4║CuSO4│Cu的原电池中，用自制隔膜（多层滤纸隔膜）代替盐桥将单池分成双池，既达到分池分液的目的，又实现减小内阻、提供更大的电流，使小风扇持续转动，以达到应用目的。实验创新要点（二）能使小风扇转动、发光二极管发光的电池——多池串联的轻便电池

电池做成片状，可以增大电极与电解质溶液的接触面积、减小电极间距离，增大电池电流。每片电池中铜作正极，锌作负极，白醋作电解质溶液。使用白醋作电解质溶液不但电池效果好，而且比起稀硫酸更环保。二氧化锰的作用和干电池中是一样的。三片电池叠加，就相当于三个电池串联，可以增大电池电压，以达到增大电池容量的目的。第五页，共四十九页。

（一）能使小风扇转动的电池——“膜分池”双液原电池

带有盐桥的Zn│ZnSO4║CuSO4│Cu的双池双液原电池虽然能量转化率高、提供持续稳定的电流，但由于盐桥内阻过大，提供电流较小，无法带动小风扇转动。因此用膜（多层滤纸隔膜）将单池分成双池，两池分别倒入ZnSO4、CuSO4溶液，锌片插入ZnSO4溶液中作负极，铜片插入CuSO4溶液中作正极，这样既达到分池分液、避免副反应发生的目的，又能减小内阻，提供更大的电流，使小风扇持续转动。实验原理第六页，共四十九页。实验原理（二）能使小风扇转动、发光二极管发光的电池——多池串联的轻便电池

“膜分池”双液原电池虽然能使小风扇转动，但是因电压小，不能使发光二极管发光。为了得到容量大、体积小、携带方便的电池。把电池做成片状，可以增大电极与电解质溶液的接触面积、减小电极间距离，增大电池电流。每片电池中铜作正极，锌作负极，白醋作电解质溶液。使用白醋作电解质溶液不但电池效果好，而且比起稀硫酸作电解质溶液更环保。二氧化锰的作用和干电池中是一样的。再把三片叠加，就相当于三个电池串联，可以增大电池电压，以达到增大电池的容量的目的。第七页，共四十九页。实验教学目标情感态度与价值观过程与方法知识与技能1、通过原电池的改进实验及探究过程，体会科学探究方法与步骤。2、通过影响原电池电流大小因素的探究实验，体验科学探究的一般过程。3、通过实验不断总结、发现、归纳知识的要点，培养学生的思维能力和创造能力。1、通过对实验及问题的自主探究，体验科学探究的喜悦，发展学习化学的兴趣。2、通过自主探究与交流互动，培养求真务实，勇于探索的科学态度。3、通过原电池的改进与制作培养学生环保意识。1、掌握两种原电池的改进原理、方法、优点及应用。2、掌握控制变量法在实验探究中的应用。3、掌握影响原电池电流大小的因素及在电池改进中的应用。4、掌握实验探究的一般方法。第八页，共四十九页。

本节实验课主要内容是原电池应用的实验探究。是以原电池应用（带动小风扇转动、发光二极管发光）为目的，经过实验探究，改进了两种原电池：一是带动小风扇转动的原电池——“膜分池”双液原电池；二是带动小风扇转动、发光二极管发光的原电池——多池串联轻便电池。实验

教学内容第九页，共四十九页。整节课围绕“问题引导与学生自主探究（实验）”逐步展开环节

1环节

2环节3环节4课堂小结升华提高情景导入激发兴趣环节

5合作探究获取新知学以致用回归生活提升意识情感升华实验

教学内容（一）教学环节第十页，共四十九页。1、教学重点：（1）原电池的改进原理、方法、优点及应用；

（2）影响原电池电流大小的因素；

（3）控制变量法在实验探究中的应用。2、教学难点：

（1）利用“膜分池”法改进双液原电池的原理和方法；

（2）影响原电池电流大小的因素在电池改进中的应用。实验

教学内容（二）教学重、难点第十一页，共四十九页。学法学生小组合作实验探究学习法方法特点：民主开放、自主探究、分组讨论、合作互助。教法实验探究法模型建构法多媒体辅助教学法教师实验引导法实验

教学内容（三）教法、学法分析（三）教法学法第十二页，共四十九页。内容知识认知发展情景设置问题引导活动体验教学思路五个环节实验教学过程第十三页，共四十九页。教学过程[演示实验]人体电流情景创设环节一第十四页，共四十九页。[探究活动1]如何使小风扇转起来【复习回顾】教学过程环节二合作探究，获取新知（2）原电池的构成条件：有自发的氧化还原反应有两个电极有电解质溶液形成闭合电路将化学能转化为电能的装置。（1）原电池:第十五页，共四十九页。[探究活动1]如何使小风扇转起来【再现旧知】双液原电池稀硫酸ZnCu

G①单液原电池硫酸铜ZnCu

G②硫酸铜ZnCuG硫酸锌③教学过程思考：双液原电池比单液原电池有何优点？第十六页，共四十九页。转动的小风扇【演示】一节七号干电池带动能个小风扇转动起来？教学过程情景创设提出问题：这些原电池能使小风扇转动起来吗？第十七页，共四十九页。[探究活动1]如何使小风扇转起来各小组根据所提供的实验用品（铜片、锌片、导线、原电池容器、盐桥、硫酸铜溶液、硫酸锌溶液、稀硫酸）连接原电池，观察实验现象。教学过程实验探究1：小风扇能否转动【分组实验】第十八页，共四十九页。[探究活动1]如何使小风扇转起来教学过程实验方案：实验探究1：小风扇能否转动学生连接的小风扇装置实验步骤：各小组根据所提供的实验用品（铜片、锌片、导线、原电池容器、盐桥、硫酸铜溶液、硫酸锌溶液、稀硫酸）用导线将小风扇和原电池串联起来，观察小风扇是否转动，并记录实验现象。第十九页，共四十九页。[探究活动1]如何使小风扇转起来教学过程实验现象：各小组设计出的原电池几乎都不能使小风扇转动。实验探究1：小风扇能否转动实验步骤：各小组根据所提供的实验用品（铜片、锌片、导线、原电池容器、盐桥、硫酸铜溶液、硫酸锌溶液、稀硫酸）用导线将小风扇和原电池串联起来，观察小风扇是否转动，并记录实验现象。第二十页，共四十九页。将单液原电池与小风扇接起来，并将铜片、锌片插入CuSO4溶液中。教学过程【教师引导】[探究活动1]如何使小风扇转起来第二十一页，共四十九页。1、为什么有盐桥的双液原电池不能带动小风扇？提出问题：教学过程2、为什么单液原电池，当减小两极之间的距离时小风扇可以转起来，当增大两极之间距离时，小风扇停止转动？3、什么因素主要影响了小风扇的转动？[探究活动1]如何使小风扇转起来第二十二页，共四十九页。【分组实验】分别测在相同条件下，Cu-Zn单液、双液原电池的电流、电压。注意：Cu-Zn单液原电池电流和电压不稳定，可以记录一个读数范围。教学过程Zn∣CuSO4∣CuZn∣ZnSO4‖CuSO4∣Cu电流（mA）～电压（V）～实验探究2：比较单液双液原电池的电流、电压实验步骤：将两种原电池分别与电流表串联，观察并记录电流表示数。第二十三页，共四十九页。实验现象及数据记录：教学过程Zn∣CuSO4∣CuZn∣ZnSO4‖CuSO4∣Cu电流（mA）21.4～127.91.1电压（V）0.81～0.971.06实验结论：小风扇不能转动的主要原因是双液原电池产生的电流太小。Cu-Zn双液原电池的电流比单液原电池的小。单液原电池电流双液原电池电流、电压实验探究2：比较单液双液原电池的电流、电压实验现象：单液原电池电压第二十四页，共四十九页。教学过程[探究活动1]如何使小风扇转起来Zn∣CuSO4∣CuZn∣ZnSO4‖CuSO4∣Cu电流（mA）21.4～127.91.1电压（V）0.81～0.971.06提出问题：1、为什么其他条件相同时，双液原电池的电流比单液的要小？2、影响Cu-Zn原电池电流大小的因素有哪些？实验数据记录：实验探究2：比较单液双液原电池的电流、电压第二十五页，共四十九页。实验探究3：影响Cu-Zn原电池电流大小的因素

在其他条件一定时，影响Cu-Zn原电池电流大小的因素可能有：两电极之间的距离；电极与电解质溶液的接触面积。1、提出假设控制变量法教学过程[探究活动1]如何使小风扇转起来【分组实验】第二十六页，共四十九页。实验步骤:

2、实验探究对于原电池Zn∣H2SO4∣Cu：其他条件不变，改变铜片和锌片两之间的距离测电流的变化；改变铜片和锌片与电解质溶液的接触面积测电流的变化。教学过程实验探究3：影响Cu-Zn原电池电流大小的因素实验现象:

[探究活动1]如何使小风扇转起来【分组实验】

在其他条件一定时，减小两个电极之间的距离可以增大原电池的电流；增大电极与电解质溶液的接触面积可以增大原电池的电流。学生活动:

第二十七页，共四十九页。教学过程3、实验结论：要想使原电池提供较大的电流，可以采取减小两极之间的距离、增大电极与电解质溶液的接触面积的方法。实验探究3：影响Cu-Zn原电池电流大小的因素[探究活动1]如何使小风扇转起来提出问题：根据以上结论，怎样才能设计一套能使小风扇持续转动的原电池？【分组实验】第二十八页，共四十九页。教学过程2、有何方法既能分池分液以达到提供持续电流的目的，又能保证不增大原电池的内阻？1、为什么其他条件相同时，双液原电池的电流比单液的要小？盐桥内阻大、两电极之间的距离大，导致电流较小。思考：[探究活动1]如何使小风扇转起来第二十九页，共四十九页。

实验步骤：电极插入两瓣分开的橘子，观察电流表读数，再将两瓣桔子放在一起，观察电流表读数。教学过程【分组实验】[探究活动1]如何使小风扇转起来实验探究4：来自两瓣桔子电池的启示无电流产生有电流产生第三十页，共四十九页。

实验现象教学过程【分组实验】[探究活动1]如何使小风扇转起来实验探究4：来自两瓣桔子电池的启示

实验结论分开的两瓣桔子所连的电流表无读数，挨着放在一起的电流表有读数。因为两瓣桔子间有膜，电解质离子可以通过膜进入到另一瓣桔子中。第三十一页，共四十九页。提炼模型果汁(含电解质溶液)ZnCu

G膜膜分池教学过程产生电流膜的作用[探究活动1]如何使小风扇转起来实验探究4：来自两瓣桔子电池的启示第三十二页，共四十九页。硫酸铜ZnCuG硫酸锌实验现象ZnCu

G膜硫酸锌硫酸铜教学过程【原电池改进1】“膜分池”双液原电池经验证，小风扇可以持续转动数个小时。实验方案实验结论：膜分池法改进的原电池可以提供持续稳定的、较大的电流。[探究活动1]如何使小风扇转起来小风扇转动了第三十三页，共四十九页。ZnCu

G膜硫酸锌硫酸铜教学过程【小结】“膜分池”双液原电池实验改进原理：[探究活动1]如何使小风扇转起来带有盐桥的双池双液原电池能量转化率高、提供持续稳定的电流。但由于盐桥内阻过大，提供电流较小，无法带动小风扇转动。因此用膜（多层滤纸隔膜）将单池分成双池，两池分别倒入ZnSO4、CuSO4溶液，锌片插入ZnSO4溶液中作负极，铜片插入CuSO4溶液中作正极，这样既达到分池分液、避免副反应发生的目的，又能减小内阻，提供更大的电流，使小风扇持续转动。实验改进目的：使双液原电池能提供更大的电流。第三十四页，共四十九页。思考：生活中的锂电池隔膜的作用

锂电池的结构中，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。教学过程第三十五页，共四十九页。[探究活动2]如何使发光二极管亮起来教学过程思考：ZnCu

G膜硫酸锌硫酸铜

“膜分池”法改进的原电池装置能否使发光二极管发光？提出问题：你能设计出一个能使发光二极管亮起来的原电池吗？第三十六页，共四十九页。来自生活中电池的启示电动车电瓶儿童玩具中的电池盒将多个原电池串联起来。教学过程你有何启发？[探究活动2]如何使发光二极管亮起来第三十七页，共四十九页。将多个原电池串联起来，并连接发光二极管。实验现象实验结论：多池串联的原电池电压会增大，可以使发光二极管亮起来。将多个土豆串联起来，并连接发光二极管教学过程发光二极管亮起来了。发光二极管亮起来了。实验步骤[探究活动2]如何使发光二极管亮起来实验探究5：多池串联电池能否使二极管发光【分组实验】第三十八页，共四十九页。教学过程根据前面原电池的改进，你有何启发？能否设计出一个既能使小风扇转动起来，又能使发光二极管亮起来的原电池？提出问题：温馨提示：知识迁移能力提升要想所设计的电池能提供持续的、较大的电流，就要考虑影响原电池电流大小的两个因素：减小两极之间的距离、增大电极与电解质溶液的接触面积。第三十九页，共四十九页。教学过程【原电池改进2】：能使小风扇转动、二极管发光的多池串联轻便电池先放一片锌片，再给锌片上放一片相同大小的滤纸，给滤纸上滴几滴醋、洒些MnO2粉末，再盖上一片相同大小的铜片。重复做三个这样的电池，并将这三个电池按相同的方向叠加在一起。分别连接小风扇和发光二极管。观察并记录实验现象。

【教师引导】[探究活动2]如何使发光二极管亮起来学生活动实验步骤：第四十页，共四十九页。教学过程实验现象：小风扇也能持续转动,发光二极管也亮了。[探究活动2]如何使发光二极管亮起来教师演示【原电池改进2】：能使小风扇转动、二极管发光的多池串联轻便电池第四十一页，共四十九页。教学过程思考：

为什么三片电池叠加后就能使发光二极管发光？[探究活动2]如何使发光二极管亮起来实验改进目的：【小结】能使小风扇转动、二极管发光的多池串联轻便电池使电池容量大、体积小、携带方便。实验改进原理：每片电池中铜作正极，锌作负极，白醋作电解质溶液。做成片状可以增大电极与电解质溶液的接触面积、减小电极间距离，增大电池电流；三片叠加就相当于三个电池串联，可以增大电池电压。白醋充当电解质溶液比稀硫酸更环保。通过实验，把课本上的知识应用到实际生活当中。第四十二页，共四十九页。2、锌锰干电池中二氧化锰的作用是什么？

锌锰干电池中的二氧化锰是一种去极化剂。干电池工作时，锌和氯化铵产生氢气，附着在碳棒上面,在电极附近产生相当大的电压降，使路端电压降低，产生极化作用，在干电池中加入二氧化锰吸收正极放出的H2，防止产生极化现象。教学过程1、生活中锌锰干电池的设计原理是什么？思考：生活中的锌锰干电池环节三3、能否根据所学的知识设计一个干电池？第四十三页，共四十九页。废电池对环境的危害电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随意