师:上课起立!同学们好!
生:老师好!
师:请坐。这节课我们来学习原电池。目前,大家对生活中的电池有哪些认识呢?哪位同学能说一说?
生:特斯拉的电动汽车使用的是锂电池。
师:好,锂电池。还有吗?
生:多数电池都属于有害垃圾,垃圾分类时需要特别处理。
师:很好。还有谁知道关于电池的其他认识?
生:很多电池不能充电,像5号电池、1号电池那种,属于一次性电池。
师:非常好,请坐。那有没有可以循环利用的电池呢?
生:刚才说到的锂电池就可以充电、循环利用。
师:大家对电池已经有了一些基本认识,通过本节课的学习,大家会对电池有更深刻的了解。现在,我给大家展示一组电池的构造图,大家观察一下,这些电池的构造有哪些共性?
生:都有正负极。
师:没错,那每个电池里只有正负极吗?还有什么呢?比如这个电池里有二氧化锰糊、氯化锌糊,这个里面有稀硫酸,还有这个里面有二氧化锰、锌粉和氢氧化钾。我刚才说的这些,是不是都属于化学物质?化学物质具有化学能,那么怎么让它变成电能呢?
生:通过化学反应。
师:对,要通过化学反应。那我们接着来看这些电池是怎么工作的,最初的电池又是如何产生电的呢?让我们一起走进伽伐尼的青蛙触电实验。18世纪80年代,一位叫路易吉·伽伐尼的医生做出了那个世纪最令人费解、也最为重要的发现。他发现用不同金属触碰青蛙腿会使其痉挛。刚才提到的青蛙触电实验,用两个不同金属触动青蛙时,能看到青蛙腿部出现抽搐现象。那么在化学实验室里,我们可不可以利用化学反应创造条件来产生电流呢?接下来给大家布置一个任务,请利用锌与稀硫酸的反应设计实验,创造条件产生电流。要求四个人一组,动手实验,实验过程中注意观察现象,并思考对现象的理解,之后找同学交流汇报。开始吧。
(学生进行实验)
师:做完实验的同学,把实验药品放回。我找同学来说说,在实验过程中看到了哪些现象,是怎么做的?哪组同学来说说利用锌和稀硫酸的反应做实验的过程?
生:首先,我们把锌片放到稀硫酸里面,发现锌片上会有气泡生成。接下来,把铜片和锌片同时放到稀硫酸里面,并且让它们平行放置。
师:平行放置后看到什么现象了?
生:看到锌片一直有气泡生成,铜片没有变化。
师:然后呢?
生:然后把它们下端接触以后再观察。
师:这时看到什么现象?
生:铜片上面也有气泡生成。最后,我们用导线把它们连起来,再接上电流表,发现电流表指针有偏转。
师:很好。我想问一下,为什么锌片、铜片下端接触以后,就想到用电流表连接,或者说看到铜片上有气泡,这和我们学过的知识相符合吗?毕竟铜和稀硫酸本身是不反应的,大家怎么考虑这个问题?
生:我觉得可能是因为有电子的转移,锌和稀硫酸反应有电子转移到铜片上。
师:非常好,请坐。因为我们推断有电子转移,所以才连接了电流表,看到整个过程有电流产生。那我想问同学们,刚才是把锌片、铜片同时插入稀硫酸,外接电流表。既然铜片不和稀硫酸反应,那把铜片拿出来,再看看现象,有人做这个实验吗?张敏峰,你们做了吗?现在大家做一下,把铜片拿出稀硫酸,把锌片插入稀硫酸,连接电流表,看看有没有现象。
(学生进行实验)
师:做完的同学可以收回实验器材。大家通过进一步实验发现,如果把铜片从稀硫酸里拿出来,就看不到电流了。像这种由化学能直接转化成电能的装置,就叫做原电池。也就是说,它必须有两个电极,两电极用导线连接并插入到电解质溶液当中,才能构成原电池,原电池是一种将化学能转化成电能的装置。
好,接下来请大家分析下面的问题,探究一下电流产生的原因。为什么刚才实验能产生电流呢?通过以下几个问题来看。第一个问题,本实验发生化学变化了吗?推测铜片表面产生的是什么气体?
生:发生了化学变化,铜片表面产生的是氢气。因为产生了新物质,所以发生了化学变化。
师:很好,请坐。我们再看第二个问题,氢气是由溶液中什么微粒产生的?
生:氢气是由稀硫酸中的氢离子产生的。
师:那么氢离子变成氢气的过程发生了怎样的变化呢?
生:发生了电子的转移。
师:具体是得电子还是失电子?由氢离子到氢气。
生:我认为应该是得电子。
师:好,请坐。我们继续看第三个问题,根据产生了电流及电子的定向移动,推测给氢离子的电子是哪方提供的?
生:根据电流,我觉得电子是由锌片提供给氢离子的。
师:好,请坐。因为锌是活泼金属,它和稀硫酸反应更容易失去电子。那我们继续思考,锌和氢离子分别发生了哪一种类型的化学反应呢?
生:锌发生的是氧化反应,失去电子;氢离子发生的是还原反应。
师:以上4个问题大家分析得都很到位。其实电流产生的原因就是电子的定向移动,也就是说要有得、失电子的反应发生。接下来,给大家布置一个任务,根据铜锌原电池的构成条件,利用我给的材料,四人一组完成电池的设计。提两个要求,一是实验过程中注意应用控制变量的思想;二是做水果电池时,柠檬是必选的,再从其他三个水果中任选一个,至少形成一组对照比较。开始动手实验,实验过程中有问题可以交流,实验结束先小组交流,之后班级汇报。
