盐桥原电池
----原电池装置的优化探究
【知识目标】
1、在必修2的基础上,进一步学习原电池的工作原理,探究简单原电池的不足和改进。
2、通过探究引入盐桥原电池,理解构成盐桥原电池的条件,掌握电极反应式的书写。
3.了解盐桥原电池的功能与价值。
【过程及方法】
1、经历对化学能与电能转化的化学实验探究的过程,进一步理解探究的意义,学习科学探究的基本方法,提高科学探究的能力。
2、能对自已的探究学习过程进行计划、反思、评价和调控,提高自主学习化学的能力。
【情感与价值观】
1、发展学习化学的兴趣,乐于探究化学能转化成电能的奥秘,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界和奇妙与和谐。
2、体会化学科学对个人生活和社会发展的贡献,关注能源问题,逐步形成正确的能源观。
【教学重点】
盐桥原电池的功能与价值
【教学难点】
由简单原电池到盐桥原电池的优化探究
【教学方法】实验探究、多媒体辅助教学
【教学用具】实验仪器:灵敏电流计、烧杯、导线、盐桥
实验药品:锌片、铜片、CuSO4溶液、ZnSO4溶液
【教学过程】
【引入】【投影】:我们来看一下这个装置,这是我们已经认识的简单铜锌原电池,在以前的学习中我们重点掌握的是它的工作原理,但是同学们不难发现以下问题:
【发现问题】放电时:Zn片上有红色物质析出;时间稍长,电流就很快减弱。
断开后:Zn与CuSO4仍能继续反应。
【提出疑问】这是什么原因造成的呢?
【找出原因】Zn与CuSO4溶液直接接触而发生反应,导致向外输出电流强度减弱,当Zn片完全被Cu覆盖,不再构成原电池,无电流产生。
【师】对于这样的装置,实际生活中用它做电源,不但效率低,而且电流很快减弱,所以不适合实际应用。今天我们就介绍一种性能更好的原电池-----盐桥原电池。
【板书】盐桥原电池
【制定改进方案】在原有装置的基础上进行改进,设计成能产生持续稳定电流的盐桥原电池。
【师】通过刚才的分析,我们知道解决问题的关键在于如何避免 Zn和CuSO4 溶液直接接触反应,下面请同学们分组讨论来解决这个问题。
【学生探究一】如何避免Zn与CuSO4溶液直接接触反应
【投影】展示学生改进装置
ZnSO4溶液 CuSO4 溶液
【师】该装置能产生电流吗?我们通过实验验证一下
【师】演示实验
【投影】现象:电流表指针不偏转(无电流通过)
【师】是的,没有把ZnSO4溶液和CuSO4 溶液连通起来,形成闭合通路,那么,下面我们需要解决的问题是如何形成闭合回路。请同学们分组讨论。
【学生探究二】如何形成闭合回路
学生甲:用导线(一边为为锌线,一边为铜线)
学生已:不行,离子不可能通过导线,无法形成闭合回路。
【师】引导:离子在什么状态下可以自由移动?
学生丙:溶液中离子可以自由移动,应该用电解质溶液连通,
【师】:由于液体具有流动性,我们把琼胶和电解质溶液混合在一起装入U型管中,这个仪器我们称之为盐桥,把它放入两溶液中,就形成这样的的装置。该装置就是盐桥原电池。
【投影】加入盐桥的的装置
【投影】盐桥中通常装有含琼胶的饱和KCl溶液。
【师】下面我们来验证该装置能否产生电流。
【实验验证】提示注意观察电流表指针变化情况
【投影】实验现象:盐桥存在时,电流表指针偏转;取出盐桥,电流表指针不再偏转
【师】让我们继续注意电流表指针的变化(停顿)
【投影】随着时间的延续,能产生持续稳定的电流
【师】有盐桥存在为什么能产生持续稳定的电流呢?
【师】【投影】【分析与总结】
原电池放电时,负极锌失电子形成锌离子进入溶液,使硫酸锌溶液带正电,正极硫酸铜溶液中的铜离子获得电子使SO42-相对增多,使溶液带负电,阻碍电子从Zn极流向Cu极,当有盐桥存在,盐桥中的氯离子会移向硫酸锌溶液,钾离子会移向硫酸铜溶液,使两溶液均保持电中性,从而使原电