高二化学教案：《原电池的工作原理》教学设计.docx

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1、高二化学教案：原电池的工作原理教学设计高二化学教案：原电池学案教学设计 本文题目：高二化学教案：原电池学案 第一节 原电池学案 学习目标： 1、 了解原电池原理; 2、 驾驭原电池正、负极的推断及构成原电池的条件; 3、 理解铜锌原电池的原理与结构，初步学会制作水果电池。 学习重点：原电池原理 学习难点：原电池设计 学习过程： 一、视察试验并思索问题 1.Zn与Cu插入稀硫酸的现象与说明(表1) 试验依次 金属 试验现象 说明或疑问(有关方程式) Zn、Cu单独插入稀H2SO4溶液 Zn片 Cu片 Zn、Cu导线连接后插入稀H2SO4 Zn片 Cu片 2.连接灵敏电流表后的现象(表2) 视察对

2、象 Zn片 Cu片 电流表指针 现象 说明或结论 二、原电池的组成与原理 1.电极名称的判定(表3) 判定依据 负极 正极 物理学规定 电流方向 电子流方向 现象 电流表指针 电极材料 化学 本质 电极反应 类型 2. 原电池反应与一般氧化还原反应的比较(表4) 比较内容 原电池反应 一般氧化还原反应 氧化反应发生部位 还原反应发生部位 电子传递形式 负极(失e-)正极(得e-) 还原剂氧化剂(干脆转移) 氧化还原本质 发生电子转移,反应过程电子守恒。 化学反应速率 能量转化形式 3.原电池的组成条件 内在条件： 外部条件： 三、课堂反馈题 1.下列装置中灵敏电流计上是否有电流通过?下列装置是

3、否为原电池?推断的依据是什么? 2.利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。 2.1909年爱迪生独创了镍铁碱性电池,其化学反应原理如下: Fe+NiO2+2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2 ,请推断负极和正极,电解质溶液是什么? 尝试写出电极反应。 3.思索:右图金属片上是否有H2产生?灵敏电流计是否有电流?该装置是否为原电池?假如是原电池请写出电极反应和总反应;假如不是原电池请说出理由。 四、当堂达标练习： 1、将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B.甲中铜片是正极，乙中

4、铜片是负极 C.两烧杯中溶液的pH均增大 D.产生气泡的速度甲比乙慢 2、关于如图所示装置的叙述，正确的是 A. 铜是阳极，铜片上有气泡产生 B. 铜片质量渐渐削减 C. 电流从锌片经导线流向铜片 D.氢离子在铜片表面被还原 3、下列关于试验现象的描述不正确的是 A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B.用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌 C.把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快 高一化学教案：原电池原理及其应用教学设计 高一化学教案：原电池原理及其应用教学设计 一、

5、 学习目标 1、 驾驭原电池实质，原电池装置的特点，形成条件，工作原理 2、 了解干电池、铅蓄电池、锂电池、燃料电池 3、 了解金属的电化学腐蚀 二、 学问重点、难点 原电池原理、装置特点、形成条件、金属的电化学腐蚀 三、教学过程 引入： 你知道哪些可利用的能源?电池做为能源的一种，你知道 是怎么回事吗?它利用了哪些原理?你知道金属是如何生 锈的吗? 新授： 原电池原理及其应用 试验：4-15：将锌片插入稀硫酸中报告试验现象。 将铜片插入稀硫酸中报告试验现象。 将与铁锌铜片相互接触或用导线连接起来插入稀硫酸中报 告试验现象。 在中把锌片和铜片之间连上电流计，视察其指针的改变。 结论：锌片能和稀

6、硫酸快速反应放出H2 铜片不能和稀硫酸反应 铜片上有气体生成 电流计的指针发生偏转，说明在两金属片间有电流产生 结论：什么是原电池?(结论方式给出)它的形成条件是什么? 原电池定义:把化学能转化为电能的装置叫做原电池. 形成条件: 两个电极 电解质溶液 形成闭合电路 探讨：1、Zn|H2SO4|Cu形成装置后有电流产生，锌片上发生了什么 反应?铜片上发生了什么反应?(可以取锌片四周的溶液 用NaOH溶液鉴别;取铜片上生成的气体检验。) 结论：在锌片四周有锌离子生成;铜片上生成的是H2 探讨：可能造成此现象的缘由?俩金属片上的反应式的书写。 结论：在Zn上:Zn 2e- = Zn2+ 在Cu上:

7、2H+2e-= H2 Zn失去电子?流出电子?通过导线-?Cu-电解质中的离子获得电子 我们把： 流出电子的一电极叫负极; 电子流入的一极叫做正极 两极反应的本质：还是氧化还原反应，只是分别在两极进行了。 负极失电子 被氧化 ,发生氧化反应 正极得电子 被还原 发生还原反应 试验：分别用两个铜片和两个锌片做上述试验。 结论：两种状况下电流计不发生偏转，说明线路中无电流生成，铜 片上无气体生成。即两电极必需是活泼性不同的金属与金属 或金属与非金属(能导电) 高二化学原电池原理及其应用16第四章第四节原电池原理及其应用教学重点：原电池的化学工作原理；原电池的形成条件及电极反应式；电子流和电流的运动

8、方向；培育学生关切科学、探讨科学和探究科学的精神。教学难点：原电池的化学工作原理和金属的腐蚀。教学过程：复习提问化学反应通常伴有能量的改变，能量有那些转换（或传递）能量的形式？新课：3-4原电池原理及其应用学生试验，老师指导学生思索的问题（1）锌和稀H2SO4干脆反应的实质是什么？（2）插入铜丝接触到锌粒后，为什么在铜丝上出气泡？（3）铜丝上的电子由何处而来，出来的是什么气体？学生依据试验，建议探讨步骤：现象（易）说明（难）结论（难）一、原电池对比铜锌原电池与直流电源或干电池的试验，得出有关的电极名称，电流流淌方向，电子流淌方向等。电极反应：负极（锌片）Zn-2e=Zn2+（氧化反应）正极（铜

9、片）2H+2e=H2（还原反应）原电池反应：Zn+2H+=Zn2+H2定义：把化学能转变为电能的装置叫做原电池。原电池中：电子流入的一极是正极（较不活泼金属），电子流出的一极是负极（较活泼金属）。原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）。原电池组成：两块相连的活泼性不同的金属（或可以导电的其它材料）；电解质溶液（中学只局限活泼金属与电解质溶液能自发进行氧化还原反应的状况）。原电池形成电流的条件：两块相连的活泼性不同的金属（或可以导电的其它材料）与电解质溶液接触构成闭合回路。常常用做惰性电极材料的物质是Pt（铂）或C（石墨），如下图两个装置的电极反应是

10、相同的。说明：教学软件不能代替教学试验，不过可以在总结时用演示教学软件。练习推断下列装置那些能构成原电池，标出电极名称，写出电极反应。二、化学电源（老师可以布置课外文献检索，课堂时间有限，不行能涉及过多内容，局限于教材即可）1、干电池家庭常用电池。常见的是锌-锰干电池。如图：2、铅蓄电池目前汽车上运用的电池。铅蓄电池的构造是用含锑5%8%的铅锑合金铸成格板。PbO2作为阳极，Pb作为阴极，二者交替排列而成。电极之间充有密度为1.25%1.28%gcm-3的硫酸溶液。3、锂电池锂电池是一种高能电池，锂作为负极，技术含量高，有质量轻、体积小、电压高、工作效率高和寿命长等优点。常用于电脑笔记本、手机

11、、照相机、心脏起博器、火箭、导弹等的动力电源。4、新型燃料电池还原剂（燃料）在负极失去电子，氧化剂在正极得到电子。目前常见的有，氢气、甲烷、煤气、铝等燃料与空气、氯气、氧气等氧化剂组成的燃料电池。特点是能量大、运用便利、不污染环境和能耗少等。三、金属的腐蚀和防护（1）金属的腐蚀金属腐蚀是指金属或合金跟四周接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。析氢腐蚀（在酸性条件下）说明：析氢腐蚀备有Flash演示教学软件，请查阅或选用。钢铁在潮湿的空气中，钢铁表面吸附的水膜由于溶入二氧化碳，使H+增多。H2O+CO2H2CO3H+HCO3-构成的原电池：铁（负极）碳（正极）酸性电解质薄膜负极（铁）F

12、e2e=Fe2+（被氧化）正极（碳）2H+2e=H2（被还原）吸氧腐蚀（在弱酸性或中性条件下）说明：吸氧腐蚀备有Flash演示教学软件，请查阅或选用。钢铁在潮湿的空气中，钢铁表面水膜溶解了氧气。构成的原电池：铁（负极）碳（正极）电解质薄膜负极（铁）2Fe4e=2Fe2+（被氧化）正极（碳）2H2O+O2+4e=4OH-（被还原）析氢腐蚀和吸氧腐蚀往往同时发生，一般状况下，钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀。探讨析氢腐蚀或吸氧腐蚀钢铁表面水膜溶液的PH值会有什么改变？（2）金属的防护通过探讨探讨学习1、变更金属的内部组织结构。2、在金属表面覆盖爱护层。涂油脂、油漆，覆盖搪瓷、塑料，电镀、热镀、喷镀，在钢铁表

13、面形成致密而稳定的氧化膜。3、电化学爱护法。作业教材69页：一、二、三题课后探讨课题通过查找资料（包括上网）了解一种新型电池的具体化学原理和优缺点。（如海水电池、氢氧燃料电池、纽扣电池、锂电池等）高三化学教案：原电池教案教学设计 【要点扫描】 1.了解原电池工作原理及构成条件，能正确推断电极名称、电子流向、电流方向。会正确书写电极反应式及总反应方程式。 2.依据电极反应方程式，正确推断电解质溶液中离子的迁移方向和溶液的PH值改变。 3.了解常见化学电源的工作原理，了解新型化学电源 4.依据电极反应，理解原电池工作时基本定量关系。 【学问梳理】 一. 原电池 1.工作原理： 2.基本组成： 3.

14、构成条件： 4.原电池正负极的推断方法： 原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极。推断正极和负极的方法是： 5.电极反应式和总反应式的书写： 例。 已知下列原电池的总反应式，请写出其电极反应式，并归纳如何依据原电池的总反应式正确书写电极反应式。 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu 2Zn+4NH4Cl+4MnO2=Zn(NH3)4Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 【归纳】依据总反应式书写电极反应式的基本思路： 负极：还原剂 氧化产物(要不要介质参加?) 正极：氧化剂 还原产物(要不要介质参加?) 共享： (1) 若总反应式中没有H+参

15、与反应，则若一极消耗H+，另一极必定生成H+。 (2) 若总反应式中没有OH-参与反应，则若一极消耗OH-，另一极必定生成OH-。 (3) 氢氧不够，水来凑。 6.PH值改变： 二.常见化学电源 (1)一次电池：一次电池的活性物质消耗到肯定程度，就不能运用了。 如一般的锌锰电池： 碱性锌锰电池： (2)二次电池：二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复运用。 如铅蓄电池： (3)燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能干脆转化成电能的化学电池。它与一般化学电池不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的

16、电极本身不包含活性物质，它工作时，燃料和氧化剂连绵不断地由外部供应，在电极上不断地进行电极反应，生成物不断地被解除，于是电池就连绵不断地供应电能。 如氢氧燃料电池： a.电解质溶液为硫酸时：负极 ;正极 b.电解质溶液为强碱时：负极 ;正极 c.电解质溶液为水时： 负极 ;正极 如乙醇燃料碱性电池：负极 ;正极 小结：一次电池、二次电池、燃料电池的优缺点: 【典例精析】 例1.下列关于原电池的叙述，正确的是 ( ) A.构成原电池的正极和负极必需是两种活泼性不同的金属 B.电子从负极流向正极，电流从正极流向负极 C.在电解质溶液中，阴离子从负极向正极移动，阳离子从正极向负极移动 D.原电池工作

17、时，正极发生还原反应，负极发生氧化反应 解题体会： 例2.把铁钉和碳棒用铜线联接后，浸入0.01 mol / L的食盐溶液中，可能发生的现象是 A.碳棒上放出氯气 B.碳棒近旁产生OH- ( ) C.碳棒上放出氧气 D.铁钉上放出氢气 E.铁钉被氧化 解题体会： 例3.一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体：电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO3)晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是 A.在熔融电解质中，O2-由负极移向正极 B.电池的总反应是：2C4H10+13O2? 8CO2+10H2?O C.通入空气的一极是正级，电极反应为：O2+4e- 2

18、O2- D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e-+13O2- 4CO2+SH2O 解题体会： 【反馈练习】 1.下列各组金属和溶液，能组成原电池的是 ? ? A Cu、Cu、稀硫酸 B Zn、Cu、稀硫酸 C Cu、Zn、酒精 D Zn、Cu、CuSO4溶液 2.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+Zn2+Cu，该反应的原电池的组成正确的是 ( ) (A) (B) (C) (D) 正极 Zn Ag Cu Cu 负极 Cu Cu Zn Zn 电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl2 3.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样改变 (

19、 ) A 不变 B 先变小后变大 C 渐渐变大 D 渐渐变小 4.将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，并经过一段时间后，下列各叙述正确的是 ( ) A 负极有Cl2逸出，正极有H2逸出 B 负极旁边Cl?的浓度减小 C 正极旁边Cl?的浓度渐渐增大 D 溶液中Cl?的浓度基本不变 5.关于如图所示装置的叙述，正确的是 ( ) A 铜是阳极，铜片上有气泡产生 B 铜片质量渐渐削减 C 电流从锌片经导线流向铜片 D 氢离子在铜片表面被还原 6.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(

20、l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) ，下列说法错误的是 ( ) A 电池工作时，锌失去电子 B 电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq) C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D 外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 7.高铁电池是一种新型可充电电池，与一般高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为： 3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH 下列叙述不正确的是 ( ) A 放电时负极反应为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

21、B 充电时阳极反应为：Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O C 放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化 D 放电时正极旁边溶液的碱性增加 8.锂离子电池已经成为新一代好用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为 负极反应：C6Li-xe- C6Li1-x+x Li+ (C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料) 正极反应：Li1-xMO2+xLi+xe- LiMO2 (LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物) 下列有关说法正确的是 ( ) A 锂离子电池充电时电池反应为C6Li+Li1-xMO2 LiMO2+C6Li1-

22、x B 电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1 mol电子，金属锂所消耗的质量小 C 锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动 D 锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1-x+x Li+x e- C6Li 9.如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之平衡。当心地向烧杯中心滴入CuSO4溶液，片刻后可视察到的现象是 ( ) A 铁圈和银圈左右摇摆不定 B 保持平衡状况 C 铁圈向下倾斜 D 银圈向下倾斜 10.将等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，下列各图中产生H2的体积v(L)与时间t(min)的关系如图，其中正确的是 (

23、 ) 11.依据右图所示的装置，回答下列问题： (1) 铁片与铜片不用导线连接，现象是 ， 反应的化学方程式为 。 (2) 用导线把金属片连接起来，现象是 ， 电极反应式为：负极 ，正极 ， 反应的化学方程式为 。 12.(1)将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷(或氢气、一氧化碳等可燃性气体)和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的极是原电池的 ，该极的电极反应是 ，电池工作时的总反应的离子方程式是 。 (2)熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极助燃气，制得650下工作的

24、燃料电池，完成下列反应式：正极： ， 负极：2CO+2CO32-=4CO2+4e-。总反应： 。 (3)铅蓄电池(原电池)工作时，总反应为：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O由此可以推断。 A 原电池的电极材料： 正极 ; 负极 。 B 电极反应式：正极PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O， 负极电极反应式为 。 C 工作后，蓄电池里电解质溶液的pH(填“变大”“变小”或“不变”) 。 理由是 。 13.如右图所示组成一种原电池，试回答下列问题(灯泡功率合适)。 (1)电解质溶液为稀硫酸时，灯泡 (填“亮”或“不亮”，填“亮”做a题，填“不亮”做b题)。

25、a.若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为 ; Al电极上发生的反应为 。 b.若灯泡不亮，其理由为 。 (2)电解质溶液为NaOH溶液时，灯泡 (填“亮”或“不亮”，填“亮”做a题，填“不亮”做b题)。 a.若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为 ; Al电极上发生的反应为 。 b.若灯泡不亮，其理由为 。 14.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。 (1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为： Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是 以上反应是可逆反应 以上反应

26、不是可逆反应 充电时化学能转变为电能 放电时化学能转变为电能 A B C D (2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍锡电池可以使一平方米面积的耕地失去运用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严峻。这是因为 (3)另一种常用的电池是锂电池(很是一种碱金属元素，其相对原子质量为7，由于它的比容量(单位质量电板材料所能转换的电量)特殊大而广泛应用于心脏起搏器，一般运用时间可长达十年。它的负极用金属锂制成;电池总反应可表示为：Li+MnO2LiMnO2 试回答：锂电池比容量特殊大的缘由是 锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能运用电解质的水溶液?请用化学方程式表示其

27、缘由 15.由铜片、锌片和200mL稀H2SO4组成的原电池，当在铜片上共放出3.36L(标准状况)气体时，H2SO4恰好全部用完。(假设锌片不放出气体)求： (1)消耗锌的质量;(2)通过导线的电子数;(3)稀H2SO4的物质的量浓度。 原电池 第一课时 参考答案 典例精析 例1 BD 例2 BE 例3 BC 反馈练习 1.BD 2.C 3.C 4.D 5.D 6.C 7.C 8.BD 9.D 10.A 11.(1) Fe片溶解，四周有气泡逸出 Cu四周无明显现象 (2)Fe片溶解 Cu四周有气泡逸出 负极 Fe 2e- = Fe2+ 正极2H+ + 2e- = H2 Fe + 2H+ =

28、H2 + Fe2+ 12.(1) 负极 CH4 8e- + 10OH- = CO32- + 7 H2O CH4 + 2O2 +2OH- = CO32- + 3H2O (2) 2CO+ 2CO32-4e-=4CO2 2CO+O2=2CO2 (3)A. PbO2 Pb B. Pb-2e-+SO42-=PbSO4 C. 变大，在过程中消耗了H2SO4 13.(1)亮 a.Mg2e- = Mg2+ 2H+ + 2 e- = H2 (2)亮 a. 2H2O + 2e- = H2 +2OH- Al 3e- + 4 OH- = AlO2- + 2H2O 14.(1)B (2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液。 (3)锂的摩尔质量小 ：2Li+ZH2OLiOH+H2 15. 9.75g 0.3mol e- 0.75mol/L 第20页 共20页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页