新人教版高中化學(xué)選修4原電池教案

1、高中化學(xué)4.1原電池教案 新人教版選修4一、內(nèi)容及其解析1 .內(nèi)容：學(xué)習(xí)原電池概念、原理、組成及應(yīng)用2 .解析：要求學(xué)生了解化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化原理二、目標(biāo)及其解析1、目標(biāo)：了解原電池工作原理。掌握原電池正負(fù)極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式的書寫。2、解析：(1)通過從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)(2)通過練習(xí)，.讓學(xué)生掌握原電池正負(fù)極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式的書寫。三、教學(xué)問題診斷分析1、重點(diǎn)：初步認(rèn)識(shí)原電池概念、原理、組成及應(yīng)用。難點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價(jià)值。2、通過對(duì)原電池實(shí)驗(yàn)的研究，引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，以及

2、這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價(jià)值。四、教學(xué)過程【引入】電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛，使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱電力。例如，日常生活中使用的手提電腦、手機(jī)、相機(jī)、攝像機(jī)這一切都依賴于電池的應(yīng)用。那么，電池是怎樣把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪兀课覀冞@節(jié)課來一起復(fù)習(xí)一下有關(guān)原電池的相關(guān) 內(nèi)容。【板書】§ 4.1原電池一、原電池實(shí)驗(yàn)探究1799年意大CuZnn3講：銅片、鋅片、硫酸都是同學(xué)們很熟悉的物質(zhì)，利物理學(xué)家-伏打留給我們的歷史閃光點(diǎn)！實(shí) 驗(yàn) 步 驟現(xiàn)象1、鋅片插入稀硫酸2、銅片插入稀硫酸3、鋅片和銅片上端連接在一起插入稀硫酸【實(shí)驗(yàn)探究】(銅鋅原電池)【問題探究】1、鋅片和銅片分別插入稀硫酸

3、中有什么現(xiàn)象發(fā)生？2、鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，現(xiàn)象又怎樣？為什么？3、鋅片的質(zhì)量有無變化？溶液中c (H+)如何變化？4、鋅片和銅片上變化的反應(yīng)式怎樣書寫？5、電子流動(dòng)的方向如何？講：我們發(fā)現(xiàn)檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，說明產(chǎn)生了電流，這樣的裝置架起了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的橋梁，這就是生活中提.供電能的所有電池的開山 鼻祖-原電池?！景鍟?1)原電池概念：學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。問：在原電池裝置中只能發(fā)生怎樣的化學(xué)變化？學(xué)生：Zn+2H+=Zn2+HJ講：為什么會(huì)產(chǎn)生電流呢？答：其實(shí)鋅和稀硫酸反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，有電子的轉(zhuǎn)移，但氧化劑和還原劑熱運(yùn)動(dòng)相遇發(fā)生有效碰撞電子轉(zhuǎn)移時(shí)，由于分子熱運(yùn)

4、動(dòng)無一定的方向，因此電子轉(zhuǎn)移不會(huì)形成電流，而通常以熱能的形式表現(xiàn)出來，激烈的時(shí)候還伴隨有光、 聲等其他的形式的能量。 顯然從理論上講，一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，若能設(shè)法使氧化與還原分開進(jìn)行，讓電子的不規(guī)則轉(zhuǎn)移變成定向移動(dòng)，便能形成電流。所以原電池的實(shí)質(zhì)就是將氧化還原的電子轉(zhuǎn)移變成電子的 定向移動(dòng)形成電流。（2）實(shí)質(zhì)：將一定的氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動(dòng)。即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電 能的形式釋放。問：那么這個(gè)過程是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？我們來看原電池原理的工作原理。（3）原理：（負(fù)氧正還）問：在鋅銅原電池中哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得到電子？學(xué)生：活潑金屬鋅失電子，氫離子得到電子問：導(dǎo)線上有電流產(chǎn)

5、生，即有電子的定向移動(dòng)，那么電子從鋅流向銅，還是銅流向鋅？ 學(xué)生：鋅流向銅講：當(dāng)銅上有電子富集時(shí)，又是誰得到了電子？學(xué)生：溶液中的氫離子講：整個(gè)放電過程是：鋅上的電子通過導(dǎo)線流向用電器，從銅流回原電池，形成電流，同時(shí) 氫離子在正極上得到電子放出氫氣，這就解釋了為什么銅片上產(chǎn)生了氣泡的原因。講：我們知道電流的方向和電子運(yùn)動(dòng)的方向正好相反，所以電流的方向是從銅到鋅，在電學(xué)上我們知道電流是從正極流向負(fù)極的，所以，鋅銅原電池中，正負(fù)極分別是什么？ 學(xué)生：負(fù)極（Zn）正極（Cu）實(shí)驗(yàn)：我們用干電池驗(yàn)證一下我們分析的正負(fù)極是否正確！講：我們一般用離子反.應(yīng)方程式表示原電池正負(fù)極的工作原理，又叫電極方程式或

6、電極反 應(yīng)。一般先寫負(fù)極，所以可表示為：負(fù)極（Zn）: Zn-2e=Zn2+（氧化）正極（Cu）: 2H+ + 2e=H2T （還原）講：其中負(fù)極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，即負(fù)氧正還。注意：電極方程式要注明正負(fù)極和電極材料滿足所有守衡+2+總反應(yīng)是：Zn+2H=Zn +H4講：原來一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)通過一定的裝置讓氧化劑和還原劑不規(guī)則的電子轉(zhuǎn)移變成 電子的定向移動(dòng)就形成了原電池。轉(zhuǎn)折：可以看出一個(gè)完整的原電池包括正負(fù)兩個(gè)電極和電解質(zhì)溶液，及導(dǎo)線。那么銅鋅原電池中的正負(fù)極和硫酸電解質(zhì)能否換成其他的物質(zhì)呢？學(xué)生：當(dāng)然能，生活中有形形色色的電池。過渡：也就是構(gòu)成原電池要具備怎樣

7、的條件？二、原電池的構(gòu)成條件1、活潑性不同的兩電極2、電解質(zhì)溶液3、形成閉合回路（導(dǎo)線連接或直接接觸且電極插入電解質(zhì)溶液4、自發(fā)的氧化還原反應(yīng)（本質(zhì)條件）思考：鋅銅原電池的正負(fù)極可換成哪些物質(zhì)？保證鋅銅原電池原理不變，正負(fù)極可換成哪 些物質(zhì)？ （ C、Fe、Sn、 Pb、 Ag、Pt、 Au 等） 問：鋅銅原電池中硫酸能換成硫酸鈉嗎？判斷是否構(gòu)成原電池，是的寫出原電池原理.O(1)鎂鋁/硫酸；鋁碳/氫氧化鈉；鋅碳/硝酸銀；鐵銅在硫酸中短路；鋅銅 /水；鋅鐵/乙 醇；硅碳/氫氧化鈉(2)鋅銅/硫酸(無導(dǎo)線)；碳碳/氫氧化鈉若一個(gè)碳棒產(chǎn)生氣體 11.2升，另一個(gè)產(chǎn)生氣體積為體5.6升，判斷原電池正

8、負(fù)極并求鋅片溶解了多少克？設(shè)原硫酸的濃度是1mol/L ,3L,求此時(shí)氫離子濃度。(3)銀圈和鐵圈用細(xì)線連在一起懸在水中，滴入硫酸銅，問是否平衡？(銀圈下沉)(4) Zn/ZnSO/Cu/CuSO 4鹽橋(充滿用飽和氯化鈉浸泡的瓊脂)(5)鐵和銅一起用導(dǎo)線相連插入濃硝酸中鎂和鋁一起用導(dǎo)線相連插入氫氧化鈉中思考：如何根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理來設(shè)計(jì)原電池呢？請(qǐng)將氧化還原反應(yīng) Zn + Cu 2+ = Cu + Zn 2+設(shè)計(jì)成電池：9CUS04格液此電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。其中，用到了鹽橋什么是鹽橋？鹽橋中裝有飽和的 KCl溶液和瓊脂制成的膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出。鹽橋的作用是什

9、么？可使由它連接的兩溶液保持電中性，否則鋅鹽溶液會(huì)由于鋅溶解成為Zn2+而帶上正電，銅鹽溶液會(huì)由于銅白析出減少了Cu2+B帶上了負(fù)電。鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過程得以繼續(xù)進(jìn)行。導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。三、原電池的工作原理：正極反應(yīng)：得到電子（還原反應(yīng)）負(fù)極反應(yīng)：失去電子（氧化反應(yīng)）總反應(yīng)：正極反應(yīng) +負(fù)極反應(yīng)想一想：如何書寫復(fù)雜反應(yīng)的電極反應(yīng)式？較繁電極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-簡單電極反應(yīng)式例：熔融鹽燃料電池具有高的放電效率，因而受到重視，可用Li 2CO和N&CO的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)?，空氣與 C

10、O的混合氣為正極助燃?xì)?，已制得?6500c下工作的 燃料電池，試完成有關(guān)的電極反應(yīng)式：?負(fù)極反應(yīng)式為：2CO+2C6-4e-=4CO 22.正極反應(yīng)式為：2CO+O +4e-=2CQ電池總反應(yīng)式：2CO+O=2CO四、原電池中的幾個(gè)判斷1 .正極負(fù)極的判斷：正極：活潑的一極負(fù)極：不活潑的一極思考：這方法一定正確嗎？2 .電流方向與電子流向的判斷電流方向：正一負(fù)電子流向：負(fù)一正電解質(zhì)溶液中離子運(yùn)動(dòng)方向的判斷陽離子：向正極區(qū)移動(dòng) 陰離子：向負(fù)極區(qū)移動(dòng)配餐作業(yè)：一、基礎(chǔ)題（A組題）1:下列哪些裝置能構(gòu)成原電池?G3 .某原電池的總反應(yīng)的離子方程式為：2Fe 3+Fe = 3Fe 2+,不能實(shí)現(xiàn)該反

11、應(yīng)的原電池組成是（）FeCl3溶液Fe（NQ）3 溶液Fe2（SO4）3 溶液D正極為銀，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為CuSO溶液A、正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為 日正極為碳，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為 C正極為鐵，負(fù)極為鋅，電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為 KOH反應(yīng)保4 .宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為2代+02=2口0,持在高溫下，使 H2O蒸發(fā)，正確敘述正確的是：（）A. H2為正極，Q為負(fù)極B.電極反應(yīng)（正極）：Q+2HO+4e- =4OHC.電極反應(yīng)（負(fù)極）：2H2+4OH=4H2O-4e-D.負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)4.下列關(guān)于原電池的敘述正確的是（）A、構(gòu)成原電池的正極

12、和負(fù)極必須是兩種不同的金屬日 原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C原電池中電子流出的一極是負(fù)極，該極被還原DK原電池放電時(shí)，電流的方向是從負(fù)極到正極二、鞏固題（B組題）1 .（對(duì)應(yīng)考點(diǎn)一）關(guān)于原電池的說法，正確的是 （）A.在正極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.某電極上有氫氣產(chǎn)生，則此電極為正極C.在外電路電子流出的為正極D.在負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)解析：A項(xiàng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)； B項(xiàng)，產(chǎn)生H2的電極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，是正 極；C項(xiàng)，外電路中電子由負(fù)極流出；D項(xiàng)，負(fù)極失去電子發(fā)生氧化.反應(yīng)。答案：B2 .（對(duì)應(yīng)考點(diǎn)一）關(guān)于如圖所示的原電池， 下列說法正確的是（）A.電子從銅電極通過檢流計(jì)流向鋅電極B.鹽橋中

13、的陽離子向硫酸銅溶液中遷移C.鋅電極發(fā)生還原反應(yīng)，銅電極發(fā)生氧化反應(yīng)D.銅電極上發(fā)生白電極反應(yīng)是2H+2e-=HT解析：該電池中 Cu和Zn分別做正極和負(fù)極，分別對(duì)應(yīng)還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)；正極是 Ci2 + +2e =Cu電子從負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線回到正極；電池中陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向 負(fù)極移動(dòng)。答案：B3 .（對(duì)應(yīng)考點(diǎn)二）（2011 濟(jì)南一中高二期末檢測）把2、b、c、d四塊金屬浸泡在稀硫酸 中，用導(dǎo)線兩兩相連可組成各種原電池。若 a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，c為負(fù) 極；a、c相連時(shí)，c為正極；b、d相連時(shí)，b為正極。則這四種金屬的活潑性順序由大到小 為（）A. a>b>

14、c>dB. a>c>b>dC. a>c>d>bD. b>d>c>a解析：兩種金屬在稀 HSQ中構(gòu)成原電池時(shí)，相對(duì)活潑的金屬作負(fù)極，相對(duì)不活潑的金 屬作正極。答案：C三、提高題（C組題）1.（對(duì)應(yīng)考點(diǎn)二）利用反應(yīng)Zn+ 2FeCl 3=ZnCl2+ 2FeCl2設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。在下圖方格內(nèi) 畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖，并指出正極材料為 ,電極反應(yīng)式為 ,負(fù)極材料為,電極反應(yīng)式為解析：將 Zn + 2FeCl3=ZnCb+2FeCl2拆分為：Zn -2e =zA+（氧化反應(yīng)）和 2Fe3 + 2e-=2F（2+（還原反應(yīng)）；結(jié)合原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)分

15、析可知，該電池的負(fù)極應(yīng)用鋅，則正. .一 .-. .3. . _ 、.一 極所用材料活潑性應(yīng)比鋅弱，為保證Fe在正極得電子，則電解質(zhì)溶液為FeCl3等易溶的鐵鹽溶液。答案：（實(shí)驗(yàn)裝置圖如下）Pt（或石墨）2Fe3+ + 2e =2F（2+Zn Zn- 2e =Zri+2.（探究題）甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)驗(yàn)證金屬的活動(dòng)性順序，并探究產(chǎn)物 的有關(guān)性質(zhì)，分別設(shè)計(jì)了如圖所示的原電池，請(qǐng)完成下列問題：（1）甲池中正極上的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 （2）乙池中總反應(yīng)的離子方程式為 。（3）上述實(shí)驗(yàn)證明了 “利用金屬活動(dòng)性順序表可直接判斷原電池正負(fù)極”，這種作法（填“可靠”或“不可靠”），如不可靠，請(qǐng)你提出另一種判斷原電池正負(fù)極的可行的方案（若你認(rèn)為可靠，此空可不作答）。解析：當(dāng)稀硫酸是電解質(zhì)溶液時(shí)，Mg作負(fù)極（活潑性Mg>Al）