高中化學(xué)-原電池的原理及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

第三節(jié)原電池原理及其應(yīng)用學(xué)案知識(shí)技能目標(biāo)1.了解化學(xué)能與其它形式能量的相互轉(zhuǎn)化。2.掌握原電池的工作原理 3.了解常見的電池及化學(xué)科學(xué)在能源開發(fā)和利用方面的重要應(yīng)用能力方法目標(biāo)1.通過“活動(dòng)、探究原電池的工作原理”培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治鐾评砟芰Α?.利用追根尋源、資料在線等欄目開拓學(xué)生的視野。情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)深化和提升學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)研究的應(yīng)用價(jià)值，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)原電池的工作原理原電池【實(shí)驗(yàn)探究】實(shí)驗(yàn)一：將銅片和鋅片分別插入稀硫酸溶液中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)二：將鋅片和銅片上端連在一起浸入稀硫酸中，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)三：將鋅片和銅片用導(dǎo)線相連，并串聯(lián)一個(gè)電流計(jì)，浸入稀硫酸中，觀察現(xiàn)象。1、原電池的定義：負(fù)極:正極:總反應(yīng)：2、形成原電池的條件：（1）：（2）：（3）：練習(xí)1判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請(qǐng)說明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.ABCDE二、原電池的工作原理：【分組討論】1、外電路中電子的流動(dòng)方向。2、內(nèi)電路中陰陽離子的移動(dòng)方向。3、產(chǎn)生上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因及電極反應(yīng)。三.原電池的應(yīng)用(1)設(shè)計(jì)原電池。思考題：如何設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，其原電池反應(yīng)為：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2寫出電極名稱和電極反應(yīng)式。畫出裝置圖。(2)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例2.下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是（）A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出；B.在氧化–還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；D.同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；(3)比較反應(yīng)速率例3.下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是（）A.純鋅和1mol/L硫酸；B.純鋅和18mol/L硫酸；C.粗鋅和1mol/L硫酸；D.粗鋅和1mol/L硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液?！井?dāng)堂過關(guān)】1.下列裝置能形成原電池的是()A.①②③⑦B.①②⑤⑥C.①②③④ D.①②③⑥⑦2.將純鋅片和純銅片按下圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間，以下敘述正確的是()A.兩個(gè)裝置都構(gòu)成了原電池B.甲裝置構(gòu)成了原電池，乙裝置沒有構(gòu)成原電池C.兩燒杯中的鋅片上都有大量氣泡產(chǎn)生D.產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢3.X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X和Y組成原電池時(shí)，Y為電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?)A.X>Y>ZB.X>Z>YC.Y>X>Z D.Y>Z>X4.已知金屬銹蝕的原理是在潮濕空氣中金屬表面形成水膜，金屬與雜質(zhì)和水膜中溶解的電解質(zhì)組成原電池，從而使金屬銹蝕加快，下列制品的鍍層損壞后，金屬腐蝕速率最快的是()A.鍍鋁塑扣 B.食品罐頭盒(鍍錫鐵盒)C.白鐵水桶(鍍鋅) D.鍍銀銅質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?.現(xiàn)有如下兩個(gè)反應(yīng)：(A)NaOH＋HCl=NaCl＋H2O(B)Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋根據(jù)兩反應(yīng)本質(zhì)，判斷能否設(shè)計(jì)成原電池____________________________。(2)如果不能，說明其原因_________________________________________。(3)如果可以，則寫出正、負(fù)極材料、其電極反應(yīng)式、反應(yīng)類型(“氧化反應(yīng)”或“還原反應(yīng)”)：負(fù)極：________，________________________，________。正極：________，________________________，________?！菊n外思考】總結(jié)正負(fù)極判斷的方法？學(xué)情分析：

（1）認(rèn)知結(jié)構(gòu)：在課前已經(jīng)接觸到了國(guó)外的不少節(jié)日，因此學(xué)生在感情的期待上比較積極，在授課的過程中學(xué)生也能跟上老師的上課思路和課文提供的各種信息。

（2）年齡特征：作為在學(xué)生高中階段編排的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生在以往的經(jīng)歷與學(xué)習(xí)生活中對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的信息有所接觸，他們也正處于積極求知的階段，因此在課堂上的整體表現(xiàn)充滿了強(qiáng)烈的欲望。

效果分析由于知識(shí)的遺忘，知識(shí)的銜接不流暢，本節(jié)課新知識(shí)的引入階段學(xué)生耗時(shí)巨大，學(xué)生理解費(fèi)勁。但本節(jié)課的新知識(shí)運(yùn)用到是很好，學(xué)生很容易接受，能達(dá)到活學(xué)活用的效果。教材分析

《原電池原理及其應(yīng)用》第一課時(shí)的主要內(nèi)容有：原電池的概念、原理、組成原電池的條件。原電池原理和組成條件是本節(jié)課的重點(diǎn)，原電池原理是本節(jié)課的難點(diǎn)。由于學(xué)生之前沒有電化學(xué)的基礎(chǔ)，理解原電池原理有一定的難度。

本節(jié)教材設(shè)置了大量的探究教學(xué)素材，富有深刻的探究教學(xué)思想內(nèi)涵。首先，新課引入的兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)為探究教學(xué)創(chuàng)設(shè)了問題情景，當(dāng)學(xué)生觀察到“銅片上產(chǎn)生氣泡”這一反常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，就會(huì)情不自禁地提出一系列問題，產(chǎn)生強(qiáng)烈的探索欲望，并提出各種各樣的假設(shè)；緊接著，通過（4-15）演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供“實(shí)證性”材料，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，經(jīng)過嚴(yán)密的邏輯推理，得出相關(guān)結(jié)論；當(dāng)學(xué)生理解原電池的原理后，教材又設(shè)置了一個(gè)討論題，讓學(xué)生自己歸納“組成原電池的條件”。同時(shí)，課本后面的“家庭小實(shí)驗(yàn)水果電池”，習(xí)題中的“用銅、銀和硝酸溶液設(shè)計(jì)一個(gè)原電池”都是本課時(shí)探究教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用和延伸。第四節(jié)

原電池原理及其應(yīng)用評(píng)測(cè)練習(xí)

基礎(chǔ)練習(xí)

一、選擇題(每小題有1—2個(gè)選項(xiàng)符合題意)

1.實(shí)驗(yàn)室用純鋅與稀H2SO4反應(yīng)制H2的反應(yīng)速率慢，下列方法能提高反應(yīng)速率的是(

)。

A.再加入幾塊鋅

B.加入少量CuO

C.增大硫酸的濃度

D.加入醋酸銅[本文由免費(fèi)提供]

答案：B

2.用鋅片、銅片和AgNO3溶液組成的原電池，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是(

)。

A.2H++2e-=H2

B.Zn-2e=Zn2+

C.2H2O+O2+4e-=4OH-

D.Ag++e-=Ag

答案：D

3.一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Gu2+=Zn2++Gu，該反應(yīng)的原電池的正確組成是(

)。

A

B

C

D

正極

Zn

Cu

Cu

Fe

負(fù)極

Cu

Zn

Zn

Zn

電解質(zhì)溶液

CuCl2

H2SO4

CuSO4

CuCl2

答案：CD

4.X、Y、Z、M四種金屬，已知X可以從Y的鹽溶液中置換出Y；X和Z組成原電池時(shí)，Z為正極；Z與Y的硝酸鹽溶液反應(yīng)置換出Y；M離子的氧化性強(qiáng)于Y的離子。則這四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?

)。

A.XYZM

B.XZMY

C.MZXY

D.XZYM

答案：D

5.下列關(guān)于鋼鐵腐蝕的敘述中正確的是(

)。

A.吸氧腐蝕正極放出氧氣

B.析氫腐蝕正極放出氫氣

C.化學(xué)腐蝕的速率超過電化學(xué)腐蝕

D.析氫腐蝕比吸氧腐蝕普遍

答案：B

6.表面鍍有保護(hù)金屬的鐵片，當(dāng)鍍層有破損時(shí)，比普通鐵片不易被腐蝕的有(

)。

A.白鐵(鍍鋅鐵)

B.馬口鐵(鍍錫鐵)

C.鍍鎳鐵

D.鍍銅鐵

答案：A

7.埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下列各種情況下，被腐蝕速度最慢的是(

)。

A.在含鐵元素較多的酸性土壤里

B.在潮濕疏松透氣的土壤中

C.在干燥致密不透氣的土壤中

D.在含炭粒較多、潮濕透氣的中性土壤中

答案：C

二、填空題

8.Cu放入稀H2SO4中不溶解，再加Ag2SO4或加入NaNO3，均見溶液變藍(lán)，其原因是_________________________________。

答案：Cu與Ag+發(fā)生置換反應(yīng)，生成Cu2+；NaNO3在酸性條件下具有氧化性，將Cu氧化為Cu2+

9.有A、B兩種金屬分別與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生H2的速率相近，試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明A、B兩種金屬的活潑性。__________________________________。

答案：將A、B兩種金屬片用導(dǎo)線相連并插入鹽酸中，有氣泡逸出的電極為較不活潑的金屬，無氣泡逸出的電極為較活潑的金屬

10.電工操作中規(guī)定，不能把銅線和鋁線擰在一起連接電路，這是因?yàn)開_____________________。

答案：在潮濕空氣中，銅與鋁接觸能形成原電池，鋁很快被腐蝕

三、計(jì)算題

11.將mg鐵粉在500mLpH=1的鹽酸中完全溶解，往溶液中通入適量的Cl2恰好完全反應(yīng)后，再加入0.02mol／L的NiIx溶液500mL時(shí)，剛好使I-轉(zhuǎn)變?yōu)镮2單質(zhì)，此時(shí)溶液的pH=2。已知反應(yīng)前后Ni的化合價(jià)沒有改變，反應(yīng)過程中溶液的體積變化忽略不計(jì)，試通過計(jì)算求m值和x值。

答案：m=1.12g

x=2

12.為了測(cè)定某銅銀合金的成分，將30.0g合金溶于80mLl3.5mol／L的濃HNO3，待合金完全溶解后，收集到氣體6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，并測(cè)得溶液的pH=0，假設(shè)反應(yīng)后溶液的體積仍為80mL，試計(jì)算：

(1)被還原的HNO3的物質(zhì)的量。

(2)合金中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

答案：(1)0.3mol

(2)w(Ag)=36％

綜合練習(xí)

一、選擇題

1.將鋅片和銀片接觸放入物質(zhì)的量濃度相同的下列溶液中，反應(yīng)一段時(shí)間后，溶液質(zhì)量減輕的是(

)。

A.AC13

D.CuSO4

C.AgNO3

D.H2SO4

答案：C

2.如圖4-7所示，下列各容器中盛有水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)?

)。

A.④②③①

B.④③①②

C.③①②④

D.②①③④

答案：B

3.電子表和計(jì)算機(jī)的電源是微型銀鋅電池，其電極材料分別為Ag2O和Zn，電解液為KOH溶液，電極反應(yīng)為：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，下列說法中正確的是(

)。

A.Zn為正極，Ag2O為負(fù)極

B.電子由鋅極經(jīng)外電路流人Ag2O極

C.Zn為負(fù)極，Ag2O為正極

D.工作一段時(shí)間后，Zn的質(zhì)量減少，Ag2O的質(zhì)量增加

答案：C

4.由四種金屬W、X、Y、Z兩兩組成原電池的兩極時(shí)，W都是正極；在由這四種金屬組成的混合物中加入鹽酸，其中X、Y溶解，W、Z不溶解；在上述反應(yīng)的濾液中加入過量的NaOH溶液，得到Y(jié)離子所形成的沉淀。這四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?

)。

A.W>Y>X>Z

B.Y>X>Z>W

C.X>Y>Z>W

D.W>X>Y>Z

C

5.如圖4-8所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡。小心從燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是(

)。

A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定

B.保持平衡狀態(tài)

C.鐵圈向下傾斜

D.銀圈向下傾斜

答案：D

6.實(shí)驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制Cl2，已知鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：

負(fù)極：Pb+SO42-=PbSO4+2e-

正極：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O

今若制取0.05molCl2，這時(shí)電池內(nèi)消耗H2SO4的物質(zhì)的量至少是(

)。

A.0.025mol

B.0.050mol

C.0.10mol

D.0.20mol

答案：C

7.一種以多孔鉑片作電極，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液的CH4燃料電池中，兩極發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)：R極：CH4-8e-+100H-→CO32-+7H2O；S極：2O2+8e-+4H2O=8OH-，下列關(guān)于CH4燃料電池的各項(xiàng)敘述中肯定不正確的是(

)。

A.通人CH4的R極是電池的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)；通人O2的S極是電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)

B.該燃料電池每通入2.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)甲烷時(shí)，將有1.0mol的電子產(chǎn)生

C.該燃料電池屬于堿性電池，在使用過程中KOH的物質(zhì)的量保持不變

D.該燃料電池在使用過程中，在S極附近的pH將會(huì)升高

答案：C

二、填空題

8.將鋅片和碳棒連接，浸入NH4Cl溶液中，也可以產(chǎn)生電流，此時(shí)正極為___________，電極反應(yīng)式為___________，負(fù)極為___________，電極反應(yīng)式為___________。

答案：C；2H++2e-=H2；Zn；Zn-2e-：Zn2+

9.我國(guó)首先研制的以鋁___________空氣___________海水電池為能源的新型航標(biāo)燈已研制成功。這種燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的O2使鋁不斷氧化而源源產(chǎn)生電流，只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會(huì)發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高20～50倍。試推斷這種新型電源的基本結(jié)構(gòu)：___________是負(fù)極，___________是正極，電極反應(yīng)式為______________________。

答案：鋁；鐵或碳；負(fù)極：4Al-12e-=4A13+，正極：3O2+12e-+6H2O=12OH-

10.(1)如今有2H2+O22H2O反應(yīng)，構(gòu)成燃料電池，則負(fù)極通的氣體應(yīng)是___________，正極通的氣體應(yīng)是___________，電極反應(yīng)式分別為______________________。

(2)如把KOH改為稀H2SO4作電解質(zhì)，則電極反應(yīng)式分別為___________；(1)和(2)的電解液不同，反應(yīng)進(jìn)行后，其溶液的pH各有何變化?___________。

(3)如把H2改為甲烷，KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，則電極反應(yīng)式為______________________。

答案：(1)H2；O2；負(fù)極：2H2+4OH-4e-=4H2O，正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

(2)負(fù)極：2H2-4e-=4H+，正極：O2+4e-+4H+=2H2O；(1)變小(2)變大

(3)負(fù)極：CH4+100H--8e-=CO32-+7H2O，正極：2O2+4H2O+8e-=8OH-

11.有人設(shè)計(jì)以鉑和鋅為電極材料，埋入人體內(nèi)做某種心臟病人的心臟起搏器的能源，它依靠人體內(nèi)血液中有一定濃度的O2和H2O進(jìn)行工作，其正極材料是___________，電極反應(yīng)式為___________；負(fù)極材料是___________，電極反應(yīng)式為___________。

答案：Pt；O2+2H2O+4e-=4OH-；Zn；Zn-2e-=Zn2+

12.富有經(jīng)驗(yàn)的木工在向木器釘鐵釘時(shí)，習(xí)慣用口水把鐵釘尖部潤(rùn)濕，然后釘入木器，其目的有兩個(gè)，一是___________，二是______________________。

答案：起潤(rùn)滑作用，有利于鐵釘?shù)尼斎?；加速鐵釘?shù)纳P，使鐵釘不易脫落

13.剪約6cm長(zhǎng)、2cm寬的鋁片、銅片各一片，分別用接線柱平行地固定在一塊塑料板上(間隔2cm)。將Cu片和Al片分別與電流表的“+”、“-”端連接，電流表指針調(diào)到中間位置。取兩個(gè)小燒杯，在一個(gè)燒杯中注入40mL濃硝酸，在另一燒杯中注入40mL0.5mol／L的稀H2SO4。試回答下列問題：

(1)兩電極同時(shí)插入稀H2SO4中，電流計(jì)指針偏向___________極(填“鋁”或“銅”)，鋁片上的電極反應(yīng)式為___________；

(2)兩電極同時(shí)插入濃HNO3，電流計(jì)指針偏向___________極(填“鋁”或“銅”)，此時(shí)鋁是m極(填“正”或“負(fù)”)，鋁片上的電極反應(yīng)式為_