2022年高中化学 4.1原电池教案 新人教版选修4

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1、2022年高中化学 4.1原电池教案 新人教版选修4一、内容及其解析1内容：学习原电池概念、原理、组成及应用2解析:要求学生了解化学能与电能相互转化原理二、目标及其解析1、目标：了解原电池工作原理。掌握原电池正负极反应式和电池总反应式的书写。 2、解析：（1）通过从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质（2）通过练习，让学生掌握原电池正负极反应式和电池总反应式的书写。 三、教学问题诊断分析1、重点：初步认识原电池概念、原理、组成及应用。难点：引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。2、通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质

2、，以及这种转化的综合利用价值。四、教学过程【引入】电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机这一切都依赖于电池的应用。那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？我们这节课来一起复习一下有关原电池的相关内容。【板书】4.1 原电池一、原电池实验探究讲：铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质，利用这三种物质我们再现了1799年意大利物理学家-伏打留给我们的历史闪光点！ZnCu【实验探究】(铜锌原电池)实 验 步 骤现 象1、锌片插入稀硫酸 2、铜片插入稀硫酸 3、锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸 【问题探究】1、锌片

3、和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又怎样？为什么？3、锌片的质量有无变化？溶液中c (H+)如何变化？4、锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？5、电子流动的方向如何？讲：我们发现检流计指针偏转，说明产生了电流，这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁，这就是生活中提供电能的所有电池的开山鼻祖-原电池。【板书】（1）原电池概念：学能转化为电能的装置叫做原电池。问：在原电池装置中只能发生怎样的化学变化？学生： Zn+2H+=Zn2+H2讲：为什么会产生电流呢？答：其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应，有电子的转移，但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转

4、移时，由于分子热运动无一定的方向，因此电子转移不会形成电流，而通常以热能的形式表现出来，激烈的时候还伴随有光、声等其他的形式的能量。显然从理论上讲，一个能自发进行的氧化还原反应，若能设法使氧化与还原分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的定向移动形成电流。（2）实质：将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能的形式释放。问：那么这个过程是怎样实现的呢？我们来看原电池原理的工作原理。 （3）原理：（负氧正还）问：在锌铜原电池中哪种物质失电子？哪种物质得到电子？学生：活泼金属锌失电子，氢离子得到电子问：导

5、线上有电流产生，即有电子的定向移动，那么电子从锌流向铜，还是铜流向锌？学生：锌流向铜讲：当铜上有电子富集时，又是谁得到了电子？学生：溶液中的氢离子讲：整个放电过程是：锌上的电子通过导线流向用电器，从铜流回原电池，形成电流，同时氢离子在正极上得到电子放出氢气，这就解释了为什么铜片上产生了气泡的原因。讲：我们知道电流的方向和电子运动的方向正好相反，所以电流的方向是从铜到锌，在电学上我们知道电流是从正极流向负极的，所以，锌铜原电池中，正负极分别是什么？学生：负极（Zn） 正极（Cu）实验：我们用干电池验证一下我们分析的正负极是否正确！讲：我们一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理，又叫电极方

6、程式或电极反应。一般先写负极，所以可表示为： 负极（Zn）：Zn2eZn2 （氧化） 正极（Cu）：2H2eH2（还原）讲：其中负极上发生的是氧化反应，正极上发生的是还原反应，即负氧正还。注意：电极方程式要注明正负极和电极材料 满足所有守衡 总反应是：Zn+2H+=Zn2+H2讲：原来一个自发的氧化还原反应通过一定的装置让氧化剂和还原剂不规则的电子转移变成电子的定向移动就形成了原电池。转折：可以看出一个完整的原电池包括正负两个电极和电解质溶液，及导线。那么铜锌原电池中的正负极和硫酸电解质能否换成其他的物质呢？学生：当然能，生活中有形形色色的电池。过渡：也就是构成原电池要具备怎样的条件？二、原电

7、池的构成条件1、活泼性不同的两电极2、电解质溶液3、形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液4、自发的氧化还原反应(本质条件)思考：锌铜原电池的正负极可换成哪些物质？保证锌铜原电池原理不变，正负极可换成哪些物质？（ C、Fe、 Sn、 Pb、 Ag、 Pt、 Au等）问：锌铜原电池中硫酸能换成硫酸钠吗？判断是否构成原电池，是的写出原电池原理。（1）镁铝/硫酸；铝碳/氢氧化钠；锌碳/硝酸银 ；铁铜在硫酸中短路；锌铜/水；锌铁/乙醇；硅碳/氢氧化钠（2）锌铜/硫酸（无导线）；碳碳/氢氧化钠 若一个碳棒产生气体11.2升，另一个产生气体5.6升，判断原电池正负极并求锌片溶解了多少克？设原

8、硫酸的浓度是1mol/L，体积为3L，求此时氢离子浓度。（3）银圈和铁圈用细线连在一起悬在水中，滴入硫酸铜，问是否平衡？（银圈下沉） （4）Zn/ZnSO4/Cu/CuSO4盐桥（充满用饱和氯化钠浸泡的琼脂） （5）铁和铜一起用导线相连插入浓硝酸中 镁和铝一起用导线相连插入氢氧化钠中思考：如何根据氧化还原反应原理来设计原电池呢？请将氧化还原反应 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+设计成电池：硫酸铜硫酸铜硫s酸铜硫酸铜此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。其中，用到了盐桥什么是盐桥？盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。 盐桥的作用是什么？可使由它连接

9、的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。 导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。 三、原电池的工作原理：正极反应：得到电子 （还原反应）负极反应：失去电子 （氧化反应）总反应：正极反应+负极反应想一想：如何书写复杂反应的电极反应式？ 较繁电极反应式=总反应式-简单电极反应式例：熔融盐燃料电池具有高的放电效率，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的混合气为

10、正极助燃气，已制得在6500C下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式： 负极反应式为：2CO+2CO32-4e-=4CO2正极反应式为：2CO2+O2+4e-=2CO32-电池总反应式：2CO+O2=2CO2四、原电池中的几个判断1.正极负极的判断：正极：活泼的一极 负极：不活泼的一极思考：这方法一定正确吗？ 2.电流方向与电子流向的判断电流方向：正负 电子流向：负正电解质溶液中离子运动方向的判断阳离子:向正极区移动 阴离子:向负极区移动配餐作业：一、 基础题（A组题）1：下列哪些装置能构成原电池？2. 某原电池的总反应的离子方程式为： 2Fe3+Fe = 3Fe2+，不能实现该反应的原电池

11、组成是（ ）A、正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液B、正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C、正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D、正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液3.宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH，反应保持在高温下，使H2O蒸发，正确叙述正确的是：（ ）AH2为正极，O2为负极B电极反应（正极）：O2+2H2O+4e- =4OH-C电极反应（负极）：2H2+4OH-=4H2O-4e-D负极发生氧化反应，正极发生还原反应 4.下列关于原电池的叙述正确的是（ ）A、构成原电池的正极

12、和负极必须是两种不同的金属B、原电池是将化学能转变为电能的装置C、原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原D、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极二、 巩固题（B组题）1(对应考点一)关于原电池的说法，正确的是()A在正极上发生氧化反应B某电极上有氢气产生，则此电极为正极C在外电路电子流出的为正极D在负极上发生还原反应解析：A项，正极发生还原反应；B项，产生H2的电极上得电子，发生还原反应，是正极；C项，外电路中电子由负极流出；D项，负极失去电子发生氧化反应。答案：B2(对应考点一)关于如图所示的原电池，下列说法正确的是()A电子从铜电极通过检流计流向锌电极B盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移

13、C锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应D铜电极上发生的电极反应是2H2e=H2解析：该电池中Cu和Zn分别做正极和负极，分别对应还原反应和氧化反应；正极是Cu22e=Cu，电子从负极流出，经导线回到正极；电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。答案：B3(对应考点二)(xx济南一中高二期末检测)把a、b、c、d四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极。则这四种金属的活泼性顺序由大到小为()AabcdBacbdCacdb Dbdca解析：两种金属在稀H2SO4中构成原电池时，相对活

14、泼的金属作负极，相对不活泼的金属作正极。答案：C三、 提高题（C组题）1(对应考点二)利用反应Zn2FeCl3=ZnCl22FeCl2设计一个原电池。在下图方格内画出实验装置图，并指出正极材料为_，电极反应式为_；负极材料为_，电极反应式为_。 解析：将Zn2FeCl3=ZnCl22FeCl2拆分为：Zn2e=Zn2(氧化反应)和2Fe32e=2Fe2(还原反应)；结合原电池的电极反应特点分析可知，该电池的负极应用锌，则正极所用材料活泼性应比锌弱，为保证Fe3在正极得电子，则电解质溶液为FeCl3等易溶的铁盐溶液。答案：(实验装置图如下)Pt(或石墨)2Fe32e=2Fe2ZnZn2e=Zn2

15、2(探究题)甲、乙两位同学均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序，并探究产物的有关性质，分别设计了如图所示的原电池，请完成下列问题：(1)甲池中正极上的实验现象是_。(2)乙池中总反应的离子方程式为_。(3)上述实验证明了“利用金属活动性顺序表可直接判断原电池正负极”，这种作法_(填“可靠”或“不可靠”)，如不可靠，请你提出另一种判断原电池正负极的可行的方案_(若你认为可靠，此空可不作答)。解析：当稀硫酸是电解质溶液时，Mg作负极(活泼性MgAl)，Al作正极，电极上产生气泡；当NaOH溶液是电解质溶液时，Al作负极(Mg不与NaOH溶液反应)，总反应为：2Al2OH2H2O=2AlO3H2，通过本题可知原电池的两极与电解质溶液有关，电解质溶液不同，导致电极发生改变(正、负极变化)。答案：(1)产生气泡(2)2Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)不可靠将两种金属电极连上电流表而构成原电池，利用电流表检测电流的方向，从而判断电子流动方向，由此确定原电池正负极教学反思：