高中化学《原电池》教学案 新人教版选修3.doc

第一节原电池教学案1知识与技能：1、使学生进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件2、能够写出电极反应式和电池反应方程式。过程和方法:通过分组实验培养学生观察能力与分析思维能力。情感和价值：体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任和使命感。教学重点：原电池的工作原理。教学难点：原电池的形成条件及电极反应；原电池电极名称的判定教学过程： 温故而知新：1、原电池是将化学能转化为电能的装置。原电池反应的本质是氧化还原反应反应。2、如右图所示，组成的原电池：（1）、当电解质溶液为稀H2SO4时：Zn电极是负（填“正”或“负”）极，其电极反应为Zn 2e- = Zn 2+，该反应是_氧化（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是正极，其电极反应为2H+ +2e- =H2,该反应是还原反应。（2）、当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极是负极，其电极反应为：Zn 2e- = Zn 2+，该反应是氧化反应；Cu电极是正_极，其电极反应为Cu2+ + 2e- = Cu,该反应还原_反应. 3、原电池原理 ： 填写页表中的空白情景导入： 同学们，请你们学校的夜晚，我们除了感叹学校美丽之外 ，你有没有想过：是谁给我们燃亮了黑夜、送来了光明？对！是电，正因为电，也让我们的生活世界变得五彩斑斓。我们在化学必修2中已经认识了一种可以让化学能直接转化成电能的装置原电池。这节课我们将继续探讨有关原电池的知识。板 书：第一节 原电池一、对锌铜原电池工作原理的进一步探究过 渡： 我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？造成的主要原因：由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。为了避免发生这种现象，设计如右图（书P71图4-1）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？实验探究： 书P71实验4-1，用一个充满电解质溶液的盐桥，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流计，观察有什么现象？取出盐桥，又有什么现象？归纳总结：1、实验现象：有盐桥存在时：电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。 取出盐桥时： 电流计指针即回到零点，说明没有电流通过思考教流1：参考教材72页，改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？讲解分析： 在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ，使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。 因盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。归纳总结：2、盐桥的作用：（1）、使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。（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。）（2）、可使由它连接的两溶液保持电中性。思考教流2： 上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。归纳总结：3、电极反应式：负极（锌片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反应） 正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu （还原反应）4、电池总反应方程式：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 5、电池符号： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 负极 盐桥 正极过 渡：那么，原电池反应与普通化学反应相比，有何特点？板 书：二、由两个半电池组成原电池的工作原理1、把氧化反应和还原反应分开，在不同区域进行，再以适当方式连接，可获得电流。、在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。 、在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。 典型例题：例1、锌铜原电池产生电流时，阳离子 （ B ）A、移向Zn 极，阴离子移向Cu 极 B、移向Cu 极，阴离子移向Zn 极 C、和阴离子都移向Zn极 D、和阴离子都移向Cu 极 例2、判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？（可以） （可以） （可以） （不可以）归纳总结： 2、组成原电池的条件 、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属）作电极。(第1组实验) 、电极材料均插入电解质溶液中。 (第二组实验) 、两极相连形成闭合电路。 (第三组实验)、具有能自发发生的氧化还原反应。典型例题：例3、下列8个装置中，能发生原电池反应的是 ( )；若能构成原电池，请判定出原电池正负极（ ）过 渡： 据你所学知识，你知道导线中的电子是怎样流动的吗？你又如何判定装置的正负极？归纳小结：3、原电池的正负极的判断方法：、据电极材料：较活泼的电极材料负极；较不活泼的电极材料正极、据电极发生的反应：氧化反应的极负极；还原反应的极正极、据电极增重还是减重：工作后质量减少的电极负极工作后质量增加的电极正极、根据电极有气泡冒出：工作后，有气泡冒出的电极为正极、根据电流方向或电子流向：电流(外电路)，由正极流向负极；电子则由负极经内电路流向原电池的正极。、据内电路离子的迁移方向：阳离子流向电池正极阴离子流向原电池负极。 典型例题：例4、下列关于原电池的叙述正确的是（C ）A、构成原电池的正极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例5、如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是 （ C ）aA、a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸 GB、b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液C、a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸 D、b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液例6、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组成是 （ CD ）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溶液归纳小结：4、电解质溶液和电极材料的选择：、电解质溶液：一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。、电极材料：、活泼性不同的两种金属。、金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨作正极、金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极、惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt典型例题：例7、请根据氧化还原反应 :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+设计成原电池。你有哪些可行方案?并写出正负极的材料和电解质溶液是什么？若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。讲解分析：负极：Cu Cu 2e- = Cu2+ 正极：比Cu不活泼的金属或石墨2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ 电解质溶液： Fe2(SO4 )3、FeCl3等例8、把a、b、c、d四块金属片浸入稀酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、a 相连时，a为负极，c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 ( B )A、abcd B、 acdb C、cabd D、bdca归纳小结：5、原电池的主要应用：、进行金属活动性强弱比较；（做负极的金属；电子流出的一极的金属）、改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；、利用原电池原理设计新型化学电池课堂小结： 这一节课我们比较深入的学习和探究了原电池的相关知识，如果将原电池反应中的氧化反应与还原反应分开在两个不同区域内进行，再以适当的方式连接起来，从而获得了稳定持续的电流。 作业布置：课后作业P73面 第2、3、6题板书设计： 第一节：原电池一、原电池的概念：直接将化学能转变成电能的装置。二、原电池的本质：氧化还原反应三、构成原电池的条件：1、两极：活性不同的两极电极材料（可以是两种活性不同的金属或金属与非金属）2、电解质溶液：要求电极材料在电解质溶液中能自发的发生氧化还原反应3、要形成一个闭合的回路。 简称“两极一液一线”四、实验探究问题：请同学们根据Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu这个氧化还原反应