人教版选修4 第4章第1节 原电池 教案.doc

第四章 电化学基础第一节 原电池一、教材分析本节课选取人教版化学选修4化学反应原理第四章第一节，本课以必修化学2第二章第二节“化学能与电能”为基础，进一步介绍原电池的组成和工作原理。教材的设置体现了学习知识的阶梯性，更加关注学生的化学专业知识和科学素养的提升。在必修部分只要求学生能举例说明化学能与电能之间的转化，在选修部分则进一步要求学生指导原电池的工作原理并能设计原电池。本节课教学内容中，从双液锌铜原电池入手，通过一个盐桥的设置，将氧化反应和还原反应分离开来。这对学生而言不仅仅是装置的改进，更是对氧化还原反应思维方式的转变，也是学生学习最困难的地方。学生通过将原电池的工作原理进行应用，设计原电池，加深了学生对原电池的理解。学生对电化学知识，对原电池的工作原理有神秘感和探索欲望，要充分利用学生的好奇心和求知欲，设计层层实验和问题情境，使学生在自主实验、积极思考和相互讨论中自己发现问题、分析问题和解决问题。 原电池是将化学能转化为电能的重要装置，小到手机、心脏起搏器，大到交通工具、人造卫星、宇宙飞船都离不开原电池。原电池的工作原理不仅再现了氧化还原反应中能量的转化和守恒规律，也为金属的防护提供了理论依据。因此本节是电化学的基础知识，也是本章的重点内容，学好本节知识，具有比较重要的现实意义和理论意义。二、教学目标1、知识与技能(1) 知道原电池的工作原理。(2) 能够根据原电池的形成条件设计原电池。(3) 能书写简单的电极反应和电池反应方程式。2、过程与方法(1) 通过对原电池模型的建立，让学生体会原电池的工作原理并加以简单应用。(2) 通过对原电池的了解，进一步深化对原电池构成条件和工作原理的理解。(3) 通过实验探究，使学生学会科学的研究方法，善于在体验过程中发现问题。3、情感态度价值观(1)通过对能量之间的转换的学习和了解，使学生了解化学对我们的生产、生活带来的便利，激发学生学习化学的兴趣。(2)通过能量的守恒和电子的守恒等守恒思想的建立，使学生进一步体验守恒的思想。三、教学重点 (1)初步认识原电池概念、原理、组成及应用。 (2)能够写出电极反应方程式。四、教学难点 (1)原电池的工作原理。 (2)电极反式的书写。五、教学方法实验探究法、分析归纳法、理论联系实际。六、课时安排1课时七、教学过程教学内容教学活动复习原电池的概念：化学能转化为电能的装置组成原电池的条件：(1) 有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极，活泼性强的做负极(2) 电极材料均插入电解质溶液中，电极可能与电解质溶液反应也可能不反应(3) 两极相连形成闭合回路，可以是导线相连接也可以是两电极接触第四章 电化学基础第一节 原电池讲我们已所学过的原电池，是为了便于说明原电池化学原理的一种最简单的装置。如果用它作电源，不但效率低，而且时间稍长，电流就不断减弱，因此不适合于实际应用。这是什么原因呢？主要是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，我们来设计一种更为科学的原电池装置。实验在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液，将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥（如充满kcl饱和溶液和琼脂制成的胶冻）连接起来，再用导线将锌片和铜片联接，并在导线中串联一个电流计，观察现象。学与问什么是盐桥？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。盐桥可使由它连接的两溶液保持电中性。现象（1）电流表指针发生偏转，根据指针偏转方向，可以判断出锌片为负极、铜片为正极。（2）铜片上有铜析出，锌片则被溶解。（3）取出盐桥，指针回到零点，说明盐桥起了沟通电路的作用。讲发生上述现象的原因是由于锌比铜活泼，容易失去电子变成zn2进入溶液，电子通过导线流向铜片，硫酸铜溶液中的cu2从铜片上获得电子变成铜原子沉积在铜片上。由于电子从锌片流到铜片，所以锌片上发生氧化反应，铜片上发生还原反应。锌片（）：zn-2e-zn2 氧化反应；铜片（）：cu22e-cu 还原反应总反应式：cu2zncuzn2讲一定时间后，溶液会因带电离子的积累（znso4溶液中的zn2离子过多，cuso4溶液中的so42-离子过多）而阻碍电子的转移。但有盐桥存在，允许溶液中离子迁移，以中和过剩的电荷，起了沟通电路的作用，使传递电子的反应能继续进行。于是，锌和cuso4的氧化还原反应的化学能转变成外电路上电子流动的电能。一、原电池工作原理锌片（）：zn-2e-zn2 氧化反应；铜片（）：cu22e-cu 还原反应总反应式：cu2zncuzn2 讲从分析铜-锌原电池的组成可以看出，原电池是由两个半电池组成的。锌和锌盐溶液组成一个半电池，铜和铜盐溶液组成另一个半电池。中间通过盐桥连接起来。组成半电池的导体叫电极，失去电子的电极为负极，得到电子的电极为正极。不参加电极反应的电极叫惰性电极，如铜电极。过渡根据铜-锌原电池的组成，如何利用一个现有氧化还原反应设计成为原电池？两个半电池组成原电池的工作原理强还原性物质做负极，向外电路提供电子；强氧化性物质做正极，从外电路得到电子二、设计原电池1、基本方法：从理论上讲，可自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池，还原剂在负极上发生氧化反应，失去的电子通过导线转移到正极上，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应，从而形成闭合回路，外电路中则有电流产生。2、电解质溶液的选择电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若为两个半反应则：两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子的盐溶液。3、电极材料的选择活泼金属做负极投影 氧化还原反应中还原剂的氧化反应和氧化剂的还原反应同时发生，一个氧化还原反应被设计成原电池后，氧化反应和还原反应被分别设计在负极和正极发生，两极反应式叠加后应该与氧化还原反应式吻合，要求书写电极反应式时，负极失去的电子数与正极得到的电子数相等。小结原电池作为一种化学电源，当它用导线连接上用电器形成闭合回路时就会有电流通过。（1）在外电路：电流的流向是从电源的正极出发经用电器流向电源的负极。电子的流向是从电源的负极出发经用电器流向电源的正极。（2）在内电路：电解质溶液中的阳离子向正极移动，因为：正极是电子流入的电极，正极聚集了大量的电子，而电子带负电，吸引阳离子向正极移动。电解质溶液中的阴离子向负极移动，因为：负极溶解失去电子变成阳离子，阳离子大量聚集在负极，吸引阴离子向负极移动。呈中性随堂练习：1、美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，其结构如右图所示。两个电极均由多孔碳制成，通入的气体在空隙中逸出，并在电极表面放电。（1）a是_极，b是_极，电极反应式分别为_和_。（2）若将koh溶液改为h2so4电极反应式分别为_和_。2、a、b、c、d四种金属，将a和b用导线连接起来，浸入电解质溶液中，b不易腐蚀。将a、d分别放入等浓度盐酸中，d比a反应剧烈。将cu浸入b的盐溶液中无明显变化，如果把cu浸入c的盐溶液中，有金属c析出。其活动顺序为：（ ）a、d c a b b、d a b c c、d b a c d、b a d c3、如下图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中心滴入cuso4溶液，片刻后可观察到的现象是（ ）a、铁圈和银圈左右摇摆不定 b