高中化学 第四章 第一节 原电池教案 新人教版选修4

第四章电化学基础第一节一次电池一、调查目标体验化学能和电能相互转化的探究过程二、探索的重点对原电池的概念、原理、组成和应用的初步认识。第三，探索困难通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移的角度理解化学能转化为电能的本质以及这种转化的综合利用价值。第四，教学过程简介电能是现代社会中使用最广泛、最方便、污染最少的二次能源，也称为电能。例如，日常生活中使用的笔记本电脑、手机、照相机、摄像机.一切都取决于电池的应用。那么，电池如何将化学能转化为电能呢？让我们一起复习本课中关于原电池的一些相关内容。板书 4.1原电池一、原电池实验研究讲座：铜、锌和硫酸都是学生熟悉的物质。利用这三种物质，我们重现了意大利物理学家沃尔特在1799年留给我们的历史亮点。锌铜实验探究(铜锌原电池)真正的步骤当前图像1.将稀硫酸插入锌板2、铜插入稀硫酸3、将锌片和铜片的上端连接在一起，插入稀硫酸问题调查1.当锌和铜片分别插入稀硫酸时会发生什么？2.当锌和铜片通过电线连接，然后插入稀硫酸时会发生什么？为什么？3.锌板的质量有变化吗？溶液中的碳(氢)是如何变化的？4.如何在锌片和铜片上写出变化的反应式？电子流的方向是什么？说：我们发现电流计指针偏转，表明电流产生了。这种装置为化学能转化为电能搭建了一座桥梁。这是为生命提供电能的所有电池的第一个祖先原电池。板书(1)原电池的概念：将科学能量转化为电能的装置称为原电池。问：什么样的化学变化只能在原电池装置中发生？学生：锌2H=锌2 H2告诉我：为什么它会产生电流？答：事实上，锌和稀硫酸之间的反应是一个带有电子转移的氧化还原反应。然而，当氧化剂和还原剂的热运动相遇产生有效的碰撞电子转移时，由于分子热运动没有一定的方向，电子转移不会形成电流，但它通常以热能的形式表现出来，当它强烈时伴随着其他形式的能量如光、声等。显然，从理论上讲，如果一个自发的氧化还原反应能试图将氧化和还原分开，并将电子的不规则转移转变为定向运动，它就能形成电流。因此，原电池的本质是将氧化还原电子转化为电子的定向运动，形成电流。(2)本质：某一氧化还原反应的电子转移变成了电子的定向运动。也就是说，化学能被转化成电能并释放出来。问：这个过程是如何产生的？让我们来看看原电池原理的工作原理。(3)原理：(负氧正返)问：锌铜原电池中哪种物质会失去电子？哪种物质能得到电子？学生：活性金属锌失去电子，氢离子得到电子问：电线上会产生电流，也就是说，电子会有定向运动，所以电子是从锌流向铜还是从铜流向锌？学生：锌流向铜当铜中有电子时，谁会得到它们？学生：溶液中的氢离子说：整个放电过程是：锌上的电子通过导线流向用户，并从铜流回原电池形成电流。同时，氢离子使正电极上的电子释放氢，这解释了为什么铜片上会产生气泡。说：我们知道电流的方向与电子运动的方向相反，所以电流的方向是从铜到锌。从电学上讲，我们知道电流从正极流向负极。因此，锌铜一次电池的正极和负极分别是什么？学生：negati负极(锌):锌-2e=锌2(氧化)正电极(铜):2h 2e=H2=还原备注：其中，氧化反应发生在负电极上，还原反应发生在正电极上，即负氧正返。注：电极方程式应表示正负极和电极材料，以满足所有保持平衡的要求。总反应为：锌2H=锌2 H2事实证明，自发的氧化还原反应将氧化剂和还原剂的不规则电子转移转化为电子通过特定装置的定向运动，从而形成原电池。转折点：可以看出，一个完整的一次电池包括正极和负极、电解液和电线。铜锌原电池的正负极和硫酸电解液可以用其他物质代替吗？学生：当然，生活中有各种各样的电池。过渡：形成一次电池的条件是什么？二。一次电池的组成条件1.两个不同活性的电极2.电解质溶液3、形成闭合回路(导线连接或直接接触)并将电极插入电解液中4.自发氧化还原反应(必要条件)思考：锌铜原电池的正负极可以交换什么物质？为了保证锌铜原电池的原理不变，什么物质可以用来交换正极和负极？(碳、铁、锡、铅、银、铂、金等。)问：锌铜原电池中硫酸能被硫酸钠代替吗？判断原电池是否形成。是的，写下原电池的原理。(1)镁铝/硫酸；铝碳/氢氧化钠；锌碳/硝酸银；硫酸中铁和铜短路；锌铜/水；锌铁/乙醇；硅碳/氢氧化钠(2)锌铜/硫酸(无电线)；碳碳/氢氧化钠如果一根碳棒产生11.2升气体，另一根碳棒产生5.6升气体，判断一次电池的正极和负极，并找出有多少克锌板溶解了？让原硫酸的浓度为1摩尔/升，体积为3L，并计算此时的氢离子浓度。(3)将银环和铁环用细线吊在水中，将硫酸铜滴入水中，询问是否平衡。(银环水槽)(4)锌/硫酸锌/铜/硫酸铜盐桥(用浸透饱和氯化钠的琼脂填充)(5)铁和铜通过导线连接在一起，并插入浓硝酸中镁和铝连接在一起，并插入氢氧化钠中。思考：如何根据氧化还原反应原理设计原电池？请将氧化还原反应锌Cu2=铜Zn2设计为电池：硫酸铜硫酸铜硫代硫酸铜硫酸铜这种电池的优点是它能产生连续稳定的电流。其中，使用了盐桥什么是盐桥？盐桥充满了饱和KCl溶液和琼脂制成的果冻。果冻的作用是防止管道中的溶液流出。盐桥的作用是什么？通过它连接的两种溶液可以保持电中性，否则锌盐溶液将由于锌溶解成Zn2而带正电，铜盐溶液将由于铜沉淀而使Cu2还原而带负电。盐桥确保电子通过外部电路从锌到铜的连续转移，使得锌的溶解和铜的沉淀能够继续。电线的功能是传输电子和与外部电路通信。盐桥的功能是沟通内部电路。三、原电池的工作原理：正反应：获得电子(还原反应)负反应：电子损失(氧化反应)总反应：阳性反应阴性反应想一想：如何写出复杂反应的电极反应公式？更复杂的电极反应公式=总反应公式-简单电极反应公式例如，熔盐燃料电池具有很高的放电效率，因此受到重视。Li2CO3和Na2CO3的熔盐混合物可以用作电解质，一氧化碳是负电极气体，空气和CO2的混合物是正电极辅助气体。制备了在650下工作的燃料电池，并测试了相关的电极反应公式。负反应式为：2co2co32-4e-=4co2正反应式为：2CO2 O2 4e-=2CO32-电池总反应公式：2CO O2=2CO2四、几种判断原电池总反应的离子方程式是：2Fe3 Fe=3Fe2，无法实现反应的原电池成分是()A.正极是铜，负极是铁，电解液是三氯化铁溶液正极是碳，负极是铁，电解液是铁(NO3)3溶液正极是铁，负极是锌，电解液是Fe2(SO4)3溶液d、正极为银，负极为铁，电解液为硫酸铜溶液练习：航天器上使用的氢和氧燃料电池的电池反应为2H2 O2=2H2O和氢氧化钾的电解质溶液。将反应保持在高温下以蒸发H2O。正确的说法是： ()A.H2是正极，O2是负极B.电极反应(正极):o2h2o4e-=4oh-C.电极反应(负电极):