阳羡高级中学高二化学选修4化学反应原理_3

专题①第二单元原电池的工作原理

授课人：钱璐慧上课地点：高二203 时间：10月16日上午第二节

[教学目标]

一、知识与技能

1、了解原电池的构造特点以及工作原理。

2、能正确书写原电池的正、负极的电极反应式以及总反应式。

二、过程与方法

尝试通过进行化学能转化为电能的探究活动，引导学生分析现象产生的原因，理解原电池的原理，并能根据有关原理进行原电池的设计，并写出相应的电极反应式。

三、情感态度与价值观

了解化学能转化为电能的意义，以及原电池原理在日常生活中的应用。

[教学重点]

原电池的构造特点、工作原理和电极反应式的书写

[教学难点]

原电池的工作原理以及据此进行的原电池的设计

[教学准备]

小烧杯，铜电极，锌电极，演示电流计，盐桥，1mol/L的CuSO4溶液，1mol/L的ZnSO4溶液，。

[教学过程]

[新课引入]同学们有没有吃过方便食品啊？

[回答]有，比如方便面。

[设问]对，拿开水一冲就能食用。但是没有开水的时候怎么办呢？有没有一种不用开水就能煮熟的方便食品呢？

[展示图片]自热饭盒。

[讲解]发明家们早就想过并且把这个问题解决了！这是市场上有卖的自热饭盒，盒内装有快餐饭盒和菜盒，饭菜盒放在支架上面，支架放在盒体的底部，袋装的发热材料放在支架腔内，支架的划针头正对着袋装发热材料。饭菜食用前，针头划破两袋发热材料，使其混合反应，放出热量加热食物，十分方便。

[提问]自热饭盒在使用中，能量转化形式是怎样的？这个反应属于什么反应类型？

[回答]化学能转化为了热能，属于放热反应。

[再问]我们学过的很多反应都属于放热反应，例如锌粉与硫酸铜溶液反应，置换出金属铜，我们可以通过怎样的方法来确定它放出了热量？

[回答]可以分别测量锌粉加入硫酸铜溶液前后，溶液的温度变化，看看温度是否升高。

[评价]完全正确。温度升高了，说明此反应确实是放热反应。像这样的反应都是由化学能转化为热能，那么，是不是所有反应的化学能都是转变为热能的呢？

[回答]不是，有些可以转变为光能，有些可以转变为电能。

[评价]很好。我们在必修2中已经学过了一种装置，可以将化学能转变为电能，是什么装置？

[回答]原电池。

[板书]原电池的工作原理

[提问]最简单的原电池是铜锌原电池，其构造是怎样的？

[交流、讨论]

[板书] 原电池的形成条件：（1）两个活泼性不同的电极；（2）电解质溶液；（3）形成闭合回路。

[展示动画]铜锌原电池。

[提问]这个原电池中，铜电极和锌电极放在同一电解质溶液中，并用导线连接形成了闭合回路。那么，电流是如何产生的？请同学们思考后回答。

[思考，小结]锌失去电子，电子经导线流入铜电极，氢离子在铜电极上得到电子，形成氢气。与此同时，锌变成锌离子，进入溶液中。电子的定向移动产生了电流。

[评价】很好。根据同学们的分析，你们能否写出这个原电池正、负极的电极反应式和总反应式呢？

[练习，讲评、板书]负极：Zn-2e-=Zn2+正极：2H++2e-=H2↑

总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2↑

[设问]如果我对这个原电池进行一些改动，请同学们根据学过的知识，判断是否形成了原电池。

[演示实验]1、将铜电极放入装有1mol/L CuSO4溶液的小烧杯中，锌电极放入装有1mol/L ZnSO4溶液的另一只烧杯中，仍然用导线连接。

[思考、判断]没有形成原电池。因为没有形成闭合回路。

[演示实验]2、在实验1的基础上，将浸有饱和KCl溶液的盐桥插入两只烧杯中。

[思考、判断]形成了原电池。

[现象]

[提问]在这个新的原电池中，电子是怎样产生并且流动的？

[回答]锌充当负极，失去电子变成锌离子，进入溶液中；电子沿导线到达铜片，溶液中的铜离子在铜片上得到电子，变成铜原子附着在铜片表面。

[板书]铜锌原电池示意图。

[练习]请同学们根据实验，写出这个原电池的电极反应式和总反应式。

[讲评、板书]负极：Zn-2e -=Zn 2+ 正极：Cu 2++2e-=Cu

总反应式：Zn+Cu 2+=Zn 2++Cu

[讲述]人们在实验中发现：必修2中的简单原电池的电流效率不高，于是对它进行了改进，得到了实验2所展示的原电池。请大家对比分析一下，看看实验2究竟作了哪些改进？

[回答]1、将原来放在一个烧杯内的正负电极分别放在两个烧杯内。2、使用了盐桥将断路的两个电极连接了起来。

[引导阅读]一般的实验改进是越改越简单，而这个实验改进反而比原来复杂，说明一定有它的理由。请大家阅读课本P 13页的相关内容，找出盐桥在本实验中起到了怎样的作用？

[阅读、回答]在反应中，盐桥中的Cl -移向ZnSO 4溶液，K +移向CuSO 4溶液，使两电解质溶液均保持电中性，氧化还原反应得以顺利进行。

[引导思考]仔细观察原电池示意图，可以发现原电池的电解质溶液分为两部分。我们将一份电解质溶液及插入其中的电极称为半电池。则一个原电池由几个半电池组成？

[回答]2个。

[再问]这2个半电池是完全隔离的吗？

[回答]不是，通过盐桥相互连接起来，形成了闭合回路。

[提问、练习]请大家结合必修中学习的原电池的知识，思考一下原电池的两极分别发生的什么反应？电子得失情况和电流方向如何？完成下列表格：

[展示]

[过渡]很好，看来大家对于由一个已知的原电池写出其电极反应式已经掌握的比较好了，那如果倒过来，已知总反应式，如何来设计一个原电池呢？ [板书]总反应式：Fe+Cu 2+=Fe 2++Cu

[引导]要确定一个原电池，首先要确定此原电池的正负极。

[思考、回答]根据氧化还原反应的情况来确定。发生氧化反应的物质，一般选择作为负极；发生还原反应的物质，一般选择作为正极。

[再问]正负极已经确定了，如何来选择正负极材料呢？

[回答]一般负极材料就是作为负极的活泼金属来充当，正极材料选择比负极活泼性弱的导体即可。

[激问]确定了正负极，是否就能画出一个完整的原电池了？还缺少点什么？

[思考]各半电池的电解质溶液是不是也要仔细考虑的？

[讲述]一般说来，负极电解质溶液要选择负极材料反应之后的生成物作为溶质；正极电解质溶液要选择含有正极阳离子的可溶性盐。

[练习]设计铁铜原电池。

[评讲]

[练习]已知Fe 和Fe 3+之间能发生氧化还原反应，请据此写出反应的离子方程式并将其设计为一个原电池。

[小结]根据已知的化学方程式设计原电池，一般遵循以下设计思路：1、根据电池总反应，判断出氧化反应和还原反应；2、判断出正、负极；3、寻找合适的正负极材料；4、寻找合适的电解质溶液；5、画出原电池示意图，写出电极反应式，标明电流方向。

[随堂练习]

1、有A 、B 、C 、D 四种金属。将A 与B 用导线相连，浸入电解质溶液中，A 溶解，B 无明显变化；将A 、D 分别投入等浓度盐酸中，D 比A 反应剧烈；将铜浸入B 的盐溶液中，无明显变化；若把铜浸入C 的盐溶液中，有金属C 析出。则下列选项正确的是( )

A 、D > C > A >

B B 、D > A > B > C

C 、

D > B > A > C D 、B > A > D > C

[小结]原电池原理的应用之一：判断金属活泼性的强弱。

2、实验室制取氢气时，有同学发现，如果用高纯度的锌粒，制取的速率很慢。但改用纯度较低的粗锌，反而能迅速获得大量氢气。你能否根据原电池的原理对此作出恰当的解释？

[小结]原电池原理的应用之二：加快氧化还原反应的速率。

3、在生活中经常会发现铁生锈的现象。钢铁是由铁和少量杂质（例如碳）等构成的混合物，当钢铁表面有电解质溶液时，锈蚀的速率更快。你能否解释一下原因？据此，你能否提出防止钢铁腐蚀的一些措施？

KOH

4、氢氧燃料电池的总反应式为2H 2+O 2==2H 2O ，则在多孔镍棒的负极应该通入的是

，在多孔镍棒的正极应该通入的是 ，两极的电极方程式分别为 ， 。

[总结]今天我们学习了原电池的原理，请大家课后认真复习，重点理解原电池的正负极的确定方法和电极反应式的书写。

[板书设计] 原电池的工作原理

1、原电池的形成条件：

（1）两个活泼性不同的电极；（2）电解质溶液；（3）形成闭合回路。

2、常见原电池：（1）铜-锌-稀硫酸原电池：负极：Zn-2e -=Zn 2+

正极：Cu 2++2e-=Cu

总反应式：Zn+Cu 2+=Zn 2++Cu

（2）铜-锌（盐桥）原电池：负极：Zn-2e -=Zn 2+ 正极：Cu 2++2e-=Cu

总反应式：Zn+Cu 2+=Zn 2++Cu

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4、根据总反应式设计原电池的方法：a 、根据电池总反应，判断出氧化反应和还原反应；b 、判断出正、负极；c 、寻找合适的正负极材料；d 、寻找合适的电解质溶液；e 、画出原电池示意图，写出电极反应式，标明电流方向。

5、原电池原理的应用

[兴趣研究]找一节废弃的锌锰干电池，小心拆开，研究一下其结构，了解生活中的化学原理。

专题①第二单元 原电池的工作原理(学案)

一、知识与技能

1、了解原电池的构造特点以及工作原理。

2、能正确书写原电池的正、负极的电极反应式以及总反应式。

二、知识归纳：

1、原电池的形成条件：

（1）

；（2） ；（3） 。

2、常见原电池：（1）铜-锌-稀硫酸原电池：负极：

正极： 总反应式：

（2）铜-锌（盐桥）原电池：负极： 正极：

总反应式：

34、根据总反应式设计原电池的方

法：

（1）总反应式：Fe+Cu 2+=Fe 2++Cu

（2）已知Fe 和Fe 3+之间能发生氧化还原反应，请据此写出反应的离子方程式并将其设计为一个原电池。

a、根据电池总反应，判断出氧化反应和还原反应；

b、判断出正、负极；

c、寻找合适的正负极材料；

d、寻找合适的电解质溶液；

e、画出原电池示意图，写出电极反应式，标明电流方向。

5、原电池原理的应用

（1）判断金属活泼性的强弱。

（2）加快氧化还原反应的速率。

[兴趣研究]找一节废弃的锌锰干电池，小心拆开，研究一下其结构，了解生活中的化学原理。