原電池 化學電源電解池

1、原電池 化學電源授課班級課 時教學目的知識與技能1、 了解原電池原理，能寫出電極反應和電池反應方程式，初步了解原電池的裝置過程與方法1、通過對化學能轉化為電能的學習，體驗科學探究的過程，理解科學探究的意義，基本過程和方法，初步養(yǎng)成科學探究的能力。2、自己探究原電池概念及形成條件的學習過程進行計劃、反思、評價和調控，提高自主學習化學的能力。情感態(tài)度價值觀 關注化學科學對個人生活和社會發(fā)展的貢獻，關注能源問題，逐步形成正確的能源觀。重 點認識原電池的工作原理；形成原電池的概念；難 點用已經學過的有關知識探究化學能轉化為電能的條件和裝置知識結構與板書設計原電池 化學電源板書設計：一、原電池概念： 將

2、化學能轉化為電能的裝置。二、原電池工作原理 1、反應現(xiàn)象2、電子的流出極負 極：Zn-2e-=Zn2+ (氧化反應) 3、失電子極4、發(fā)生氧化反應的極電子 電流(化學能轉化為電能)正 極：2H+2e- =H2 (還原反應)三、形成原電池條件:(1) 有兩種活性性不同的兩極(金屬或非金屬單質)(2) 電解質溶液，(3) 形成閉合電路(4) 自發(fā)的氧化還原反應教學過程教學步驟、內容教學方法【視頻】播放水果電池充電【提問1】這個視頻你看到了什么？【過渡】：我們知道化學反應一般都伴隨著能量的產生有的轉化為熱能，有的轉化為光能【提問2】這個過程是能量石如何進行轉換的呢？【板書】：一、原電池的定義：將化學

3、能轉化為電能的裝置.【講述】：像這樣講化學能轉化為電能的裝置稱為原電池，為什么稱之為原電池？因為它是最初最原始的電池.?！具^渡】原電池究竟是如何將化學能轉化為電能的呢？今天讓我們走上科學的探索之路，首先我們來看一組實驗 【實驗1、2】：把鋅片和銅片片分別放入硫酸溶液中，同學們注意并觀察實驗現(xiàn)象現(xiàn)象并將記錄在你的學案上?！咎釂枴磕阌^察到了什么現(xiàn)象？【回答】銅片上沒有明顯現(xiàn)象，鋅片上有氣泡冒出。 【提問】為什么鋅片表面有氣泡產生而銅片的表面卻沒有氣泡產生呢？【回答】因為銅不活潑，在金屬活動性順序表中氫在銅之前，因此不能置換出硫酸中的氫?！局v述】下面我們將鋅片、銅片同時平行插入硫酸溶液中大家仔細觀察

4、鋅片和銅片表面的變化并做好相應的記錄?！咎釂枴康谌M實驗你觀察到了什么現(xiàn)象？【回答】答：鋅片表面有氣泡、銅片表面無氣泡【提問】這與剛才實驗一、實驗二的現(xiàn)象基本吻合的，誰能寫出這個反應的離子方程式？【回答】Zn + 2H+= Zn2+ + H2【提問】現(xiàn)在我將鋅片和銅片接觸一起放入硫酸溶液中，大家再觀察鋅片和銅片表面的變【回答】銅片表面產生了氣泡【講述】我們一起看一下四組實驗現(xiàn)象：大家看一下我們做的四個實驗，鋅片放入硫酸溶液中是因為鋅與氫發(fā)生了置換反應，第二個實驗是將銅片放入硫酸溶液中不產生氣泡，第三個實驗鋅片和銅片平行插入硫酸溶液中，很顯然是鋅反應銅片不反應;第四個實驗是將鋅片和銅片接觸放入硫

5、酸溶液中卻是銅片表面有氣泡?！咎釂枴慨a生的氣體是什么?【回答】:氫氣【提問】氫元素原來以什么形式存在？【回答】來源于硫酸電離出的H+副板書：我們再從從電子得失角度分析2HH2 【提問】：硫酸電離出的H+如何轉化為H2,?是得到電子還是失去電子？【回答】得到電子【提問】既然是得電子，那么得到的電子是誰提供的呢？是鋅還是銅呢？【回答】鋅提供的可能鋅表面的電子流到了銅片上被溶液中的H+ 得到后產生H2。【提問】大家思考一下有沒有可能是銅提供的？如果不是銅，理由如何？【回答】如果可能是銅與硫酸反應,Cu失去電子給了H+;（實驗中溶液沒有變成藍色）【提問】:電子從何而來？電子是從溶液傳遞還是鋅片與銅片的

6、接觸點傳遞的呢？【回答】:是接觸點傳遞的，如果是溶液傳遞的，電子應該可以傳遞到銅的表面的，如果是通過溶液傳遞的，第三個實驗應該同片表面會氣泡產生?！局v述】如果有電子的移動就應該會有電流，那電流時如何產生的呢？【過渡】：下面我們通過實驗來驗證：將鋅片和銅片用導線連接起來，在導線之間接入燈泡。平行插入稀硫酸溶液中觀察實驗現(xiàn)象。(注意觀察銅片表面的變化)我們一起來分析一下電流的產生原理?！径嗝襟w展示】Cu Zn原電池閉合狀態(tài)下微觀粒子運動的動畫模擬與實驗4相似，并展示Cu片.Zn片上得失電子的反應式.【講述】在這個裝置中鋅片失去電子、失去的電子通過導線傳遞給銅片，溶液中的H+在銅片的表面得到電子變成

7、氫氣，該裝置發(fā)生了化學反應在外電路產生了電流，電子由Zn片流出，產生了電能講述：這是兩個電極反應我們稱之為半反應，大家想一下在氧化還原反應中，我們將的電子的反應稱之為什么反應?。渴ル娮拥姆磻Q之為什么反應??？原電池的巧妙之處就在于將氧化反應和還原反應這兩個半反應在不同的區(qū)域進行?！局v述】：一個完整的反應應該包括氧化反應和還原反應兩個過程，我們只要將氧化反應和還原反應兩半反應加和起來就能得到一個完整的電極反應。【板書】2、原電池的工作原理銅片上: 2H+2e- =H2 (還原反應) 鋅片上: Zn-2e-=Zn2+ (氧化反應) 氧化還原反應：Zn+2H+=Zn2+H2【板書】:該電極反應就是

8、Zn + 2H+= Zn2+ + H2 【板書】：原電池正負極的判別：板書設計Zn-2e-=Zn2+ (氧化反應) 負極 1、從實驗現(xiàn)象可判別正極。2、電子的流出極是負極。3、失電子極是負極。電子 電流 正極 4、發(fā)生氧化反應的一極。 (化學能轉化為電能)2H+2e- =H2 (還原反應) 正極二、發(fā)展中的化學電源(chemical power source)【講解】最古老的電池 巴格達電池1936年6月，伊拉克考古學家在巴格達城郊，發(fā)現(xiàn)了大量公元前二百多年屬于波斯王朝時代的文物，其中包括一些奇怪的陶制器皿和生銹的銅管、鐵棒。陶制器皿有點像花瓶，高15厘米，呈淡黃色，瓶里裝滿了瀝青，瀝青之中有

9、個鈾管，直徑2.6厘米，高9厘米，鈾管中又有一層瀝青，并有一根銹跡斑斑的鐵棒。 【講解】上述原電池的結構較簡單，攜帶也不方便，當今的電池工業(yè)已能制造出各種各樣的實用電池。實用電池一般應具有的特點是：能產生穩(wěn)定而具有較高電壓的電流：安全、耐用且便于攜帶；能夠適用于特殊用途；便于回收處理，不污染環(huán)境或對環(huán)境產生較小的影響，下面我們來簡單介紹幾種常見電池和新型電池。【板書】1干電池( dry cell)【講解】干電池是用鋅制圓筒型外殼作負極，位于中央的頂蓋有銅的石墨作正極，在石墨周圍填充NH4Cl和淀粉糊作電解質，還填有MnO2和炭黑(ZnMn電池)【板書】負極（鋅筒）：Zn 2e= Zn2+；正極

10、（石墨）：正極：2NH4+2e=2NH3+H2電池的總反應式為：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H2【講解】淀粉糊的作用是提高陰、陽離子在兩極的析出速率。ZnCl2的作用是吸收NH3。MnO2作用是吸收正極放出的H2生成MnO(OH) ，從而消除電極正極H2的集結現(xiàn)象，防止產生極化。干電池是一次性電池，放電后不能再使用，內部氧化還原反應不可逆。為提高使用壽命，用KOH代替NH4Cl來提高性能。干電池的主要用途是錄音機、閃光燈、手電筒、電動玩具、袖珍電視機以及電極、空調搖控器等?！具^渡】充電電池又稱二次電池 ?？沙潆婋姵厥莾蓸O都參加反應的電池。這是一種發(fā)展較快的原電池，如鉛蓄電池、銀鋅

11、電池、（紐扣電池）、鋰電池、愛迪生蓄電池等，它們的負極是較活潑的金屬，正極一般是金屬氧化物。放電時，負極被氧化。正極材料的氧化物被還原，充電時的電極反應與放電時相反。【板書】2、充電電池(1) 鉛蓄電池(storage battery)【講解】鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠和透明塑料制成長方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2，負極是海棉狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中，且兩極間用橡膠或微孔塑料隔開?！景鍟控摌O：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O蓄電池充電和放電的總化學方程式為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4

12、+2H2O【講解】當放電進行到硫酸的濃度降低，溶液的密度達到1.18g/cm3時應停止使用，需充電，充電時起電解池的作用?！舅伎寂c交流】鉛蓄電池在放電前后電解質溶液和電極分別有哪些變化？這對電池的繼續(xù)工作會帶來哪些影響？【回答】電解質溶液的濃度有所下降，同時電極上都附著一層難溶物PbSO4 使電池的電壓降低，電壓不穩(wěn)定，欲使其恢復，就要對其進行充電【板書】(2)鎳氫電池負極：H2 +2OH- -2e-= 2H2O 正極：2NiO(OH) +2H2O +2e- = 2Ni(OH)2 +2OH-放電總反應式：H2 + 2NiO(OH) = 2Ni(OH)2 【講解】1970-1975開發(fā)了先進的銀

13、鋅、鎳鎘電池技術。1975-1983美國海軍生產潛水艇用銀鋅電池。1979-1987美國國家能源部發(fā)展電動車用的鎳鋅電池。1998-1992美國海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水【板書】（3）堿性蓄電池銀鋅電池：負極：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-銀鋅電池充電和放電的總化學方程式為：Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2【講解】正極殼填充Ag2O和石墨，負極蓋填充鋅汞合金，電解質溶液KOH?！景鍟?鎘鎳電池：負極：Cd2OH-2e-= Cd(OH)2正極：2NiO（OH）+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-鎘鎳電池充

14、電和放電的總化學方程式為：2NiO（OH）Cd2H2O2Ni(OH)2Cd(OH)2【講解】負極材料：Cd，正極材料：涂有NiO2，電解質：KOH溶液。鎳鎘電池壽命較蓄電池長，但鎘是致癌物，鎳鎘污染環(huán)境?！局v解】還有一種廣泛用于筆記本電腦、移動電話、攝像機的鋰離子電池，其壽命較長，被稱為綠色電池【板書】(4) 鋰電池 負極：Li - e- = Li+正極：MnO2 + e- = MnO2-總反應式：Li + MnO2 = LiMnO2【講解】優(yōu)點：質量輕、容量大、放電時間長。鋰電池是一種高能電池，鋰作為負極，技術含量高，有質量輕、體積小、電壓高、工作效率高和壽命長等優(yōu)點。常用于電腦筆記本、手機

15、、照相機、心臟起博器、火箭、導彈等的動力電源。 【過渡】還有一種新型高效氫氧燃料電池，主要用于航天領域，它的電極一般為活化電極，具有很強的催化活性，如鉑電極、活性炭電極等，電解質溶液為40%KOH溶液?！景鍟?燃料電池(fuel cell)(1) 氫氧燃料電池（堿性）電極反應：負極：2H2+4OH-2e-=4H2O正極：O2+2H2O+2e-=4OH-電池的總反應為：2H2 + O2 = 2H2O【講解】該電池的特點是能量轉化率高，可達70%以上，且其燃燒的產物為水，因此不污染環(huán)境?！景鍟咳綦娊赓|溶液為稀H2SO4 負極：2H2 -4e-=4H+ 正極：O2+ 4H+ + 4e-= 2H2

16、O 放電總反應式： 2H2 + O2 = 2H2O 【講解】新型燃料電池：該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣?！景鍟?2) 甲烷氧氣燃料電池負極：CH4+10OH-8e-=CO32+7H2O正極：2O2+4H2O+8e-=8OH-電池的總反應式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O課后反思：第二節(jié) 電解池 一、教材分析    本節(jié)內容是人教版選修4化學反應原理第四章第三節(jié)，教材主要介紹了電解原理以及電解原理的應用。電解屬于電化學知識范疇，是中學化學理論體系不可缺少的一部分，是電解質電離、氧化還原反應、原電池等

17、知識的綜合運用。本節(jié)教材可分為兩個部分：電解原理、電解原理的應用。本設計為第一課時。二、學生分析學生的認知發(fā)展水平和知識基礎都是我們要考慮的學情。學生已經掌握了電解質溶液導電、氧化還原理論、原電池的相關知識，所以學生學習電解原理在分析問題時有一定的知識儲備。但是對于電解池工作原理的微觀想象可能存在著一定的困難。學生求知欲較強，合作意識與探究精神逐漸形成。三、課標要求知識與技能：理解電解原理，能寫出電極反應式和總反應方程式，初步形成電解池工作原理的理論模型。過程與方法：利用惰性電極電解氯化銅的實驗，探究電解原理。引導學生對實驗現(xiàn)象的觀察、分析和推理；讓學生體驗科學探究的過程，形成一定的實驗能力、

18、觀察能力和思維能力。情感態(tài)度價值觀：體會化學家探究過程的艱辛，提升對科學家的敬仰，樹立榜樣的力量；通過動手實驗，理論分析，揭開偽科學的面紗，體會電解原理的應用價值。四、教學重、難點教學重點：電解原理。教學難點：形成電解池工作原理的思維模型。五、教學方法：實驗探究，小組合作、討論，多媒體等多種教學方法的綜合。六、教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖情境引入小魔術（黑筆寫紅色字）（濾紙用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鐵片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會出現(xiàn)紅色字跡）設問：該小魔術的奧秘？觀看魔術，產生興趣創(chuàng)設問題情景，激起求知欲，揭示課題原理探究原理探究CCCuCl2溶液丙

19、甲FeCCuCl2溶液乙CCuCl2溶液C由原電池改裝成電解池【實驗探究】浸入CuC12溶液的兩根碳棒分別跟直流電源的正極和負極相連接。接通電源，讓學生觀察兩極的現(xiàn)象。陽極陰極現(xiàn)象產生氣體使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍 有紅色物質出現(xiàn)判斷產物 氯氣 銅單質反應方程式通電CuCl2 = Cu + Cl2【整理】【設問】氯化銅在電流的作用下是怎樣分解的呢？【思考與交流1】1.根據(jù)自己的理解闡述什么是電解？2.氯化銅分解是一個物質內能增加的過程，電解是什么形式的能量相互的轉化過程？實現(xiàn)電解的裝置是電解池，什么是電解池呢？3.構成電解池的條件？4.電極的確定？【課件整理】一、電解原理1、電解 定義

20、2、電解池 構成電解池的條件 電極的確定【思考與交流2】電解池中離子和電子的移動方向 ？【思考與交流3】以碳為電極電解時陰極上陽離子的放電規(guī)律是什么？【課件整理】一、電解原理3、電解池中離子和電子的移動方向 4、以碳為電極電解時離子放電順序觀察分析變化動手設計，探究儀器工作原理，觀察現(xiàn)象，利用電解原理思考現(xiàn)象背后的本質，給現(xiàn)象以科學的解釋書寫化學反應方程式小組合作討論代表回答，小組間相互補充學生書寫:陽極：2Cl-2e- = Cl2(氧化反應)陰極：Cu2+ + 2e- = Cu(還原反應)認真討論、整理學生思考回答并整理知識培養(yǎng)學生觀察和對比的能力能力培養(yǎng)學生通過現(xiàn)象分析得出結論的能力從宏觀

21、上體會電解過程中的物質變化培養(yǎng)合作學習的意識提升學生從微觀角度對物質的認識、對反應的認識，深化對氧化還原理論的認識。從微觀上理解電解質導電過程就是的電解過程。從宏觀現(xiàn)象到微觀本質，幫助學生對電解原理內化為自己的知識。原理應用【應用一】下圖是以石墨為電極，電解NaCl溶液的裝置圖，試寫出各電極反應式，并分析各電極附近溶液PH的變化？ 【應用二】小魔術（黑筆寫紅色字）的原理濾紙用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鐵片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會出現(xiàn)紅色字跡。思考檢驗鞏固利用新知體驗動手探究的樂趣，用所學知識揭示偽科學的面紗，體會電解原理的價值，體驗科學衛(wèi)士的自豪感。小結歸納本節(jié)

22、課你有哪些收獲?本節(jié)課哪些內容對你觸動最深？通過本節(jié)課的學習你還有哪些問題？回顧本節(jié)所學的主要內容說出自己最想說的話整體把握本節(jié)內容給學生以自由思維的空間，提高課堂開放性。七、板書設計 第二節(jié) 電解池一、電解二、電解池1.電解池的定義、構成電解池的條件(1)直流電源(2)兩個電極(常用惰性電極：Pt、Au或碳棒)(3)電解質溶液或熔融態(tài)電解質 (4)閉合回路、電解池的兩極陰極：與電源負極相連的電極。（發(fā)生還原反應）陽極：與電源正極相連的電極。（發(fā)生氧化反應）三、電解池中離子和電子的移動方向 四、以碳為電極電解時離子放電順序陰極:（陽離子氧化性越強，越容易得電子，越優(yōu)先放電）Ag+Hg2+Cu2

23、+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+陽極:（陰離子還原性越強，越容易失電子，越優(yōu)先放電）S2IBrCl OH含氧酸根離子教學反思：金屬的腐蝕與防護教學目標知識與技能：1、了解金屬腐蝕的種類，探究金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因2、掌握化學腐蝕和電化學腐蝕的區(qū)別。3、認識金屬腐蝕的危害及防腐措施，感受化學對人類生產和生活的影響。過程與方法：通過學習增強保護環(huán)境的意識，節(jié)約意識。情感態(tài)度與價值觀：進一步學會對比、比較認識事物的科學方法和假設驗證探究的思維方式，辯證的認識外因條件對化學變化的影響。教學重點：吸氧腐蝕、析氫腐蝕的原理教學難點：吸氧腐蝕、析氫腐蝕的原理教學過程：【投影】常見的金屬腐蝕現(xiàn)象：【導

24、課】金屬腐蝕的現(xiàn)象非常普遍，像金屬制成的日用品、生產工具、機器部件、海輪的船殼等，如保養(yǎng)不好，都會腐蝕，從而造成大量金屬的損耗。至于因設備腐蝕損壞而引起停工減產、產品質量下降、污染環(huán)境、危害人體健康，甚至造成嚴重事故的損失，那就更無法估計了。因此，了解金屬腐蝕的原因，掌握防護的方法，是具有十分重要的意義的?！景鍟?第二節(jié) 金屬的腐蝕與防護一、金屬腐蝕【閱讀】回答什么是金屬腐蝕？【板書】金屬腐蝕：金屬（或合金）跟周圍接觸到的氣體（或液體）反應而腐蝕損耗的過程?！局v述】 金屬的化學腐蝕：金屬跟接觸到的物質直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。例如：鐵在高溫下與氧氣直接化合而被腐蝕，在工業(yè)生產中氯氣跟鐵或

25、與其他金屬化合使金屬銹蝕。特點：反應簡單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應。【板書】1、 化學腐蝕：金屬跟接觸到的物質直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。特點：反應簡單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應?！局v述】溫度對化學腐蝕的影響：【科學探究】不同條件下鐵釘?shù)匿P蝕注意：光亮鐵釘浸沒在菜油之中；光亮鐵釘半浸半露在菜油中；光亮鐵釘完全浸沒在食鹽水中；光亮鐵釘完全浸沒在酸性溶液中或堿性溶液中。學生分別觀察并寫出報告以培養(yǎng)學生的觀察與描述能力。教師不但要給學生出題目，還要發(fā)揮點撥作用，提出注意點：觀察的一周中不要振蕩試管，否則會破壞生銹的界面；把各人設置的具體條件和的狀況詳盡記錄在案，以利分析和歸納，寫出高質

26、量的家庭探究報告。實驗方案記錄結論【總結】鐵釘生銹的條件：鐵釘含雜質、與電解質溶液接觸?！舅伎肌拷^大多數(shù)鋼鐵生銹是否是化學腐蝕？為什么？【板書】2、電化學腐蝕【講解】由于金屬和液態(tài)介質(常為水溶液)構成微小的原電池而發(fā)生金屬腐蝕的過程.電化學腐蝕是金屬腐蝕的主要形式.例如:鋼鐵在潮濕的空氣中生銹就是電化學腐蝕造成的.【板書】 電化學腐蝕 ：不純的金屬或合金與電解質溶液接觸，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失電子被氧化的腐蝕?！竟餐治觥啃纬稍姵氐脑?。【板書】【投影】鋼鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕：【講解】 吸氧腐蝕與析氫腐蝕：發(fā)生條件、正負極反應、總反應?！景鍟糠诸愇鰵涓g吸氧腐蝕條件水膜酸性

27、較強（弱酸）水膜酸性較弱或呈中性負極反應Fe 2e = Fe2+2Fe 4e = 2 Fe2+正極反應2H+ + 2e = H22H2O + O2 + 4e = 4OH-總反應Fe + 2H+ = Fe2+ + H22Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2  4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O 次要主要【歸納與交流】化學腐蝕與電化腐蝕的對比?！景鍟?、化學腐蝕與電化腐蝕的對比（1）本質：金屬原子失電子而被氧化M ne = Mn+ (2) （3）   相互關系：往往同時發(fā)生，電化腐蝕要比化學腐蝕普遍得多?！拘〗Y】略【板書】二、金屬的防護【思考與交流】討論自行車不同構件的防銹措施：【復習】電化學腐蝕的實質，寫出兩極反應方程式（析氫和吸氧）?！舅伎肌坑绊懡饘俑g的因素有那些？（閱讀P56 最