高中化學(xué)《原電池》教學(xué)案_新人教版選修3

1、第一節(jié)原電池教學(xué)案1知識(shí)與技能：1、使學(xué)生進(jìn)一步了解原電池的工作原理和構(gòu)成原電池的條件2、能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。過程和方法:通過分組實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力與分析思維能力。情感和價(jià)值：體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛與愉悅，增強(qiáng)為人類的文明進(jìn)步學(xué)習(xí)化學(xué)的責(zé)任和使命感。教學(xué)重點(diǎn)：原電池的工作原理。教學(xué)難點(diǎn)：原電池的形成條件及電極反應(yīng)；原電池電極名稱的判定教學(xué)過程： 溫故而知新：1、原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)反應(yīng)。2、如右圖所示，組成的原電池：（1）、當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀H2SO4時(shí)：Zn電極是負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極，其電極反應(yīng)為Zn 2e- = Zn 2+，該反應(yīng)

2、是_氧化（填“氧化”或“還原”，下同）反應(yīng)； Cu電極是正極，其電極反應(yīng)為2H+ +2e- =H2,該反應(yīng)是還原反應(yīng)。（2）、當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液時(shí)： Zn電極是負(fù)極，其電極反應(yīng)為：Zn 2e- = Zn 2+，該反應(yīng)是氧化反應(yīng)；Cu電極是正_極，其電極反應(yīng)為Cu2+ + 2e- = Cu,該反應(yīng)還原_反應(yīng). 3、原電池原理 ： 填寫頁(yè)表中的空白情景導(dǎo)入： 同學(xué)們，請(qǐng)你們學(xué)校的夜晚，我們除了感嘆學(xué)校美麗之外 ，你有沒有想過：是誰(shuí)給我們?nèi)剂亮撕谝?、送來了光明？?duì)！是電，正因?yàn)殡?，也讓我們的生活世界變得五彩斑斕。我們?cè)诨瘜W(xué)必修2中已經(jīng)認(rèn)識(shí)了一種可以讓化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置原電池。這節(jié)課

3、我們將繼續(xù)探討有關(guān)原電池的知識(shí)。板 書：第一節(jié) 原電池一、對(duì)鋅銅原電池工作原理的進(jìn)一步探究過 渡： 我們?cè)诒匦?中學(xué)習(xí)過的將鋅片和銅片置于稀硫酸的原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時(shí)間稍長(zhǎng)電流就很快減弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用。這是什么原因造成的呢？造成的主要原因：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內(nèi)阻，使電流不能暢通。為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)如右圖（書P71圖4-1）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？實(shí)驗(yàn)探究： 書P71實(shí)驗(yàn)4-1，用一個(gè)充滿電解質(zhì)溶液的鹽橋，將置有鋅片的ZnSO4溶液和置有銅片的CuSO4溶液連接起來，然后將鋅片和銅片

4、用導(dǎo)線連接，并在中間串聯(lián)一個(gè)電流計(jì)，觀察有什么現(xiàn)象？取出鹽橋，又有什么現(xiàn)象？歸納總結(jié)：1、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：有鹽橋存在時(shí)：電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即有電流通過電路。 取出鹽橋時(shí)： 電流計(jì)指針即回到零點(diǎn)，說明沒有電流通過思考教流1：參考教材72頁(yè)，改進(jìn)后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？鹽橋在此的作用是什么？講解分析： 在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完成的。Zn失去電子形成的Zn2+進(jìn)入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而帶正電荷。同時(shí)，CuSO4則由于Cu2+ 變?yōu)镃u ，使得 SO42-相對(duì)較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會(huì)阻止電子從鋅片流向銅片，造成電

5、流中斷。 因鹽橋（如KCl）的存在，其中陰離子Cl-向ZnSO4溶液擴(kuò)散和遷移，陽(yáng)離子K+則向CuSO4溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進(jìn)行，一直到鋅片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+幾乎完全沉淀下來。若電解質(zhì)溶液與KCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作鹽橋。歸納總結(jié)：2、鹽橋的作用：（1）、使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。（導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。）（2）、可使由它連接的兩溶液保持電中性。思考教流2： 上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的？指出電池的正負(fù)極，并分別寫出其中負(fù)

6、極和正極的電極反應(yīng)式以及該電池的總反應(yīng)方程式。歸納總結(jié)：3、電極反應(yīng)式：負(fù)極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應(yīng)） 正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應(yīng)）4、電池總反應(yīng)方程式：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 5、電池符號(hào)： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負(fù)極 鹽橋 正極過 渡：那么，原電池反應(yīng)與普通化學(xué)反應(yīng)相比，有何特點(diǎn)？板 書：二、由兩個(gè)半電池組成原電池的工作原理1、把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開，在不同區(qū)域進(jìn)行，再以適當(dāng)方式連接，可獲得電流。、在這類電池中，用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極，負(fù)極向外電路提供電子；用氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作為正極，

7、正極從外電路得到電子。 、在原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并通過陰陽(yáng)離子的定向運(yùn)動(dòng)而形成內(nèi)電路。 典型例題：例1、鋅銅原電池產(chǎn)生電流時(shí)，陽(yáng)離子 （ B ）A、移向Zn 極，陰離子移向Cu 極 B、移向Cu 極，陰離子移向Zn 極 C、和陰離子都移向Zn極 D、和陰離子都移向Cu 極 例2、判斷下列哪些裝置能構(gòu)成原電池。為什么？（可以） （可以） （可以） （不可以）歸納總結(jié)： 2、組成原電池的條件 、有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬）作電極。(第1組實(shí)驗(yàn)) 、電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。 (第二組實(shí)驗(yàn)) 、兩極相連形成閉合電路。 (第三組實(shí)驗(yàn))、具有能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。典型例

8、題：例3、下列8個(gè)裝置中，能發(fā)生原電池反應(yīng)的是 ( )；若能構(gòu)成原電池，請(qǐng)判定出原電池正負(fù)極（ ）過 渡： 據(jù)你所學(xué)知識(shí)，你知道導(dǎo)線中的電子是怎樣流動(dòng)的嗎？你又如何判定裝置的正負(fù)極？歸納小結(jié)：3、原電池的正負(fù)極的判斷方法：、據(jù)電極材料：較活潑的電極材料負(fù)極；較不活潑的電極材料正極、據(jù)電極發(fā)生的反應(yīng)：氧化反應(yīng)的極負(fù)極；還原反應(yīng)的極正極、據(jù)電極增重還是減重：工作后質(zhì)量減少的電極負(fù)極工作后質(zhì)量增加的電極正極、根據(jù)電極有氣泡冒出：工作后，有氣泡冒出的電極為正極、根據(jù)電流方向或電子流向：電流(外電路)，由正極流向負(fù)極；電子則由負(fù)極經(jīng)內(nèi)電路流向原電池的正極。、據(jù)內(nèi)電路離子的遷移方向：陽(yáng)離子流向電池正極陰離

9、子流向原電池負(fù)極。 典型例題：例4、下列關(guān)于原電池的敘述正確的是（C ）A、構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬B、原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C、原電池中電子流出的一極是負(fù)極，該極被還原D、原電池放電時(shí)，電流的方向是從負(fù)極到正極例5、如圖所示，兩電極一為碳棒，一為鐵片，若電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且a極上有大量氣泡生成，則以下敘述正確的是 （ C ）aA、a為負(fù)極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸 GB、b為負(fù)極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液C、a為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸 D、b為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液例6、某原電池的總反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3+Fe = 3

10、Fe2+，不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池組成是 （ CD ）A、正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B、正極為碳，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液C、正極為鐵，負(fù)極為鋅，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液D、正極為銀，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液歸納小結(jié)：4、電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇：、電解質(zhì)溶液：一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則左右兩個(gè)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng) 與電極材料具有相同的陽(yáng)離子。、電極材料：、活潑性不同的兩種金屬。、金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨作正極、金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛版作負(fù)極，PbO2作正極、惰性電極。如

11、氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt典型例題：例7、請(qǐng)根據(jù)氧化還原反應(yīng) :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+設(shè)計(jì)成原電池。你有哪些可行方案?并寫出正負(fù)極的材料和電解質(zhì)溶液是什么？若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是什么？試畫出原電池的裝置簡(jiǎn)圖。講解分析：負(fù)極：Cu Cu 2e- = Cu2+ 正極：比Cu不活潑的金屬或石墨2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ 電解質(zhì)溶液： Fe2(SO4 )3、FeCl3等例8、把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、a 相連時(shí)，a為負(fù)極，c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d

12、相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?( B )A、abcd B、 acdb C、cabd D、bdca歸納小結(jié)：5、原電池的主要應(yīng)用：、進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；（做負(fù)極的金屬；電子流出的一極的金屬）、改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；、利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池課堂小結(jié)： 這一節(jié)課我們比較深入的學(xué)習(xí)和探究了原電池的相關(guān)知識(shí)，如果將原電池反應(yīng)中的氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)分開在兩個(gè)不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，再以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接起來，從而獲得了穩(wěn)定持續(xù)的電流。 作業(yè)布置：課后作業(yè)P73面 第2、3、6題板書設(shè)計(jì)： 第一節(jié)：原電池一、原電池的概念：直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。二、原電池的本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)三、構(gòu)成原電池的條件：1、兩極：活性不同的兩極電極材料（可以是兩種活性不同的金屬或金屬與非金屬）2、電解質(zhì)溶液：要求電極材料在電解質(zhì)溶液中能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)3、要形成一個(gè)閉合的回路。 簡(jiǎn)稱“兩極一液一線”四、實(shí)驗(yàn)探究問題：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu這個(gè)氧化還原反