4.1原電池（第1課時(shí)）（教學(xué)設(shè)計(jì)）高二化學(xué)高效課堂（人教版2019選擇性必修1）

第四章《化學(xué)反應(yīng)與電能》教學(xué)設(shè)計(jì)第一節(jié)原電池的工作原理第一課時(shí)原電池的工作原理課題：4.1.1原電池的工作原理課時(shí)1授課年級(jí)高二課標(biāo)要求內(nèi)容要求：認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。從氧化還原反應(yīng)的角度初步認(rèn)識(shí)原電池的工作原理。了解原電池及常見化學(xué)電源的工作原理，理解原電池的構(gòu)造組成。學(xué)業(yè)要求：能分析、解釋原電池的工作原理，能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池及創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。教材分析本節(jié)內(nèi)容是高中化學(xué)人教版（2019版）選擇性必修1第四章第一節(jié)《原電池的工作原理》內(nèi)容。電化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，既可以為必修課程中原電池知識(shí)的學(xué)習(xí)提升高度，又可以讓學(xué)生理解、設(shè)計(jì)、掌握電化學(xué)中原電池的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步掌握化學(xué)科學(xué)的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。原電池原理這部分知識(shí)涉及學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)、微粒觀的認(rèn)識(shí)發(fā)展以及分析體系中化學(xué)反應(yīng)的基本思路，但是這兩塊知識(shí)點(diǎn)在初高中必須模塊已經(jīng)深入學(xué)習(xí)。氧化還原反應(yīng)原理，能基本理解原電池的功能是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。本冊(cè)書的第一章，從物質(zhì)的反應(yīng)、微粒的運(yùn)動(dòng)、能量的轉(zhuǎn)化等各個(gè)角度，帶學(xué)生又學(xué)習(xí)了化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化原理。根據(jù)課標(biāo)要求，本節(jié)內(nèi)容分兩個(gè)課時(shí)完成，由于“化學(xué)能與電能”是化學(xué)學(xué)科的重要原理性之一，也是對(duì)氧化還原反應(yīng)原理本質(zhì)的拓展及應(yīng)用，并在本章節(jié)要深入學(xué)習(xí)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化，所以本節(jié)內(nèi)容有著承上啟下的重要作用。讓學(xué)生初步形成“原電池原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”學(xué)習(xí)的基本思維模型，進(jìn)一步突出本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)重點(diǎn)，突破進(jìn)行難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力，因此，本節(jié)內(nèi)容共分兩個(gè)課時(shí)完成。本節(jié)課內(nèi)容順應(yīng)新時(shí)代發(fā)展理念：能源與可持續(xù)發(fā)展，遵循新課標(biāo)的要求，有利于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。教材通過對(duì)單液原電池電池效率的探究，引出雙液原電池，引出半電池、鹽橋、內(nèi)電路、外電路等概念，對(duì)原電池工作原理的概貌有比較深入的了解。由于原電池在實(shí)際生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究中應(yīng)用廣泛，學(xué)好本節(jié)知識(shí)，具有比較重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。在化學(xué)能與電能的基礎(chǔ)上，引入鹽橋的概念，進(jìn)一步鞏固原電池的工作原理，在氧化還原反應(yīng)、能量轉(zhuǎn)換、電解質(zhì)溶液的等知識(shí)的基礎(chǔ)上，為后面學(xué)習(xí)電解原理、金屬的腐蝕與防護(hù)等奠定基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)（1）通過對(duì)

“CuZn（CuSO4溶液）”裝置的理解，觀察，總結(jié)該原電池裝置工作過程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（如：是否有電流產(chǎn)生、兩電極表現(xiàn)產(chǎn)生的現(xiàn)象、電解質(zhì)溶變化等），總結(jié)原電池構(gòu)成的條件，討論并給出結(jié)論原電池工作原理。（2）通過觀察“CuZn（鹽橋）”原電池裝置特點(diǎn)及產(chǎn)生電流的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析形成電流的微觀過程，了解鹽橋的作用，進(jìn)一步了解“氧化劑和還原劑完全隔離”的原電池裝置的反應(yīng)原理。（3）通過對(duì)原電池工作原理的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步帶學(xué)生完成對(duì)指定原電池的設(shè)計(jì)。（4）單液“CuZn（CuSO4溶液）”原電池裝置到“CuZn（鹽橋）”原電池裝置改進(jìn)的分析過程，分組討論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)雙液原電池的工作原理。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：原電池原理、鹽橋的作用、探究能力的培養(yǎng)難點(diǎn)：原電池設(shè)計(jì)改進(jìn)、探究能力的培養(yǎng)核心素養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析：宏觀上通過學(xué)生對(duì)鋅銅原電池的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，得出有效實(shí)驗(yàn)信息加以分析；微觀角度理解原電池工作原理，拓展氧化還原反應(yīng)思維。科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：通過實(shí)驗(yàn)探究，初步體驗(yàn)有序、全面、敏銳觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法，并能準(zhǔn)確地用語(yǔ)言描述，嘗試對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行分析、歸納，培養(yǎng)初步的科學(xué)探究能力?？茖W(xué)精神與社會(huì)責(zé)任：通過對(duì)單液電池的探究分析，改進(jìn)普通原電池裝置，正確理解鹽橋在電化學(xué)中的應(yīng)用。理解科學(xué)認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐的科學(xué)精神，科學(xué)認(rèn)識(shí)的方法之一是定性與定量相結(jié)合。學(xué)情分析從學(xué)生的知識(shí)認(rèn)知看，高一《必修二》的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)講解了ZnCuSO4Cu簡(jiǎn)單的原電池，對(duì)于原電池的原理以及裝置的設(shè)計(jì)學(xué)生還是有一定基礎(chǔ)認(rèn)知的。所以知識(shí)上基本要求有①金屬的性質(zhì)；②電解質(zhì)溶液概念；③氧化還原反應(yīng)原理；④生活中常見電池的認(rèn)知。但選修對(duì)于原電池原理的難度要求是一個(gè)階梯上升過程。選修階段學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知障礙可能是電極材料與電極反應(yīng)物的關(guān)系、電解質(zhì)溶液與電極反應(yīng)物的關(guān)系；如何理解雙液原電池；微觀角度理解原電池中微粒的運(yùn)動(dòng)和反應(yīng)等系列問題。學(xué)生已經(jīng)具備氧化還原反應(yīng)、原電池等基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)簡(jiǎn)單的原電池有一定的知識(shí)貯備，有較高的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)操作能力的同學(xué)，但對(duì)知識(shí)運(yùn)用能力有待提高，本節(jié)課將在此基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，探究更加高效的原電池裝置，讓學(xué)生在探究的過程中體驗(yàn)動(dòng)手操作和合作的樂趣，能力上提高學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維能力，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)原電池的設(shè)計(jì)能力以及實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖環(huán)節(jié)一、情景導(dǎo)入生活情境【環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)】教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖回顧探究單液原電池復(fù)習(xí)反應(yīng)原理，電池的構(gòu)成條件，為后期雙液原電池的探究做準(zhǔn)備。探究雙液原電池，鹽橋的工作原理師生通過系類問題的討論，改進(jìn)單液原電池的方法，構(gòu)建鹽橋原電池。對(duì)比單液原電池和雙液鹽橋原電池的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行雙液原電池的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)討論，給出自己的結(jié)論。根據(jù)原電池原理的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)原電池裝置激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解。鹽橋變膜，初步了解離子交換膜的作用培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，進(jìn)一步一、知識(shí)回顧1.原電池構(gòu)成的條件有哪些？分別起到的作用是什么？【互動(dòng)提示】裝置條件：①構(gòu)成原電池需電極，金屬電極需要活潑性不同；②電解質(zhì)溶液，其中一電極可以與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)；③閉合的回路；將兩電極深入到電解質(zhì)溶液中，兩電極間用導(dǎo)線連接構(gòu)成閉合回路；④自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。起到作用：電極的作用是導(dǎo)電，有些電池中電極材料會(huì)參加反應(yīng)；導(dǎo)線的作用是傳導(dǎo)電子；電解質(zhì)溶液的作用是通過自由離子的移動(dòng)傳導(dǎo)電荷。【互動(dòng)試題1】下列裝置能形成原電池的是()【答案】C【解析】A中酒精不是電解質(zhì)溶液，所以無(wú)法發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；B中裝置兩電極沒有活潑性的差異；C裝置中滿足原電池構(gòu)成的條件，有活潑性不同的兩級(jí)，電解質(zhì)溶液，形成閉合回路同時(shí)形成自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；D裝置中不能形成閉合的回路，故本題答案選C。2.在銅鋅稀硫酸原電池中，電子是怎樣移動(dòng)的？電子能否通過電解質(zhì)溶液？如果不能，電流是如何形成的？【互動(dòng)提示】由于金屬鋅比金屬銅活潑，鋅失去電子，電子通過導(dǎo)線流向銅片。電子不能通過電解質(zhì)溶液，在稀硫酸中H＋移向銅片，SOeq\o\al(2－,4)移向鋅片，陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)形成電流。二、新知預(yù)習(xí)請(qǐng)畫出原電池的工作原理簡(jiǎn)圖，標(biāo)出電子、電流、離子的移動(dòng)方向，并指出有何特點(diǎn)和規(guī)律？【導(dǎo)入】我們生活中無(wú)處不見電池的使用，戶外運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的電子手表；、筆記本電腦很多家用電器都需要使用電池；還有近幾年推行的環(huán)保交通工具，電動(dòng)汽車，它的主要核心就是在電池的技術(shù)，那么大家知道電池的能量是如何轉(zhuǎn)化的嗎？根據(jù)高一必修二的學(xué)習(xí)，回顧并總結(jié)原電池原理。創(chuàng)設(shè)生活中電池的應(yīng)用，激發(fā)探究欲望。環(huán)環(huán)節(jié)二雙液原電池活動(dòng)一、原電池原理的理解【知識(shí)回顧】實(shí)驗(yàn)演示：將鋅片和銅片分別用夾子夾好與電流表串聯(lián)，再同時(shí)插入到盛有CuSO4溶液的燒杯中，如圖所示：【問題1】觀察兩電極的現(xiàn)象，電解質(zhì)溶液的現(xiàn)象及電流表的讀數(shù)如何變化？【回答】①鋅片逐漸溶解，銅片一級(jí)厚度再變大，顏色仍是紅色；②CuSO4溶液顏色逐漸變淺；③電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)【問題2】電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，思考其中的能量轉(zhuǎn)化？【回答】指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明產(chǎn)生了電流，在該裝置中沒有外加電源，只有兩電極片與電解質(zhì)溶液間的反應(yīng)，所以，可以理解為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?！締栴}3】將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，這種裝置稱為原電池，那么思考，原電池構(gòu)成的條件有哪些呢？【回答】①活潑性不同的兩級(jí)；②電解質(zhì)溶液；③閉合的回路；④自發(fā)的氧化還原反應(yīng)?！締栴}4】思考原電池中電子流動(dòng)方向和電流方向有何特點(diǎn)？【回答】①外電路：電子的移動(dòng)：由負(fù)極（Zn片）→導(dǎo)線→正極（Cu片）。電流的移動(dòng)：由正極（Cu片）→導(dǎo)線→負(fù)極（Zn片）。②內(nèi)電路：陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極?！居洃浶】谠E】電子不下水（電子只在導(dǎo)線和電極移動(dòng)，不可進(jìn)入到溶液中）；離子不上岸（離子會(huì)在電解質(zhì)溶液中定向移動(dòng)，不進(jìn)入導(dǎo)線）【過渡】根據(jù)學(xué)生們的問題回答，繼續(xù)引導(dǎo)問題討論，從書寫電極方程式入手?！舅伎?】如何書寫兩極的電極反應(yīng)？【回答】從反應(yīng)類型角度可以得出，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；可以技巧記憶“負(fù)氧正還”。電極方程式書寫：負(fù)極反應(yīng)式：Zn－2e－=Zn2＋；正極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－=Cu；電池總反應(yīng)的離子方程式是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu?！舅伎?】通過原電池原理的問題分析，得出裝置是兩個(gè)半電池，可以分成鋅半電池和銅半電池。氧化、還原反應(yīng)分別是在兩級(jí)分開反應(yīng)的，但是少量的Cu2+還會(huì)在Zn表面還原的，我們?nèi)绾巫柚?？【引?dǎo)】①引導(dǎo)學(xué)生將兩級(jí)分別插入不同的燒杯中；②引導(dǎo)學(xué)生思考如何將兩池關(guān)聯(lián)形成閉合回路，并介紹老師展示的“鹽橋”，講解其結(jié)構(gòu)及作用；③引導(dǎo)學(xué)生兩池中加入電解質(zhì)溶液的設(shè)置。通過實(shí)驗(yàn)觀察、總結(jié)實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷哪芰?，發(fā)展學(xué)生模型認(rèn)知的思維能力?；顒?dòng)二、雙液原電池的探究活動(dòng)二、雙液原電池的原理【過渡】介紹實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的裝置，是一個(gè)裝有飽和KCl和瓊脂的裝置，這個(gè)裝置的作用是起到聯(lián)通兩個(gè)電解質(zhì)溶液，所以我們稱之為鹽橋。下面我們按照教材P94頁(yè)實(shí)驗(yàn)41，按下圖所示裝置完成實(shí)驗(yàn)，并回答下列問題：【驗(yàn)41】將置有鋅片的ZnSO4溶液和置有銅片的CuSO4溶液用一個(gè)鹽橋連接起來(lái)，然后將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，并在中間串聯(lián)一個(gè)電流表?！具^渡】引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，①觀察電流表②觀察兩電解質(zhì)溶液③觀察兩級(jí)④當(dāng)取出鹽橋后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象【問題討論環(huán)節(jié)】【問題1】實(shí)驗(yàn)過程中，兩電極有哪些變化？【學(xué)生】與課上開始的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相同，鋅片溶解，銅片質(zhì)量變大，顏色不變；【問題2】電流表的指針變化情況？【學(xué)生】電流表的指針也發(fā)生的偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明此裝置也產(chǎn)生了電流；也因此說(shuō)明加了鹽橋之后，裝置構(gòu)成了閉合的回路；【問題3】?jī)蔁腥芤菏欠癜l(fā)生改變？【學(xué)生】CuSO4溶液的顏色逐漸變淺。【實(shí)驗(yàn)探究】創(chuàng)設(shè)貫穿課堂始終的探究情境，提升學(xué)生思維能力【探究1】取走鹽橋，電流表發(fā)生什么變化，為什么？【學(xué)生】當(dāng)鹽橋取出后，電流表的指針又回到了零點(diǎn)，即電路中沒有電流通過。電流消失的原因，學(xué)生給出幾種可能，大家一起討論。學(xué)習(xí)情境：師生共同總結(jié)出原電池的工作流程，學(xué)習(xí)“半電池”、“內(nèi)電路”、“外電路”等新概念。【思考與討論】（1）圖41所示的銅鋅原電池工作中，電子在導(dǎo)線的移動(dòng)方向是怎樣的？陰離子、陽(yáng)子離在電解質(zhì)溶液中的移動(dòng)方向是怎么樣的？電子的移動(dòng)方向：電子由Zn失去，經(jīng)導(dǎo)線流向Cu電極。離子的移動(dòng)方向：①硫酸鋅溶液中：Zn2＋向鹽橋移動(dòng)；②硫酸銅溶液中：Cu2＋向銅極移動(dòng)；③鹽橋中：K＋移向正極區(qū)(CuSO4溶液)，Cl－移向負(fù)極區(qū)(ZnSO4溶液)，使氧化還原反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，不斷的產(chǎn)生電流。（2）銅鋅原電池可以看做由兩個(gè)半電池組成，一個(gè)發(fā)生氧化反應(yīng)、另一發(fā)生還原反應(yīng)；分別寫出兩個(gè)不同電極反應(yīng)方程式？負(fù)極反應(yīng)式：Zn－2e－=Zn2＋，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－=Cu，發(fā)生還原反應(yīng)；電池總反應(yīng)的離子方程式是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu?！窘處煛课覀兩鲜龅脑姵?，就稱為“雙液原電池”，思考鹽橋的組成及作用是什么？（1）鹽橋的組成資料卡片：鹽橋——常見的鹽橋是一個(gè)倒置的U形管，含有瓊膠的KCl飽和溶液，其中的瓊膠是一種含水豐富的凝膠，離子在其中既可以運(yùn)動(dòng)，又能起固定作用。（2）鹽橋的作用連接兩個(gè)半電池，是裝置整體形成電流的通路，使反應(yīng)得以順利進(jìn)行。否則，隨著電池反應(yīng)的發(fā)生，在Zn半電池溶液中，隨著Zn2+離子增加而帶正電荷；Cu半電池溶液中，隨著Cu2+離子的減少，SO42離子相對(duì)過剩而帶負(fù)電荷，這樣會(huì)阻礙電子從鋅棒流向銅棒而中斷電流?！締栴}總結(jié)】原電池原理用圖示進(jìn)行記憶【對(duì)應(yīng)訓(xùn)練1】如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說(shuō)法正確的是()A．外電路的電流方向?yàn)閄→外電路→YB．若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為FeC.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D．若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性順序?yàn)閄>Y【答案】D【解析】由圖示電子流向知X為負(fù)極，Y為正極，則電流方向?yàn)閅→外電路→X，故A錯(cuò)；若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為Fe，Y為碳棒，B錯(cuò)；負(fù)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，C錯(cuò)；若兩電極均為金屬，活潑金屬作負(fù)極，故有活動(dòng)性X>Y?！緦?duì)應(yīng)訓(xùn)練2】關(guān)于下圖所示的原電池，下列說(shuō)法正確的是()A．電子從鋅電極通過電流表流向銅電極B．鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移C．鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)；銅電極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)是2H＋＋2e－=H2↑D．取出鹽橋后，電流表仍會(huì)偏轉(zhuǎn)，銅電極在反應(yīng)前后質(zhì)量不變【答案】A【解析】鋅片作負(fù)極，銅片作正極，電子從負(fù)極流向正極，A選項(xiàng)正確；鹽橋中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，銅電極發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；取出鹽橋后不能形成原電池，銅電極在反應(yīng)后質(zhì)量增加，D選項(xiàng)錯(cuò)誤?！緦?duì)應(yīng)練習(xí)3】用銅片、銀片設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是（）A．電子通過鹽橋從乙池移向甲池B．銅片是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)C．開始時(shí)，銀片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag－e=Ag＋D．將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池總反應(yīng)相同【答案】D【分析】根據(jù)題中裝置，原電池的總反應(yīng)為Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，即銅片為負(fù)極，銀片為正極，根據(jù)原電池工作原理進(jìn)行分析；【詳解】A．根據(jù)原電池工作原理，電子從銅片經(jīng)電流計(jì)流向銀片，電子不通過鹽橋，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)上述分析，銅片是負(fù)極，根據(jù)原電池工作原理，負(fù)極上失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C．銀片為正極，電極反應(yīng)式為Ag++e=Ag，故C錯(cuò)誤；D．銅比銀活潑，將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，與該原電池總反應(yīng)相同，故D正確；【對(duì)應(yīng)練習(xí)4】銅鋅原電池(如圖)工作時(shí)，下列敘述正確的是（）A．正極反應(yīng)為Zn2e=Zn2+B．鹽橋中的K+移向ZnSO4溶液C．在外電路中，電流從負(fù)極流向正極D．Cu電極發(fā)生還原反應(yīng)【答案】D【解析】A．銅做正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Cu2++2e=Cu，A不符合題意；B．鋅作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2+；硫酸鋅溶液中鋅離子濃度增大，鹽橋中的氯離子移向硫酸鋅溶液；鹽橋中的K+移向CuSO4溶液，故B不符合題意；C．原電池工作時(shí)，在外電路中，電子從電池負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，電流方向與之相反，故C不符合題意；D．Cu電極做正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故D符合題意；利用已有知識(shí)，預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)，培養(yǎng)利用所學(xué)解決實(shí)際問題的能力。實(shí)驗(yàn)探究（驗(yàn)證）預(yù)測(cè)（猜想），培養(yǎng)觀察、分析能力，體驗(yàn)科學(xué)研究的基本方法。檢測(cè)與評(píng)價(jià)，通過反饋，發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)控課堂，提高效率?；顒?dòng)三、原電池的設(shè)計(jì)與改進(jìn)改進(jìn)引導(dǎo)學(xué)生分析原電池的構(gòu)造，激發(fā)學(xué)生根據(jù)原電池原理獨(dú)立設(shè)計(jì)不同原電池的想法?！咎釂?】原電池電極及電極反應(yīng)有哪些特點(diǎn)？【學(xué)生】通過點(diǎn)單液原電池，雙液原電池的學(xué)習(xí)，對(duì)電極的觀察，總結(jié)以下特點(diǎn)：①負(fù)極為電子流出極，相對(duì)活潑，通常是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬或某些還原劑，負(fù)極被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。②正極為電子流入極，相對(duì)不活潑，通常是活動(dòng)性較差的金屬或非金屬導(dǎo)體，一般是電解質(zhì)溶液中的氧化性強(qiáng)的離子被還原或電極上附著物本身被還原，發(fā)生還原反應(yīng)?！咎釂?】引導(dǎo)學(xué)生們自己設(shè)計(jì)原電池，分小組討論?！居懻?】同學(xué)們首先提出原電池的構(gòu)成條件老師可以引導(dǎo)學(xué)生從原電池的其中一個(gè)條件出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)第一步：①自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。②接下來(lái)，根據(jù)選定合適氧化還原反應(yīng)，進(jìn)行電極，電解質(zhì)溶液的選定?！居懻?】①電解質(zhì)溶液：一般能與負(fù)極反應(yīng)，或者溶解在溶液中的物質(zhì)(如O2)與負(fù)極反應(yīng)。②電極材料：一般較活潑的金屬作負(fù)極，較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極?！窘o出任務(wù)】根據(jù)原電池原理，判斷該氧化還原反應(yīng)2Fe3+＋Cu=2Fe2+＋Cu2+能否設(shè)計(jì)原電池，并寫出電極方程式，同時(shí)設(shè)計(jì)單液原電池和雙液原電池?！緦W(xué)生】①判斷反應(yīng)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)為原電池；②找出兩個(gè)半反應(yīng)：還原反應(yīng)：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋氧化反應(yīng)：Cu－2e－=Cu2＋③選電極：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)—Cu,正極發(fā)生還原反應(yīng)—選擇活潑性弱于Cu的金屬或非金屬石墨；④電解質(zhì)溶液：根據(jù)反應(yīng)方程式，我們選擇FeCl3溶液。【教師】根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)的思路，給出裝置示意圖，如下：【提問】那么同學(xué)通過什么方法將單液原電池改到雙液鹽橋電池呢？【學(xué)生】討論得出結(jié)論，電極的選擇不變；需要兩個(gè)電解質(zhì)溶液裝置，其中正極插入的電解質(zhì)溶液不變，仍是FeCl3溶液。負(fù)極插入的電解質(zhì)溶液選擇CuCl2溶液?！緦?duì)應(yīng)練習(xí)5】人們常常利用化學(xué)反應(yīng)中的能量變化為人類服務(wù)。下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是（）A．B．C． D．【答案】AC【解析】（1）構(gòu)成原電池的反應(yīng)理論上應(yīng)為發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的氧化還原反應(yīng)，A、C選項(xiàng)均為氧化還原反應(yīng)，A、C選項(xiàng)正確；B、D選項(xiàng)均為非氧化還原反應(yīng)，B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤；故答案選A、C?！疽龑?dǎo)】大家在觀察鹽橋原電池實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象時(shí)，我們觀察到有了鹽橋的裝置產(chǎn)生的電流比較穩(wěn)定，但是我們觀察到電流強(qiáng)度逐漸變小，這是什么原因呢？【思考】雙液原電池電流弱的原因？裝置特點(diǎn)兩電極分別在兩池，離子通過鹽橋移動(dòng)，所以距離長(zhǎng)。由于鹽橋的體積有限，所以離子容量小，那我們?nèi)绾胃倪M(jìn)你呢？【引入講解】介紹“離子交換膜”的定義，即：陰離子交換膜只允許陰離子通過，陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過以及展現(xiàn)含有離子交換膜的裝置。和學(xué)生介紹，離子交換膜可以解決雙液原電池電流弱的原因，本節(jié)課簡(jiǎn)單了解該裝置，后期會(huì)繼續(xù)深入學(xué)習(xí)。【互動(dòng)】與學(xué)生討論原電池裝置的演變過程?！緦?duì)應(yīng)練習(xí)3】鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是()A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))減小C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰、陽(yáng)離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡【答案】C【解析】A項(xiàng)，由鋅的活潑性大于銅，可知銅電極為正極，在正極上Cu2＋得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由于陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過，故甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))不變，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在乙池中Cu2＋＋2e－=Cu，同時(shí)甲池中的Zn2＋通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確；D項(xiàng)，陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過，電解過程中Zn2＋通過陽(yáng)離子交換膜移向正極保持溶液中電荷平衡，陰離子是不能通過交換膜的，錯(cuò)誤。通過對(duì)單液原電池和雙液原電池的歸納總結(jié)，建構(gòu)原電池模型，發(fā)展學(xué)生模型認(rèn)知的思維方法。課堂總結(jié)裝置原電池實(shí)例原理定義使氧化還原反應(yīng)中電子作定向移動(dòng)，從而形成電流。這種把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。形成條件①電極：兩種不同的導(dǎo)體相連；②電解質(zhì)溶液：能與電極反應(yīng)。反應(yīng)類型自發(fā)的氧化還原反應(yīng)電極名稱由電極本身性質(zhì)決定：正極：材料性質(zhì)較不活潑的電極；負(fù)極：材料性質(zhì)較活潑的電極。電極反應(yīng)負(fù)極：Zn2e=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極：2H++2e=H2↑（還原反應(yīng)）電子流向負(fù)極→正極電流方向正極→負(fù)極能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能→電能應(yīng)用①抗金屬的電化腐蝕；②實(shí)用電池。板書設(shè)計(jì)第四章化學(xué)能與電能第一節(jié)原電池一、原電池的工作原理1.原電池的構(gòu)成條件2.電極方程式的書寫3.單液CuZn原電池二、雙液原電池1.鹽橋定義及