化學能與電能的轉化-原電池的工作原理(第1課時)(教案)-2024-2025學年高二化學同步備課系列

1.2.1化學能與電能的轉化-原電池的工作原理（第1課時）一、核心素養(yǎng)發(fā)展目標1.以銅鋅原電池為例，從宏觀和微觀的角度分析理解原電池的工作原理，能正確判斷原電池的正極和負極，會書寫其電極反應式。2.進一步理解化學能與電能的相互轉化，認識從簡單原電池發(fā)展到帶有鹽橋原電池的過程變化，并能理解帶有鹽橋原電池的實用性。二、教學重難點重點：1.原電池的工作原理；2.電極反應式的書寫。難點：電極反應式的書寫。三、教學方法實驗探究法、總結歸納法、分組討論法等四、教學過程【導入】水果電池視頻展示【問】回顧高一所學的原電池的定義【生】化學能轉化為電能的裝置【展示】鋅銅硫酸原電池的工作原理動畫【講解】①負極：電子流出的一極，發(fā)生氧化反應。②正極：電子流入的一極，發(fā)生還原反應。【問】原電池的構成條件？【生】①兩個活潑性不同的電極(兩種金屬或一種金屬和一種能導電的非金屬)。②電解質溶液。③構成閉合回路。④能自發(fā)進行的氧化還原反應?！局v解】角度1電極反應負極-氧化反應正極-還原反應角度2粒子遷移外電路電子遷移：負→正內(nèi)電路離子遷移：陽離子：移向正極陰離子：移向負極【展示】鋅銅硫酸銅原電池【講解】實驗現(xiàn)象：鋅片逐漸溶解，銅片上紅色固體質量增加，溶液顏色變淺，電流計指針發(fā)生偏轉。【問】電極反應分別是？【生】負極：Zn－2e－=Zn2＋正極：Cu2＋＋2e－=Cu總電池反應式是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu【展示】鋅銅硫酸銅原電池實驗過程【問】觀察并記錄實驗現(xiàn)象，其中哪些與預測一致，哪些與預測不同？【生】相同：銅片表面附著紅色固體，電流表指針偏轉。不同：鋅片表面附著紅色固體電流逐漸衰減【問】為什么沒有電流？【生】兩個溶液間缺少離子導體，無法形成閉合回路?！菊故尽空n本中鋅銅硫酸銅原電池的圖片【講解】鹽橋中通常裝有含KCl飽和溶液的瓊膠，K+和Cl-可在其中自由移動。【展示】鹽橋視頻【講解】鹽橋的作用①形成閉合回路。②平衡兩側溶液的電荷，使溶液保持電中性。③避免電極與電解質溶液直接反應，相比單液原電池有利于最大程度地將化學能轉化為電能?！菊故尽吭姵氐墓ぷ髟砜偨Y【強化鞏固】把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為()A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b>dD．b>d>c>a【生】B【講解】一般電極反應式的書寫方法1、書寫電極反應式的原則電極反應式遵循質量守恒、得失電子守恒及電荷守恒，遵循離子方程式的書寫規(guī)則，兩電極反應式相加得電池總化學(或離子)方程式。2、一般電極反應式的書寫方法①找出氧化劑和還原劑，判斷原電池的正、負極。②結合介質的酸堿性確定還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。③寫出電極反應式，將兩式相加得總反應式。3.書寫電極反應式的基本類型(1)類型一題目給定原電池的裝置圖，未給總反應式首先找出原電池的正、負極，即分別找出氧化劑和還原劑。結合電解質判斷出還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。遵循氧化還原反應離子方程式的配平原則，寫出電極反應式。將兩電極反應式相加(注意兩極得失電子數(shù)相等)可得電池總反應式?！緩娀柟獭糠治鱿铝袃蓚€原電池裝置，完成下列問題：(1)甲裝置中正極為________，電極反應式為__________________，負極為__________，電極反應式為____________________________。(2)乙裝置中正極為________，電極反應式為__________________，負極為__________，電極反應式為____________________________?！旧?1)Al2H＋＋2e－=H2↑MgMg－2e－=Mg2＋(2)Mg6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－Al2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O【講解】(2)類型二題目給出原電池的總反應式分析原電池總反應式中各元素的化合價變化情況，找出氧化劑及其對應的還原產(chǎn)物，氧化劑發(fā)生的反應即為正極反應；找出還原劑及其對應的氧化產(chǎn)物，還原劑發(fā)生的反應即為負極反應。當氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物由多種元素組成時，還應考慮電解質是否參與了反應。若有一個電極反應式較難寫出，可先寫出較易寫出的電極反應式，然后再用總反應式減去該電極反應式即得到另一電極反應式?！緩娀柟獭扛鶕?jù)下列原電池的總反應式，寫出其電極反應式。(1)利用反應2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制備硫酸銅，若將該反應設計為原電池，其負極反應式是_____________________________________，正極反應式是_______________________________________________________________。(2)某原電池總反應為2FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2=Fe2O3＋4OH－＋H2O，在該原電池中：負極反應式是_______________________________________________________________；正極反應式是_______________________________________________________________?！旧?1)2Cu－4e－=2Cu2＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O(2)3H2－6e－＋6OH－=6H2O2FeOeq\o\al(2－,4)＋5H2O＋6e－=Fe2O3＋10OH－【講解】設計原電池理論上，任何自發(fā)的氧化還原反應都可以設計成原電池。外電路：還原性較強的物質在負極上失去電子，氧化性較強的物質在正極上得到電子。內(nèi)電路：將兩電極浸入電解質溶液中，陰、陽離子作定向移動?！締枴空堄肍eCl3溶液、CuCl2溶液、鹽橋、銅片、石墨棒設計原電池實現(xiàn)電池反應：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2【生】小組合作完成原電池設計負極材料：Cu正極材料：石墨電解質溶液eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(正極區(qū)：FeCl3溶液,負極區(qū)：CuCl2溶液))【課堂小結】師生共同完成。【課堂練習】1、某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質傳遞H＋，其基本結構如圖所示，電池總反應可表示為2H2＋O2=2H2O。下列有關說法正確的是()A．電子通過外電路從b極流向a極B．b極上的電極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．每轉移0.1mol電子，消耗1.12L的H2D．H＋由a極通過固體電解質移向b極答案：D2、原電池的電極反應式不僅與電極材料的性質有關，也與電解質溶液有關。下列說法錯誤的是()A．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池，負極反應式為