人教版高中化学选修四原电池.docx

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人教版高中化学选修四原电池

人教版选修四4-1原电池教案【原创】

天门市干驿高级中学肖汉江

【教学目标】

1.在必修2的基础上进一步学习原电池的工作原理

2.掌握原电池的构成条件，原理和运用

3.正确书写电极反应与电池反应方程式

4.理解盐桥原理和作用

【教学重点】

1构成原电池的必要条件

2判断原电池的正负极和书写电极与电池反应方程式

【教学难点】

1原电池的电流形成过程

2盐桥原电池持续供电的工作原理

【教学过程和教学方法】

1.运用多媒体展示化学能转化为电能的实验过程，学习科学探究的基本方法，培养学生理性思考实验现象的学习习惯【多媒体辅助法，实验探究法】

2.图示分解原电池的构成过程，探究原电池的构成条件，培养学生的归纳总结能力【分组讨论法】

3.通过探究原电池的工作过程，理解化学能转化为电能的实质，掌握电极方程式的书写方法，培养应用能力【互动法】

【情感价值与思想渗透】

1.通过观看原电池实验，体会化学能转化为电能的奇妙过程，培养学生学习化学的兴趣

2.关注世界能源危急，理解可再生能源及其转化的现实意义和经济价值，培养学生的时代使命感和学习与探究的紧迫感

【教学用具】多媒体教室和白板

【教学活动过程】

【导语引入】

当我们在走夜路或者停电的时候，大家肯定会想起要用到什么吧！

手电筒，停电宝，手机等等，总之这些都是可以移动的电源，这些工具的核心就是其中的电池或电板，它们是怎么工作而产生电流的呢？

我们今天就来探究电池产生电流的奥秘。

【学生分组讨论】

1将一锌片浸入盛有稀硫酸的烧杯中，有什么化学现象，你能写出化学方程式吗？

2将铜片浸入盛有稀硫酸的烧杯中又有什么现象？

3将锌片和铜片用导线连接后同时浸入盛有稀硫酸的烧杯中，又有什么现象？

在锌片和铜片上分别发生了什么反应？

铜片本身发生了反应吗？

4在导线中串联一只电流表，又有什么现象？

这种现象说明了说明？

【实验探究】

装置

实验现象

实验结论

①

铜片上无气泡

铜与稀硫酸不反应

②

锌片上有气泡

锌与稀硫酸反应

③

铜片上有气泡，锌片溶解，电流表指针偏转

该装置将化学能转化为电能

（2）原电池。

①定义：

将化学能变为电能的装置。

②工作原理（以铜锌稀硫酸原电池为例）：

电极材料

电极名称

电子转移

电极反应式

反应类型

锌

负极

电子流出

Zn－2e－===Zn2＋

氧化

反应

铜

正极

电子流入

2H＋＋2e－===H2↑

还原

反应

总离子反应式

Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑

5【追问探究】电流是怎么产生的呢？

6教师点评

锌片和铜片通过导线连接后，锌失去的电子沿着电阻最小的方向移动到铜片上，使之形成负电场，从而吸引带正电荷的氢离子向铜片移动，锌单质失去电子变成锌离子后进入溶液使锌片周围形成正电场，从而吸引带负电荷的硫酸根离子向锌片移动，外电路电子和内电路的离子的定向移动就形成了稳定电流。

我们把失去电子发生了氧化反应的锌片叫负极，把得到电子发生了还原反应的铜片叫正极。

【负氧正还，强者负极】在外电路中电子由负极流向正极，电流反向。

在内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

【PPT】

从上述铜锌原电池构成，讨论构成原电池由哪些必要条件？

1.具有能导电的两极

2.能自发进行氧化还原反应

3.两极与电解质相接触

4.能形成闭合电路

【PPT】

1将用导线连接好了的锌片和铜片分别插入到盛有硫酸锌和硫酸铜的溶液中，能构成原电池吗？

2在两烧杯间架上盐桥后能构成原电池吗？

如果能，写出电极反应方程式。

3原电池的两极必须都是金属吗？

如果将铜片换成石墨棒可以吗？

4有同学在实验过程中，用温度计测量了电解质溶液的温度，发现两极处在同一电解质溶液中的原电池工作时发热，而使用盐桥将两极分别处在不同的电解质溶液中工作时不发热，这说明了什么？

盐桥的作用有哪些？

【讨论小结】

原电池中的正极不一定是金属材料，可以用石墨等导电非金属代替。

盐桥的作用是利用盐桥中离子（钾离子和氯离子）的移动，使两个半电池形成闭合电路，同时使两个半电池溶液始终保持电中性，氧化还原反应得以继续进行,产生持续稳定的电流，提高电池的使用效率。

【PPT】思考与交流

1铜片与银片用导线连接后同时浸入到稀硫酸中能形成原电池吗？

2.中和反应能放出热量，有人设想将其设计成原电池，你认为能成功吗？

【PPT】讨论做题

1.依据氧化还原反应：

2Ag＋（aq）＋Cu（s）===2Ag（s）＋Cu2＋（aq）设计的原电池如下图所示。

请回答下列问题：

（1）电极X的材料是______；电解质溶液Y是________________________________________________________________________。

（2）银电极为原电池的________极，发生的电极反应为________________________。

X电极上发生的电极反应为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）外电路中的电子是从________电极流向________电极。

【解析】　该原电池的电池总反应式为2Ag＋（aq）＋Cu（s）===2Ag（s）＋Cu2＋（aq），由此可知X极是铜，作负极，银作正极，Y应是AgNO3溶液。

电子从原电池的负极经导线流向正极，即从铜电极流向银电极。

【答案】　

（1）Cu　AgNO3溶液

（2）正　2Ag＋＋2e－===2Ag（或Ag＋＋e－===Ag）

Cu－2e－===Cu2＋

（3）Cu（负）　Ag（正）

2.X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。

X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，外电路电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。

据此判断四种金属的活动性顺序是

（　　）

A．X>Z>W>YB．Z>X>Y>W

C．X>Y>Z>WD．Y>W>Z>X

【解析】　在原电池中，活泼金属作原电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属或非金属导体作原电池的正极，阳离子或氧气等在正极得到电子发生还原反应。

电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反。

因此，X、Y相连时，X为负极，则活动性X>Y；Z、W相连时，电流方向是W→Z，则活动性Z>W；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则活动性X>Z；W、Y相连时，W极发生氧化反应，则活动性W>Y。

综上所述，可以得出金属的活动性顺序：

X>Z>W>Y。

故正确答案为A。

【答案】　A

3．右图所示装置中，电流表A发生偏转，a极逐渐变粗，同时b极逐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c应是下列各

组中的（　　）

A．a是Zn、b是Cu、c为稀H2SO4

B．a是Cu、b是Zn、c为稀H2SO4

C．a是Fe、b是Ag、c为AgNO3溶液

D．a是Ag、b是Fe、c为AgNO3溶液

【解析】　原电池工作时，a极逐渐变粗，同时b极逐渐变细，说明b极失去电子是负极，a极上金属离子得电子是正极，电解质溶液中含有先于H＋放电的金属阳离子。

【答案】　D

4．下图中甲和乙均是双液原电池装置。

判断下列说法不正确的是（　　）

　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　乙

A．甲中电池总反应的离子方程式为Cd（s）＋Co2＋（aq）===Co（s）＋Cd2＋（aq）

B．反应2Ag（s）＋Cd2＋（aq）===Cd（s）＋2Ag＋（aq）能够发生

C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性

D．乙电池中有1mol电子通过外电路时，正极有108gAg析出

【解析】　根据甲、乙装置分析可知A项正确，且可推知Cd的活泼性强于Ag，故Ag不能置换出Cd，B项错误。

【答案】　B

4．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。

下列说法中不正确的是（　　）

A．由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式为Al－3e－===Al3＋

B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO

＋2H2O

C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋

D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋

【解析】　Al、Cu、稀硫酸组成的原电池中，较活泼金属Al为负极，A正确；因为Mg与NaOH溶液不反应，故Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池中，Al为负极，发生氧化反应，B正确；因Fe比Cu活泼，Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池时，Fe失电子被氧化，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C错误；因Al可被浓硝酸钝化，故Al、Cu、浓硝酸原电池中，Cu为负极，失电子被氧化，D正确。

【答案】　C