2018-2019年高中化學(xué) 第04章 電化學(xué)基礎(chǔ) 專題4.1 原電池教學(xué)案 新人教版選修4.doc
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4-1 原電池 教學(xué)目標(biāo) 1.讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過程; 2.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; 3.能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式. 4.實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生以問題為中心的學(xué)習(xí)方法,學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方法。 教學(xué)重點(diǎn): 通過對原電池實(shí)驗(yàn)的研究,引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì),以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價(jià)值。 教學(xué)難點(diǎn): 從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì) 教學(xué)過程: 【引入】電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛,使用最方便、污染最小的一種二次能源,又稱電力。例如,日常生活中使用的手提電腦、手機(jī)、相機(jī)、攝像機(jī)……這一切都依賴于電池的應(yīng)用。那么,電池是怎樣把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪??我們這節(jié)課來一起復(fù)習(xí)一下有關(guān)原電池的相關(guān)內(nèi)容。 【板書】4.1 原電池 一、原電池實(shí)驗(yàn)探究 【講解】銅片、鋅片、硫酸都是同學(xué)們很熟悉的物質(zhì),利用這三種物質(zhì)我們再現(xiàn)了1799年意大利物理學(xué)家----伏打留給我們的歷史閃光點(diǎn)! 【實(shí)驗(yàn)探究】(銅鋅原電池) 實(shí) 驗(yàn) 步 驟 現(xiàn) 象 1、鋅片插入稀硫酸 2、銅片插入稀硫酸 3、鋅片和銅片上端連接在一起插入稀硫酸 【問題探究】 1、鋅片和銅片分別插入稀硫酸中有什么現(xiàn)象發(fā)生? 2、鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中,現(xiàn)象又怎樣?為什么? 3、鋅片的質(zhì)量有無變化?溶液中c (H+)如何變化? 4、鋅片和銅片上變化的反應(yīng)式怎樣書寫? 5、電子流動(dòng)的方向如何? 【講解】我們發(fā)現(xiàn)檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),說明產(chǎn)生了電流,這樣的裝置架起了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的橋梁,這就是生活中提供電能的所有電池的開山鼻祖----原電池。 【板書】(1)原電池概念:學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。 【提問】在原電池裝置中只能發(fā)生怎樣的化學(xué)變化? 【學(xué)生】 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 【講解】為什么會(huì)產(chǎn)生電流呢? 【回答】其實(shí)鋅和稀硫酸反應(yīng)是氧化還原反應(yīng),有電子的轉(zhuǎn)移,但氧化劑和還原劑熱運(yùn)動(dòng)相遇發(fā)生有效碰撞電子轉(zhuǎn)移時(shí),由于分子熱運(yùn)動(dòng)無一定的方向,因此電子轉(zhuǎn)移不會(huì)形成電流,而通常以熱能的形式表現(xiàn)出來,激烈的時(shí)候還伴隨有光、聲等其他的形式的能量。顯然從理論上講,一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),若能設(shè)法使氧化與還原分開進(jìn)行,讓電子的不規(guī)則轉(zhuǎn)移變成定向移動(dòng),便能形成電流。所以原電池的實(shí)質(zhì)就是將氧化還原的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動(dòng)形成電流。 【板書】(2)實(shí)質(zhì):將一定的氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動(dòng)。即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的形式釋放。 【提問】那么這個(gè)過程是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢?我們來看原電池原理的工作原理。 【板書】(3)原理:(負(fù)氧正還) 【提問】在鋅銅原電池中哪種物質(zhì)失電子?哪種物質(zhì)得到電子? 【學(xué)生】活潑金屬鋅失電子,氫離子得到電子 【提問】導(dǎo)線上有電流產(chǎn)生,即有電子的定向移動(dòng),那么電子從鋅流向銅,還是銅流向鋅? 【學(xué)生】鋅流向銅 【講解】當(dāng)銅上有電子富集時(shí),又是誰得到了電子? 【學(xué)生】溶液中的氫離子 【講解】整個(gè)放電過程是:鋅上的電子通過導(dǎo)線流向用電器,從銅流回原電池,形成電流,同時(shí)氫離子在正極上得到電子放出氫氣,這就解釋了為什么銅片上產(chǎn)生了氣泡的原因。 【講解】我們知道電流的方向和電子運(yùn)動(dòng)的方向正好相反,所以電流的方向是從銅到鋅,在電學(xué)上我們知道電流是從正極流向負(fù)極的,所以,鋅銅原電池中,正負(fù)極分別是什么? 【學(xué)生】負(fù)極(Zn) 正極(Cu) 【實(shí)驗(yàn)】我們用干電池驗(yàn)證一下我們分析的正負(fù)極是否正確! 【講解】我們一般用離子反應(yīng)方程式表示原電池正負(fù)極的工作原理,又叫電極方程式或電極反應(yīng)。一般先寫負(fù)極,所以可表示為: 負(fù)極(Zn):Zn-2e=Zn2+ (氧化) 正極(Cu):2H++2e=H2↑(還原) 【講解】其中負(fù)極上發(fā)生的是氧化反應(yīng),正極上發(fā)生的是還原反應(yīng),即負(fù)氧正還。 【注意】電極方程式要①注明正負(fù)極和電極材料 ②滿足所有守衡 總反應(yīng)是:Zn+2H+=Zn2++H2↑ 【講解】原來一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)通過一定的裝置讓氧化劑和還原劑不規(guī)則的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動(dòng)就形成了原電池。 【轉(zhuǎn)折】可以看出一個(gè)完整的原電池包括正負(fù)兩個(gè)電極和電解質(zhì)溶液,及導(dǎo)線。那么銅鋅原電池中的正負(fù)極和硫酸電解質(zhì)能否換成其他的物質(zhì)呢? 【學(xué)生】當(dāng)然能,生活中有形形色色的電池。 【過渡】也就是構(gòu)成原電池要具備怎樣的條件? 【板書】二、原電池的構(gòu)成條件 1、活潑性不同的兩電極 2、電解質(zhì)溶液 3、形成閉合回路(導(dǎo)線連接或直接接觸且電極插入電解質(zhì)溶液 4、自發(fā)的氧化還原反應(yīng)(本質(zhì)條件) 【思考】鋅銅原電池的正負(fù)極可換成哪些物質(zhì)?保證鋅銅原電池原理不變,正負(fù)極可換成哪些物質(zhì)?( C、Fe、 Sn、 Pb、 Ag、 Pt、 Au等) 【提問】鋅銅原電池中硫酸能換成硫酸鈉嗎? 判斷是否構(gòu)成原電池,是的寫出原電池原理。 (1)鎂鋁/硫酸;鋁碳/氫氧化鈉;鋅碳/硝酸銀 ;鐵銅在硫酸中短路;鋅銅/水;鋅鐵/乙醇;硅碳/氫氧化鈉 (2)[鋅銅/硫酸(無導(dǎo)線);碳碳/氫氧化鈉] 若一個(gè)碳棒產(chǎn)生氣體11.2升,另一個(gè)產(chǎn)生氣體5.6升,判斷原電池正負(fù)極并求鋅片溶解了多少克?設(shè)原硫酸的濃度是1mol/L,體積為3L,求此時(shí)氫離子濃度。 (3)銀圈和鐵圈用細(xì)線連在一起懸在水中,滴入硫酸銅,問是否平衡?(銀圈下沉) (4)Zn/ZnSO4//Cu/CuSO4鹽橋(充滿用飽和氯化鈉浸泡的瓊脂) (5)鐵和銅一起用導(dǎo)線相連插入濃硝酸中 鎂和鋁一起用導(dǎo)線相連插入氫氧化鈉中 【思考】如何根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理來設(shè)計(jì)原電池呢? 請將氧化還原反應(yīng) Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+設(shè)計(jì)成電池: 此電池的優(yōu)點(diǎn):能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。 其中,用到了鹽橋。什么是鹽橋? 鹽橋中裝有飽和的KCl溶液和瓊脂制成的膠凍,膠凍的作用是防止管中溶液流出。 鹽橋的作用是什么? 可使由它連接的兩溶液保持電中性,否則鋅鹽溶液會(huì)由于鋅溶解成為Zn2+而帶上正電,銅鹽溶液會(huì)由于銅的析出減少了Cu2+而帶上了負(fù)電。 鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移,使鋅的溶解和銅的析出過程得以繼續(xù)進(jìn)行。 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。 【板書】三、原電池的工作原理: 正極反應(yīng):得到電子 (還原反應(yīng)) 負(fù)極反應(yīng):失去電子 (氧化反應(yīng)) 總反應(yīng):正極反應(yīng)+負(fù)極反應(yīng) 【思考】如何書寫復(fù)雜反應(yīng)的電極反應(yīng)式? 較繁電極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-簡單電極反應(yīng)式 【例】熔融鹽燃料電池具有高的放電效率,因而受到重視,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì),CO為負(fù)極燃?xì)?,空氣與CO2的混合氣為正極助燃?xì)猓阎频迷?500C下工作的燃料電池,試完成有關(guān)的電極反應(yīng)式: ? 負(fù)極反應(yīng)式為:2CO+2CO32--4e-=4CO2 正極反應(yīng)式為:2CO2+O2+4e-=2CO32- 電池總反應(yīng)式:2CO+O2=2CO2 【板書】四、原電池中的幾個(gè)判斷 1.正極負(fù)極的判斷: 正極:活潑的一極 負(fù)極:不活潑的一極 【思考】這方法一定正確嗎? 2.電流方向與電子流向的判斷 電流方向:正→負(fù) 電子流向:負(fù)→正 電解質(zhì)溶液中離子運(yùn)動(dòng)方向的判斷 陽離子:向正極區(qū)移動(dòng) 陰離子:向負(fù)極區(qū)移動(dòng) 板書設(shè)計(jì): 第一節(jié) 原電池 一、原電池實(shí)驗(yàn)探究 二、原電池的構(gòu)成條件 1、活潑性不同的兩電極 2、電解質(zhì)溶液 3、形成閉合回路(導(dǎo)線連接或直接接觸且電極插入電解質(zhì)溶液 4、自發(fā)的氧化還原反應(yīng)(本質(zhì)條件) 三、原電池的工作原理: 正極反應(yīng):得到電子 (還原反應(yīng)) 負(fù)極反應(yīng):失去電子 (氧化反應(yīng)) 總反應(yīng):正極反應(yīng)+負(fù)極反應(yīng) 四、原電池中的幾個(gè)判斷 1.正極負(fù)極的判斷:(一般規(guī)律) 正極:活潑的一極 負(fù)極:不活潑的一極 2.電流方向與電子流向的判斷 電流方向:正→負(fù) 電子流向:負(fù)→正 電解質(zhì)溶液中離子運(yùn)動(dòng)方向的判斷 陽離子:向正極區(qū)移動(dòng) 陰離子:向負(fù)極區(qū)移動(dòng)- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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