原电池.docx

1、原电池学案：原电池原理 第四节 原电池原理及其应用一、教学目标 （1）知识与技能 1使学生理解原电池原理，能正确判断原电池的正负极，掌握形成原电池的基本条件。2常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池。3. 认识几种常见的干电池、蓄电池和新型电池，对它们的构造、工作原理和用途有初步了解。4. 使学生了解金属的电化学腐蚀及防护措施。(2)能力与方法 1、通过实验演示和操作，培养学生观察、分析、推理能力和严肃认真的科学态度。2、通过实验不断总结、发现、归纳知识的要点，使学生的思维能力和创造能力都得到充分的锻炼。3、通过学生自己的检索，熟悉一些常用电池的化学原理。培养学生综合素质，让其独立分

2、析问题独立查找资料等能力。 （3）情感与态度 1、通过小组讨论，培养学生团结协作的团队精神。2、渗透哲学观点事物的普遍性及特殊性；培养爱国主义精神。3、了解废旧电池的回收，增强环保意识。二、教学重点、难点、疑点 重点：1、原电池原理；形成原电池的条件；2、原电池电极的判断及电极反应式；3、金属的电化学腐蚀。难点：金属的电化学腐蚀。疑点：1、化学腐蚀与电化腐蚀有哪些区别？2、钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别有哪些？3、什么是电化学保护法？三、教学设计与学习引导： （1）教学意图 本节采用“演示实验启发探索分析归纳巩固练习”的教学方法。教材內容大体上可分为三部分：第一部分是原电池的组成和化学原理。这

3、部分是围绕两个演示实验展开的。这两个演示实验的原理相同，但在教学中的作用是不同的：前一实验目的在于从有关金属的教学过渡到电化学知识的教学中来，主要是为了启发学生思考，引起兴趣。后一个实验则是为了讲明原电池原理，使学生通过电流表指针的偏转，确认有电流产生。因此，教师在教学中为了调动学生的积极性以及能更好地理解原电池原理，应做好这两个演示实验。在做第一个演示实验时，为了加深学生的印象，教师可以边讲边做，也可以换用纯锌和铜丝，但用品一定要简单。教材的第二部分、第三部分内容实际上是原电池的应用。恰好从正反两方面来加深对原电池的认识。在进行这部分內容的教学时，注意启发学生进行探索式的思维，培养学生的思维

4、能力和自学能力。日常生活中用的化学电池种类较多，有条件的话，建议老师提供一些实物示范，以给学生感性认识。(2)自主学习与探索引导 1从实验入手了解铜一锌原电池的化学原理，举一反三，再以原电池原理来探讨金属腐蚀的原因，并根据这些原因寻找防护的方法这样，由实践到理论，再用理论指导实践2收集废电池，拆开后了解电池的组成和原理最好能做此节的家庭小实验，以培养自己的动手能力和创新精神。3由于本节內容较多，难度较大，因此要求学生在课前要做必要的预习，在课堂上要仔细观察演示实验，认真思考，同时，为了加深对原电池原理的理解，做些针对性较强的练习题，以达到巩固消化的目的。（3）师生互动设计 学生以小组为单位，以

5、小组长为核心，开展课前的各项准备活动，小组长统筹安排布置任务，做到分工明确，小组内成员协同合作，共同完成分配的任务，同时，各小组之间开展竞赛，在公平竞争中，突出小组团结协作的精神。从现代教学的观点看，教师在教学活动中的地位并非只是知识的传授者和学习的组织者，而是鼓励每个学生充分发挥自己的特长，施展自己的才能。通过网上信息搜索，动手实验，独立地“发现”新知识，相互质疑，提出自己的见解，共同探索新的知识。教师在其中是一名参与者，首先要掌握本解内容的相关资料，做到心中有数，做好回答学生可能提出的各种问题，同时，还要做一名忠实的“听众”和难缠的“学生”，在学习中不断向学生有导向性的发难,了解他们的知识

6、结构和能力水平。在学生各自求索的基础上，教师要为学生提供交流的机会和充足的交流时间，使每一名学生充分展示自己的学习成果，同时培养学生将所想讲出来，并且通过讲述得到锻炼。要让学生敢讲、善讲、能讲、会讲，大量的信息刺激和思维交锋，对每一位同学产生集思广益的合力效应，同时对学生个体起到互补效应。从而使个体与群体的创造力得到充分发挥。 四、课前准备 （1）教师准备：铁丝、铜丝、锌片、铜片、稀硫酸、导线、烧杯、电流计（2）学生准备：预习教材、完成自学引导五、课时安排 二课时（可据实际情况增加一课时）六、教学过程 * 第一课时 引导提问 前几节我们学习了有关金属的知识，了解了铁和铜的性质。铁是比较活泼的金

7、属，能溶于稀硫酸，铜是不活泼金属，不溶于稀硫酸。如果我们把铁和铜连接在一起，同时放到稀硫酸中，会发生什么现象呢？演示实验用导线把锌片和铜片连接起来，在导线中间接入一个电流表，同时平行地插入盛有稀硫酸的烧杯里。观察铜片上有没有气泡产生？，观察电流表的指针是否偏转见教材图4-21。提问大家看到了什么现象？观察、回答铜片上有有气泡产生；电流表的指针发生偏转。讲述把铁丝和铜丝的上端连接在一起，放入稀硫酸中，在金属导线中有电子流动，构成一个小电池，我们叫它原电池。下面我们就来研究原电池的原理及其应用。板书 第四节 原电池原理及其应用一、原电池：学生实验 用锌片、铜片、稀硫酸按下列要求做实验。写出相应实验

8、现象，完成引导练习1：引导练习1：实验步骤实验现象1锌片插入稀硫酸2铜片插入稀硫酸3锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸4锌片和铜片之间连电流表5用干电池判断电流方向思考、讨论 用投影片展示。1锌片和铜片分别插入稀硫酸有什么现象发生？2锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，铜片上为什么有气泡产生？3锌片的质量有无变化？溶液中c(H+)如何变化？4写出锌片和铜片上变化的离子方程式。5电子流动的方向如何？6从能量变化的角度分析这是什么装置？学生讨论可分组讨论，由各组代表发言。总结、归纳、板书 当把用导线连接的铜片和锌片一同浸入稀硫酸时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，因此锌

9、片的质量减少，溶液中Zn2+增多。电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H+从铜片获得电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上放出，因此溶液中c(H+)减少。锌片 Zn2e=Zn2+（氧化反应）铜片 2H+2e=H2（还原反应）电子由锌片经导线流向铜片讲述我们知道，物质发生反应时，常伴有化学能与热能、光能等的相互转化。例如，镁条在空气中燃烧的化学反应，伴有放热、发光等现象。这说明化学能转变为热能和光能。那么，我们做的这个实验由于有电流产生，应是化学能转变成电能。这种化学能转变为电能的装置叫做原电池板书1、原电池的定义：化学能转变为电能的装置。讲述这一现象早在1799年被意大利的物理学家伏打

10、捕捉到并加以研究，发明了世界上第一个电池-伏打电池，即原电池。提问那么原电池的正、负极如何确定呢？同学们想一想常见的干电池哪一极是负极，哪一极是正极？学生回答 干电池锌筒是负极，有铜帽的碳棒是正极。引导 在原电池中，我们把电子流出的一极叫做负极(如锌片)。电子流入的一极叫做正极(如铜片)。那么正负两极各发生了什么反应？电子流向与电流方向是否一致？观看动画 计算机软件：模拟原电池两极的氧化还原反应思考、完成 完成引导练习2：（学生填写下表）电极电极材料电极反应反应类型得失电子的粒子电子流动方向锌片铜片展示投影电极电极材料电极反应反应类型得失电子的粒子电子流动方向负极锌片Zn2e=Zn2+氧化反应

11、Zn原子Zn片Cu片正极铜片2H+2e=H2还原反应H+离子引导思考原电池的两极材料如何选择呢？讨论自学、完成学生精读课本第98页，第7行至第12行。完成引导练习3：引导练习3：电极电极材料反应类型电子流动方向负极正极归纳、总结展示投影片，公布答案。电极电极材料反应类型电子流动方向负极还原性较强的金属氧化反应负极向外电路提供电子正极还原性较弱的金属还原反应正极从外电路得到电子过渡 下面我们再做几个实验共同探讨一下原电池的组成条件和原理。请大家仔细观察现象，认真思考。展示投影 引导练习4：1哪种装置可以形成原电池？2指出正、负极溶液上各发生什么变化？3电子的流动方向如何？写出各电极反应？学生实验

12、 按展示画面的装置，把学生分成四个小组，分别做A、B、C、D四个实验。观察现象，相互讨论。学生讨论（A、B、C可形成原电池）完成上述三个思考问题。引导 通过以上做的几个实验，总结一下组成原电池的条件及原理。（学生发言后小结）板书2组成原电池的条件：有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极电极材料均插入电解质溶液中两极相连形成闭合电路3原电池的原理（电极反应）：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）。设计实验 有锌片、铜片、橘子、pH试纸、电流表，请同学们推断一下能否组成原电池，并亲手设计一个原电池。讲述通过这个实验，同学们知道了用橘汁作电解液也

13、可以组成原电池、我们回家也可以用其他金属、水果、液体再试一试，把两个极板的另一端通过导线接触耳机的两极，仔细听听有什么声音，并想想说明什么问题？小结按板书的内容，归纳本书的内容和要点。典型例题 例1下列叙述中正确的是（ ）A 构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。B 由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极。C 马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀。D 铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过。思路点拨： 两种活动性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属，例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池。

14、在原电池中，活动金属中的电子流向不活动的电极，因此活动金属是负极。镀锡铁表皮破损后与电解质溶液组成原电池，铁较锡活泼，铁先失电子被腐蚀。铜锌原电池工作时，锌负极失电子，电极反应为Zn 2e=Zn2+，1molZn失去2mol电子,0.2mol锌（质量为13克）被溶解电路中有0.4mol电子通过。故选D。例2 把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为（ ）A： A B C D B： A C B DC： A C D B D： B

15、 D C A 思路点拨：金属组成原电池，相对活泼金属失去电子作负极，相对不活泼金属作正极。负极被氧化质量减轻，正极上发生还原反应，有物质析出，由题意得活泼性A B、A C、C D 、D B，故正确答案为B。课堂练习X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（ ）。AXYZ BXZY CYXZ DYZX作业 1、课本习题一、l、3、4，二、l、2、32、预习本节“二、化学电源”、“三、金属的电化学腐蚀”3、回家搜集废干电池并拆开，弄清它的构造及原理。* 第二课时 提问复习1、组成原电池的条件是什么？2、原电

16、池工作时，正负两极各发生了什么反应？电极、电解质溶液有何变化？学生回答、教师完善 1、组成原电池的条件： 有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极。 电极材料均插入电解质溶液中。 两极相连形成闭合电路。2、较活泼的金属做负极发生氧化反应，电极材料本身失电子被氧化。较不活泼的金属（或非金属）做正极，电极无变化，是电解质溶液中的阳离子在正极上得电子被还原。引言前面介绍的原电池的结构较简单，它只能供教学实验用，时间一长，就不能产生电流了，而且携带和使用都不方便。人们应用原电池原理，制作了各种各样的实用电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等，以满足不同的需要。在日常生活、生产和科学技术

17、等方面应用的是实用电池。请同学们说说你所知道的电池的用途。展示投影电池的用途教材图4-22（学生分别述说电池的用途）板书二、化学电源：引导实用电池一般具有哪些特点？自学完成看书，完成引导练习1：引导练习1：化学实用电池的特点：能产生稳定而具有较高电压的电流；安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生影响较小。板书 1干电池：展示干电池实物和剖开干电池动画。引导、提问 通过阅读课本并结合观察干电池实物和剖开干电池动画，思考、讨论以下问题：1、 干电池的正、负极分别是用什么材料制成的？2、 电解质溶液是什么？3、 干电池的工作原理即正、负极上的电极反应是什么？学

18、生回答、老师归纳、板书 负极(锌筒)：正极(石墨)：总反应：电解质溶液：氯化铵，讲述这种干电池广泛应用于日常生活中，如手电筒、钟表、录音机等都可使用，相对来说较为方便，但不能循环使用，属于一次电源。下面学习一种可以循环使用，电压稳定的化学电源铅蓄电池。板书2铅蓄电池：引导、思考 通过阅读课本思考两个问题：1、 铅蓄电池的组成？2、 铅蓄电池的工作原理？（由学生讲述这铅蓄电池的构造、原理和用途）归纳、板书 负极(Pb)： Pb2e= Pb2正极(PbO2)： PbO22e4H= Pb22H2O总反应： PbPbO24H= 2Pb22H2O讲述 铅蓄电池长期使用会导致电解质溶液硫酸的消耗，因此要定

19、期补充H2SO4溶液，以保证铅蓄电池的循环使用。由于铅蓄电池的电压稳定，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用，因此是广泛用于国防、科研、交通、生产和生活的化学电源。阅读、自学完成 课本中 3锂电池 4新型燃料电池相关部分。思考、讨论 1、锂电池具有哪些特点？2、新型燃料电池具有哪些特点？板书、总结 3锂电池4新型燃料电池：氢氧燃料电池、铝、空气燃料电池锂电池具有以下特点：负极是密度最小的金属材料锂；使用和贮存寿命长；工作效率高，供出电流电压高。 新型燃料电池具有以下特点：工作时，将还原剂、氧化剂不断从外界输入电池中，同时将电极反应产物不断排出电池；能量转化率高、可持续使用；其燃烧产物不污染环境

20、。讲述、小结 废旧电池中含有多种有害物质，随意丢弃，对生态环境和公众健康危害很大。另一方面，废电池中的有色金属是宝贵的自然资源，如果能将废电池回收再利用，可节约资源。现在，我国不少城市已设立废旧电池回收点，用完的电池，不能乱扔，应交到回收点。过渡生活经验告诉我们，有些金属制品在使用一段时间以后，会失去表面的光泽，严重的会变得锈迹斑斑影响使用，尤其是钢铁制品，在潮湿的空气里，很容易生锈，这实际上是一种被叫做金属腐蚀的现象。下一个问题，我们就要研究一下这个现象。板书三、金属的电化学腐蚀：自学、思考、讨论 学生在教师指导下阅读教材相关内容，思考、回答投影片展示的问题。展示投影阅读要点：1什么是金属的

21、腐蚀？举例说明。2金属腐蚀的本质是什么？3由于金属接触的介质不同，一般金属的腐蚀可分为几种？各是什么？4什么是化学腐蚀？举例说明。5什么是电化学腐蚀？6在潮湿的空气里，钢铁制品的表面为什么会形成无数微小的原电池？正、负极各是什么？学生讨论 归纳、总结、板书 金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。金属的腐蚀现象非常普遍，如铝制品接触咸的物质后表面会出现白色斑点，铜器时间长了会长出铜绿。金属腐蚀的本质，是金属原子失去电子变成阳离子的过程也就是说，金属在腐蚀过程中，发生了氧化还原反应。1、金属的腐蚀： Mne=Mn+讲述、板书 由于与金属接触的介质不同，发生腐蚀

22、的情况也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。2、金属腐蚀的类型：（1）化学腐蚀（2）电化学腐蚀化学腐蚀比较简单，如铁跟氯气直接反应而腐蚀。电化腐蚀要复杂一些，钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀。电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。钢铁或多或少含有杂质碳，当钢铁表面的水膜作为电解质溶液时，Fe为负极，C为正极形成原电池。在这些微小的原电池里，做负极的铁失去电子被氧化，钢铁表面的水吸收氧气得电子生成OH， 这样钢

23、铁制品被慢慢腐蚀。钢铁在潮湿空气里腐蚀：负极(Fe)：Fe2eFe2+ 正极(C)：2H2O +O2+4e=4OH 思考、讨论、完成 比较化学腐蚀和电化学腐蚀的区别与联系。完成引导练习5：完成引导练习5：化学腐蚀电化学腐蚀条件现象本质相互关系小结投影化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟氧化剂直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程相互关系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生选讲 吸氧腐蚀与析氢腐蚀铁在干燥的空气中不易腐蚀生锈，而空气湿度很大时则锈蚀得很快。由此可见水是铁生锈腐蚀的主要原因。暴露在大气或土壤中的金

24、属表面上往往吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里溶解物质，相当于在金属表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。钢铁与水膜组成的体系中，可以发生两类原电池反应。即析氢腐蚀和吸氧腐蚀。1、析氢腐蚀：若在较强酸性条件时，由于水膜电解质中H的浓度较大，因此，在原电池正极C上是H得电子被还原生成氢气；负极Fe上铁本身失去电子被氧化。电极反应：负极(Fe)：Fe2eFe2+ 正极（C）：2H2e-H22、吸氧腐蚀：若水膜里溶解有O2，呈弱酸性、中性或弱碱性条件时，形成原电池，铁作负极铁本身失去电子被氧化；C为正极电极反应是O2得电子被还原生成OH。吸氧腐蚀是造成钢铁的电化腐

25、蚀的重要原因。电极反应：负极(Fe)：Fe2eFe2+ 正极（C）：2H2O4e-O24OH-过滤金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。据估计，每年由于腐蚀而直接损耗的金属材料，约占金属年产量的10。因此防止金属腐蚀有很重要的意义。板书 3、金属的防护思考、讨论 1、影响金属腐蚀的因素包括哪两个方面？2、金属铝为什么不易腐蚀？3、金属中能导电的杂质不如该金属活泼时，金属是否容易腐蚀？4、从腐蚀原因着手，如何加强金属的防护？举例说明。讨论发言 前三个问题书上有答案，金属的防护方法有多种，同学们在

26、课下已做了充分的准备，下面请各组派代表发言。讲述、板书（教师最后总结。） 改变金属内部结构，制成不锈钢： 在金属表面覆盖保护层，如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等； 采用电化学保护法防止金属腐蚀。课堂练习 1表面镀有保护金属层的铁片，当镀层有破损时比普通铁片更易腐蚀的是（）。A白铁（镀锌铁） B马口铁（镀锡铁）C镀镍铁 D镀铜铁2下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是A BC D3通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装有一定数量的锌块，请解释原因。随堂检测答案： 1、D 2、A 3、由于锌比铁活泼，形成微电池时，铁是阴极，锌是阳极，被腐蚀的是保护层锌块，金属铁受到

27、保护。典型例题 【例1】 电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：Zn + 2 OH- -2e=ZnO + H2OAg2O +H2O + 2e=2Ag +2 OH- 下列判断正确的是（ ）A 锌为正极，Ag2O为负极。B 锌为负极，Ag2O为正极。C 原电池工作时，负极区溶液PH减小。D 原电池工作时，负极区溶液PH增大。解析:本题考查原电池和PH的概念。原电池中失去电子的极为负极，所以锌为负极，Ag2O为正极。B是正确答案。因为 Zn + 2 OH- -2e=ZnO + H2O ，负极区域溶液中OH- 不断减少，故PH减小，所以C也正确。故选B、C

28、。【例2】 (1)在一定量的硫酸溶液中加入足量的锌，要使产生的氢气的量保持不变，但反应速率要加快，可加入什么溶液？ (2)在一定量的盐酸中加入足量锌，要使产生的氢气的量保持不变，但反应速率变慢，除水外还可以加入少量什么晶体？说明理由解析 (1)可加入CuSO4溶液，理由是ZnCu2+CuZn2+，铜、锌、稀H2SO4形成了许多微小原电池，从而加快了反应速率，但H2SO4的量没有变化，所以H2量不变。(2)加入少量CH3 COONa晶体(Na3PO4也可，但Na2CO3不行)理由是加入CH3 COONa后，H+CH3COO- =CH3COOH，降低了c(H+)，使ZnZH+Zn2+H2反应速率降

29、低随着H+的不断消耗，被CH3COO-结合了的H+又不断地释放出来，总的可与Zn反应的H+的物质的量不变，所以反应速率降低，但H2量保持不变【例3】 (燃料电池)宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2O22H2O，试写出电解质溶液为盐酸时的电极反应式，并指出各电极和介质溶液的pH的变化，若电解质溶液为KOH时又如何？解析:在负极氢气失去电子，发生氧化反应；在正极氧气得到电子，发生还原反应。若消耗H+，则pH增大；若消耗OH-，则pH减小；若生成OH-，则pH增大；若生成H+，则pH减小。若稀释酸溶液，则pH增大；若稀释碱溶液，则pH减小。答案： 若电解质为盐酸时： 负极：2H24e4H pH变小 正极：O24H4e2H2OpH变大结论：溶液被稀释，pH变大。若电解质为KOH时： 负极：2H24e4OH4H2O