新人教版高中化學(xué)選修4原電池教案

新人教版高中化學(xué)選修4原電池教案高中化學(xué)4.1原電池教案（新人教版選修4）一、內(nèi)容及解析1.內(nèi)容：學(xué)習(xí)原電池的概念、原理、組成和應(yīng)用。2.解析：要求學(xué)生了解化學(xué)能和電能之間的相互轉(zhuǎn)化原理。二、目標(biāo)及解析1.目標(biāo)：①了解原電池的工作原理。②掌握原電池正負(fù)極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式的書寫。2.解析：（1）通過從電子轉(zhuǎn)移的角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。（2）通過練習(xí)，讓學(xué)生掌握原電池正負(fù)極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式的書寫。三、教學(xué)問題診斷分析1.重點：初步認(rèn)識原電池的概念、原理、組成和應(yīng)用。難點：引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移的角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價值。2.通過對原電池實驗的研究，引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移的角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價值。四、教學(xué)過程【引入】電能是現(xiàn)代社會中應(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、相機、攝像機，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、原電池實驗探究講：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！【實驗探究】（銅鋅原電池）×實驗步驟1.將鋅片插入稀硫酸中。2.將銅片插入稀硫酸中?，F(xiàn)象：CuZn3.將鋅片和銅片上端連接在一起插入稀硫酸中。【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.電子流動的方向如何？講：我們發(fā)現(xiàn)檢流計指針偏轉(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?！景鍟浚?）原電池概念：能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。問：在原電池裝置中只能發(fā)生怎樣的化學(xué)變化？+2+學(xué)生：Zn+2H=Zn2++H2↑講：為什么會產(chǎn)生電流呢？之間的接觸2、電解質(zhì)溶液3、導(dǎo)線連接4、負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)5、滿足守恒原理實際上，原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的形式釋放的裝置。在原電池中，活潑金屬鋅失去電子，而氫離子則獲得了電子，從而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。因此，原電池的實質(zhì)就是將氧化還原的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動形成電流。在鋅銅原電池中，鋅是負(fù)極，銅是正極。當(dāng)鋅上的電子通過導(dǎo)線流向用電器時，從銅流回原電池，形成電流，同時氫離子在正極上得到電子放出氫氣。因此，整個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，同時氫離子在正極上得到電子放出氫氣。一個完整的原電池包括正負(fù)兩個電極和電解質(zhì)溶液，以及導(dǎo)線。正極上發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)。原電池的構(gòu)成條件包括活潑性不同的兩電極之間的接觸、電解質(zhì)溶液、導(dǎo)線連接、負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)、正極上發(fā)生還原反應(yīng)，以及滿足守恒原理。1、電池原理和電解質(zhì)溶液電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。它由正極、負(fù)極和電解質(zhì)溶液組成。當(dāng)正極和負(fù)極通過導(dǎo)線連接或直接接觸且電極插入電解質(zhì)溶液時，就會發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。這是電池工作的本質(zhì)條件。2、可替換的正負(fù)極物質(zhì)在鋅銅原電池中，正負(fù)極可替換成許多物質(zhì)，如C、Fe、Sn、Pb、Ag、Pt、Au等。只要保證鋅銅原電池的原理不變，就可以替換正負(fù)極物質(zhì)。3、硫酸和硫酸鈉的替換硫酸和硫酸鈉都是電解質(zhì)溶液，可以替換使用。但需要判斷是否構(gòu)成原電池，如果構(gòu)成，其原理為正極反應(yīng)為Cu2++2e-→Cu，負(fù)極反應(yīng)為Zn→Zn2++2e-。4、不同的原電池實驗可以進行多種不同的原電池實驗，如鎂鋁/硫酸、鋁碳/氫氧化鈉、鋅碳/硝酸銀、鋅銅/水、鋅鐵/乙醇、硅碳/氫氧化鈉等。需要注意的是，在不同的實驗中，正負(fù)極的物質(zhì)和電解質(zhì)溶液也會有所不同。5、設(shè)計電池的方法根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，可以設(shè)計出各種不同的電池。例如，可以將氧化還原反應(yīng)Zn+Cu2+=Cu+Zn2+設(shè)計成電池，從而產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。6、鹽橋的作用鹽橋是一種裝有飽和的KCl溶液和瓊脂制成的膠凍的裝置。其作用是保持由它連接的兩溶液的電中性，避免鋅鹽溶液由于鋅溶解成為Zn2+而帶上正電，銅鹽溶液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)進行。7、電極反應(yīng)式的書寫方法對于復(fù)雜反應(yīng)，可以通過總反應(yīng)式減去簡單電極反應(yīng)式來得到較繁的電極反應(yīng)式。例如，對于熔融鹽燃料電池，其負(fù)極反應(yīng)式為2CO+2CO3-+4e-=4CO2，正極反應(yīng)式為2CO2+O2，可以得到較繁的電極反應(yīng)式為2CO+2CO3-+O2=2CO2+4e-。電池總反應(yīng)式為2CO+O2=2CO2。原電池中的幾個判斷：1.正極和負(fù)極的判斷：正極為活潑的一極，負(fù)極為不活潑的一極。但是這種方法并不一定正確。2.電流方向與電子流向的判斷：電流方向是從正極到負(fù)極，電子流向是從負(fù)極到正極。在電解質(zhì)溶液中，陽離子向正極區(qū)移動，陰離子向負(fù)極區(qū)移動。配餐作業(yè)：一、基礎(chǔ)題（A組題）1.哪些裝置能構(gòu)成原電池？2.某原電池的總反應(yīng)離子方程式為3Fe2++2Fe3+=3Fe，不能實現(xiàn)該反應(yīng)的原電池組成是正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液。3.宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為2H2+O2=2H2O，電解質(zhì)溶液為KOH，反應(yīng)保持在高溫下，使H2O蒸發(fā)。正確的敘述是：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。二、鞏固題（B組題）1.關(guān)于原電池的說法，正確的是在負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)。2.如圖所示的原電池中，正確的說法是：鹽橋中的陽離子向硫酸銅溶液中遷移，銅電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H++2e-=H2↑。(3)甲、乙兩種電池中，哪種金屬的活動性更強？為什么？(4)甲、乙兩種電池中的產(chǎn)物分別是什么？它們的性質(zhì)有何異同？解析：(1)甲池中正極上的實驗現(xiàn)象是金屬片溶解，產(chǎn)生氣泡并放出電子。(2)乙池中總反應(yīng)的離子方程式為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag。(3)甲電池中鋅的活動性更強，因為它在電池中擔(dān)任負(fù)極，被氧化成離子，放出電子；乙電池中銀的活動性更強，因為它在電池中擔(dān)任陽極，被氧化成離子，放出電子。(4)甲電池中產(chǎn)物是鋅離子和氫氣，氫氣是無色、無臭的氣體，而鋅離子是無色的溶液；乙電池中產(chǎn)物是銀和銅離子，銀是白色固體，銅離子是藍(lán)色的溶液。它們的性質(zhì)有所不同，鋅離子是無色的，而銅離子是藍(lán)色的；銀是固體，而氫氣是氣體。實驗結(jié)果表明，利用金屬活動性順序表可以可靠地直接判斷原電池正負(fù)極。例如，當(dāng)稀硫酸是電解質(zhì)溶液時，Mg作負(fù)極，Al作正極，電極上產(chǎn)生氣泡；當(dāng)NaOH溶液是電解質(zhì)溶液時