1、松花江杯备课大赛高二化学备课组,第四章第一节原电池,本节课在教材中的地位和作用,原电池是人教版化学选修四 第四章第一节的教学内容 ，是在必修2“化学能与电能” 基础上，进一步介绍原电池的组成和工作原理，增加了盐桥的内容， 并应用高一所学的氧化还原反应原理、元素的金属性，高二所学的化学反应与能量、 溶液中的离子平衡等知识解决原电池问题，同时原电池的原理又是后面金属的腐蚀和防护、化学电源和电解原理等重要电化学知识的基础。 它既是电化学的基础和核心知识，也是高考必考的重要考点。 2011新课标理综11题、27题（5）问 2012新课标理综26题（4）问,本节课在教材中的地位和作用,必修2,双液电池
2、工作原理,选修4,负极 电解质 正极,化学电源 工作原理,铜锌原电池 工作原理,？,学情分析,学生在高一已经学习过氧化还原反应的原理，对原电池的原理也有了初步的认识，前一章刚刚学习过溶液中的离子平衡等知识，在此基础上学生接受这节知识不会很困难。但这节课是在高一基础上增加了难度和深度，并且涉及到书写和计算，这也正是我校学生的薄弱之处。所以在教学过程中要努力提高学生解决问题特别是书写和计算的能力。,学情分析,？,突破,课程标准 体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2012年高考新课标卷化学考纲 了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程
3、式。,三维教学目标,1、知识与技能 （1）理解原电池的化学原理，正确判断原电池的正负极 、理解原电池的化学原理， （2）了解盐桥的作用，能设计简单的原电池 、了解盐桥的作用， （3）掌握形成原电池的基本条件，并能将理论应用于实际 、掌握形成原电池的基本条件。 2、过程与方法 （1）初步学会设计简单的原电池 、 （2）初步培养学生归纳推理、逻辑推理和思维创造能力 、初步培养学生归纳推理。 3、情感、态度与价值观通过对实验的交流讨论，培养学生严谨、认真的学习态度， 掌握科学的学习方法。 。,课时安排,本节内容安排5课时 1课时：原电池1（新课） 2课时：原电池2（新课） 3课时：同步习题课（1）
4、4课时：同步习题课（2） 5课时：同步习题课（3）,本次备课内容,教学重点难点,重点：带盐桥的原电池的工作原理 ，电极反应式和电池反应方程式的书写。难点：带盐桥的原电池的工作原理 。,教法学法,教法：本课主要采用了实验探究法，问题探讨法、比较归纳法等教学方法。学法：与教法对应主要采用对实验探究、比较归纳等方法。 在观察讨论 讨论分析 分析总结的过程中，学习和理解原电池的概念、原理及构成条件。,创设情境复习导入 （原电池动画）,整理总结巩固加深,解答习题记忆理解,动手实验观察现象,讨论归纳得出结论,教学流程,教学过程,环节1创设情景，复习引入 情景： 观看铜锌原电池反应动画模拟 1.引发学生的好
5、奇心 2.帮助学生回忆必修2 中所学的相关知识 复习原电池的工作原理、形成条件、电子流向、离子移向以 及正负极规律,播放,复习回顾,1、原电池是_的装置。 原电池反应的本质是_反应。,将化学能转化为电能,氧化还原反应,2、如右图所示，组成的原电池： （1）当电解质溶液为稀H2SO4时： Zn电极是_（填“正”或“负”）极， 其电极反应为_，该反应 是_（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是_极，其电极反应为 _,该反应是_反应。,（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极 是_极，其电极反应为_， 该反应是_反应；Cu电极是_极， 其电极反应为_,该反应_反应.,负,Zn2e-
6、 = Zn2+,氧化,正,2H+ +2e- =H2,还原,负,Zn2e- =Zn2+,氧化,正,Cu2+ +2e- = Cu,还原,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反应,Cu2+2e- =Cu,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,Cu2+2e- =Cu,Zn-2e- =Zn2+,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,(离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,阳离子,原 电 池 原 理,外电路,内电路,环节2.动手实验观察现象,请根据反应：Zn + CuSO4 =
7、ZnSO4 + Cu设计一个原电池，并进行实验。,实验设计一：,有电流，但不稳定；两个电极上都有红色物质生成。随着实验时间的延续，电流表指针偏转的角度逐渐减小，最终没有电流通过，同时锌片表面逐渐被铜覆盖 。,思考：如何才能得到持续稳定的电流？,分析：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。,实验设计二：,（书71页实验4-1）,实验探究,实验现象：,分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？,参考教材72页 第三段,有盐桥
8、存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。,由盐桥连接的两溶液保持电中性，两个烧杯中的溶液连成一个通路。 导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。,装置构成：,两个半电池组成,（1）盐桥的成分：饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶 冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。 （2）盐桥的作用：可使由它连接的两溶液保持电中性。（解释：锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。）保障整个电路闭合，维持反应进行。 转移离子，沟通内电路。,认识盐桥：,环节3.讨论归纳得出结论,两种原电池有何
9、相同点和不同点？,相同点：都利用了氧化还原反应原理，都有导电性不同的两个电极;都能产生电流；外电路均是电子的定向移动， 内电路均是离子的定向移动。 不同点：1两个半反应在同一区域进行, 电流不稳定.2两个半反应在不同区域进行, 中间用盐桥连接, 电流持续、稳定.,上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。,负极（锌片）： Zn2e- =Zn2+ （氧化反应）,正极（铜片）： Cu2+ +2e-=Cu （还原反应）,电池反应（总化学方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu,电池符号： Zn ZnS
10、O4 CuSO4 Cu 负极 盐桥 正极,环节4.总结讨论深入研究 一、对锌铜原电池工作原理的进一步探究,备选题,二、组成原电池的条件, （1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。, （2）电极材料均插入电解质溶液中。, （3）两极相连形成闭合电路。, （4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。,A,B,C,D,E,F,M,N,练习下列哪几个装置能形成原电池？,O,V,X,V,V,X,X,X,V,V,三原电池正、负极的判断,特别提醒 判断电极时，不能简单地依据金属的活动性顺序来判断，要看反应的具体情况。如： (1)Al在强碱溶液中比Mg更易失电子，Al作负极、Mg作正
11、极。 (2)Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu更难失电子，Cu作负极、Fe、Al作正极。,备选题,小 结,定义:,（1）由两个半电池组成的锌铜原电池的工作原理,原电池,把化学能转化成电能的装置。,2、原电池的工作原理 较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。,（2）形成原电池的条件,（3）原电池的正负极的判断方法,判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。,Cu C,FeCl3溶液,负极： Cu 失电子 Cu - 2e- = Cu2+ 正极： Fe3+得电子 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2F
12、eCl2,先写出总反应：即 负极与电解质溶液反应,拆成离子方程式：,Cu + 2Fe3 = Cu2 + 2Fe2,根据化合价升降判断正负极,四、电极方程式的书写,1.简单原电池电极方程式的写法,2.燃料电池电极方程式的写法总反应： 实际上就是燃料的完全燃烧。负极（通入燃料）： 为燃料失去电子的氧化反应，正极（通入氧化剂）： 为氧化剂得到电子的还原反应。以Pt为电极，电解质溶液为 KOH溶液的氢氧燃料电池为例,负极总反应: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O,正极: 总反应负极反应,总反应：2H2+ O22H2O,负极: H2 失e,4H+ + 4OH- 4H2O,2H2 - 4e- 4
13、 H,O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,3.复杂原电池电极方程式的书写（1）方法点拨：写电极方程式的时候，要根据“得电子显负电；失电子显正电”的原则，利用“电荷守恒”，通过巧用H、OH和水写出电极方程式。（2）一般先写出简单一极的反应式，再用总反应式做差得出另一极的反应式。（3）两极同时书写时注意使两极电子得失相等。,请写出右边原电池的电极方程式。,总反应方程式：,负极：Al，失e- 2Al - 6e 2Al3+,2Al3+ + 8OH- =2AlO2- + 4H2O,负极总反应： 2Al +8OH- 6e 2AlO2- + 4H2O,正极：总反应负极反应,6H2O 6e 6OH 3H
14、2,拆成离子方程式：,2Al + 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2,根据化合价升降判断正负极,2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2,五、原电池的设计,活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt,（电池的电极必须导电）,电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。,请根据氧化还原反应 : Cu +2
15、Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 设计成原电池。你有哪些可行方案?,Cu Cu 2e- = Cu2+,比Cu不活泼的金属或石墨 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,Fe2(SO4 )3、FeCl3等,负极： 正极：电解质溶液：,练一练,若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。,1.利用原电池原理设计新型化学电池；,2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；,3.进行金属活动性强弱比较；,4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。,六、原电池原理的应用：,5.解释某些化学现象,(1)比较金属活动性强弱。,例
16、1：,下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是,C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有H2气放出；,B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；,D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（C）,原电池原理应用：,(2)比较反应速率,例2 ：,下列制氢气的反应速率最快的是,粗锌和 1mol/L 盐酸；,B.,A.,纯锌和1mol/L 硫酸；,纯锌和18 mol/L 硫酸；,C.,粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。,D.,（ D ）,原电池原理应用：,例3：,下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速 率由慢到快的
17、顺序是,(4),(2),(1),(3),练习,判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),2H+2e-H2,负极：,总反应：,正极：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),(),负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,总反应：,Zn2e- Zn2+,2H+2e- H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e - Fe2+,Cu2+2e- Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+CuSO4Cu+FeSO4,(),(),负极：,正极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,Cu2+2e-Cu,Zn+Cu2+Zn2+Cu,或 Z
18、n+CuSO4ZnSO4+Cu,(),(),负极：,正极：,总反应：,Fe2e- Fe2+,2H+2e-H2,Fe+2H+ Fe2+H2,或 Fe+H2SO4FeSO4+H2,2.,如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是,3。,试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池,Zn + 2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag,2Fe3+Fe=3Fe2+,( D ),( ZnAgNO3C ),( FeFe2(SO4)3C ),A. 铁圈和银圈左右摇摆不定； B. 保持平衡状态； C. 铁圈向下倾斜； D.
19、银圈向下倾斜；,课后作业,第四章第一节原电池同步练习(1) 这是习题课的主要内容,课后作业,1、原电池构成条件 (1)两个 的电极。 (2)电极插入到 中。 (3)两电极形成 。 (4)能自发进行 反应。,活泼性不同,电解质溶液,闭合回路,氧化还原,复习 (按考点先复习再讲解相关习题）,考点一、原电池的构成条件（习题1-2）因为是高一学过的内容，目的是为了复习巩固，加之难度相对也小，主要以学生讲解教师点拨为主,备选题,特优班,普通班,备选题,特优班,普通班,2、原电池正、负极的判断,考点二、原电池正负极的判断（习题-3题）基础题型学生回答教师总结,备选题,特优班,普通班,考点三、电极反应式书写（4、5题）因兼顾其它知识点，综合性强教师提问学生分段解答，教师点拨以分散难度。,备选题,特优班,普通班,考点四、原电池原理的应用（6题）学生讲解教师点拨,备选题,特优班,普通班,考点五、原电池计算（7题）讲解结合提问,备选题,特优班,普通班,各考点综合（8-9题）综合性强由学生板演教师纠错点拨总结,备选题,特优班,普通班,备选题,特优班,普通班,1、原电池构成条件 (1)两个 的电极。 (2)电极插入到 中。 (3)两电极形成 。 (4)能自发进行 反应。,活泼性不同,电解质溶液,闭合回路,氧化还原,课堂小结：,2、原电池正、负极的判断,作业布置：同步练习2,谢谢！,
