1、XXXXXXXX 中学教案高三 年级 化 学 学科 授课时间 2014 年 10_月_13_、15、17_日课题 原电池 第 1 、2、3 课时 教师知识与技能：1.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。2了解常见的化学电源的种类及其工作原理。过程与方法：通过动手操作锻炼实验能力；通过对实验现象的分析锻炼分析、抽象、概括、判断等思维能力。教学目的情感态度与价值观：1.立足于学生适应现代化生活和未来发展的需要，着眼提 高学生的科学素养。2.进一步领悟和掌握化学的基本原理与方法，形成科学的 世界观。重点电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式难点 电池的工作原理教学方法 讲练
2、结合学情分析技术运用 投影、小篇子教学反思教师活动 学生活动 教师备注知识点一 原电池的工作原理一、 【知识梳理】1概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。2构成条件(1)有两个活泼性不同的电极( 常见的为金属或石墨)。(2)将电极插入电解质溶液中。(3)两电极间构成闭合回路。3工作原理如图是 CuZn 原电池，请填空：(1)电极：负极为 Zn，正极为 Cu。(2)电极反应：负极：Zn2e =Zn2 ，正极： Cu2 2e =Cu。(3)原电池中的三个方向：电子方向：电子从负极流出经外电路流入正极；电流方向：电流从正极流出经外电路流入负极；离子的迁移方向：电解
3、质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁回忆，积极参与，聆听，做笔记，记忆移。二、 【深度思考、认知无盲区】1盐桥的作用盐桥中通常装有含琼胶的 KCl 饱和溶液，其作用是平衡两个烧杯中的阴、阳离子而导电，电路接通后，K 移向正极，Cl 移向负极。2原电池正、负极的判断原电池的正极、负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。(1)判断的一般原则：根据电极材料：活泼金属为负极，不活泼金属(或非金属) 为正极。根据电极反应：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。根据电子流向：电子流出(失去) 的为负极，电子流入(得到)的为正极。根据离子的移动方向：阴离子移向的为负极，阳离子移向的为正极根
4、据电极现象：质量不断减小(溶解) 的为负极，质量增加的为正极。(2)判断电极的注意事项：判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如在强碱性溶液中 Al 比 Mg 更易失去电子，Al 作负极，Mg 作正极；Fe、Al 在浓硝酸中钝化后，比 Cu 等金属更难失去电子，Cu 等金属作负极，Fe、Al 作正极。三、 【随堂基础落实】1.如图所示的装置中，在产生电流时，以下说法不正确的是( )AFe 是负极，C 是正极B负极反应式为：Fe3e =Fe3C内电路中阴离子移向 FeCl2 溶液D电流由石墨电极流向 Fe 电极解析：选 B 在负极 Fe 失去电子生成 Fe2 而不是
5、Fe3 。2某原电池的电池反应为：Fe2Fe 3 =3Fe2 ，与此电池反应不符的原电池是( )A铜片、铁片、FeCl 3 溶液组成的原电池B石墨、铁片、Fe(NO 3)3 溶液组成的原电池C铁片、锌片、Fe 2(SO4)3 溶液组成的原电池D铜片、铁片、Fe(NO 3)3 溶液组成的原电池思考、辨析、解答积极作答、练习巩固解析：选 C 铁片、锌片、Fe 2(SO4)3 溶液组成的原电池中锌片为负极，铁片为正极，原电池反应为 Zn2Fe 3 =2Fe2 Zn 2 。知识点二 化学电源一、 【知识梳理】1一次电池碱性锌锰干电池负极材料：Zn电极反应：Zn2OH 2e =Zn(OH)2正极材料：碳
6、棒电极反应：2MnO22H 2O2e =2MnOOH2OH 总反应：Zn2MnO 22H 2O=2MnOOHZn(OH) 22二次电池(以铅蓄电池为例 )(1)放电时的反应：负极：Pb(s)SO (aq)2e =PbSO4(s)。24正极：PbO 2(s)4H (aq)SO (aq)2e =PbSO4(s)2H 2O(l)。24总反应：Pb(s)PbO 2(s)2H 2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H 2O(l)。(2)充电时的反应：阴极：PbSO 4(s)2e =Pb(s)SO (aq)。24阳极：PbSO 4(s)2H 2O(l) 2e =PbO2(s)4H (aq) SO (aq)
7、。24总反应：2PbSO 4(s)2H 2O(l)=Pb(s)PbO 2(s)2H 2SO4(aq)。3燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。酸性 碱性负极反应式2H24e =4H 2H24OH 4e =4H2O正极 O24H 4e =2H2O O22H 2O4e =4OH回忆，积极参与，聆听，做笔记，记忆思考、辨反应式电池总反应式2H2O 2=2H2O二、 【深度思考、认知无盲区】(1)化学电源的电极反应式一般较为复杂。正、负极反应的加和是总反应方程式，总反应方程式减某一极反应方程式可得另一极反应方程式。(2)可充电电池充电时，电池的正极接外接电源的正极，电池的负
8、极接外接电源的负极。(3)可充电电池的放电反应和充电反应不互为可逆反应。(4)书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意溶液的酸碱性。三、 【随堂基础落实】3下列有关电池的叙述不正确的是( )A手机上用的锂离子电池属于二次电池B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极是负极解析：选 B 锂离子电池可以充电，再次使用，属于二次电池，A 项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流由铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B 项错误；电池的实质即是化学能转化成电能，C 项正确； Zn 失去电子生成 Zn2 ，作负极，D 项正确。4高铁电池是一种新型可充电电
9、池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn2K 2FeO48H 2O 3Zn(OH)22Fe(OH) 34KOH 。请= = = = =放 电 充 电回答下列问题：(1)高铁电池的负极材料是_。(2)放电时，正极发生_( 填“ 氧化”或“还原”)反应；已知负极反应为 Zn2e 2OH =Zn(OH)2，则正极反应为_。(3)放电时，_( 填“ 正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。解析：电池的负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。由高铁电池放电时总反应方程式可知，负极材料应为作还原剂的 Zn。由电池的总反应方程式负极反应式正极反应式可知，正极反应式为Fe
10、O 3e 4H2O=Fe(OH)35OH ，正极生成了 OH ，碱性增强。24答案：(1)Zn(2)还原 FeO 3e 4H 2O=Fe(OH)35OH 24析、解答积极作答、练习巩固(3)正第二课时考点一 原电池电极反应式的书写一、 【学前提问】1从氧化还原反应的角度分析，原电池负极上的材料常作_剂，正极上的材料常作_剂，二者_数目相等。答案：还原 氧化 得失电子2若电解质溶液呈酸性，电极反应中能否生成 OH ？若电解质溶液呈碱性，电极反应中能否生成 H 、CO 2?答案：不能 不能3锂离子电池的总反应为 LiLiMn 2O4 Li2Mn2O4，你能写出放 电 充 电该电池的正极反应吗？答案
11、：LiMn 2O4Li e =Li2Mn2O44你能写出碱性条件下甲烷燃料电池的电极反应式吗？答案：负极：CH 410OH 8e =CO 7H 2O 正极：232O24H 2O8e =8OH二、 【师生共同总结】书写原电池的电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。1电极反应式书写的一般方法(1)拆分法：写出原电池的总反应。如 2Fe3 Cu= =2Fe2 Cu 2 。把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，并注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：正极：2Fe 3
12、2e =2Fe2 ，负极：Cu2e =Cu2 。(2)加减法：写出总反应。如 LiLiMn 2O4=Li2Mn2O4。写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极) 。如Li e =Li (负极)。利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4Li e =Li2Mn2O4(正极)。2燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则思考、辨析、解答积极思考、共同总结总反应为加和后的反应。如甲烷燃料电池(电解质为 NaOH 溶液)的反应式为：CH42O 2=CO22H 2O CO22NaOH =Na2CO3H 2O
13、 式式得燃料电池总反应式为CH42O 22NaOH= =Na2CO33H 2O。第二步：写出电池的正极反应式：根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是 O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：a酸性电解质溶液环境下电极反应式：O24H 4e =2H2O。b碱性电解质溶液环境下电极反应式：O22H 2O4e =4OH 。c固体电解质( 高温下能传导 O2 )环境下电极反应式：O24e =2O2 。d熔融碳酸盐(如：熔融 K2CO3)环境下电极反应式：O22CO 24e =2CO 。23第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式：电池的
14、总反应式电池正极反应式电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物 O2。例 1 (1)(2012 海南高考节选 )肼空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为_。(2) (2012新课标全国高考节选)高铁酸钾(K 2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl 3 和 KClO 在强碱性条件下反应可制取 K2FeO4，其反应的离子方程式为_；与 MnO2Zn 电池类似， K2FeO4Zn 也可以组成碱性电池，K 2FeO4 在电池中作为正极材料，其电极反应为_，该电池总反应的离子方程式为_。(3)(2012江苏高考节选)铝电池性能优越，Al
15、AgO 电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示。该电池反应的化学方程式为_。解析 (1)“肼 空气燃料电池是一种碱性电池 ”中 O2 在正极反应，故负极是肼发生反应：N 2H4 4e 4OH =N24H 2O。(2)FeCl3 和 KClO 在强碱性条件下反应，实质是 KClO 氧化 Fe(OH)3，ClO 的还原产物应该是 Cl ；K 2FeO4Zn 组成碱性电池， K2FeO4 在电池中作为正极材料，6 价 FeO 应被还原为3 价 Fe(OH)3，其电极反24应式为 FeO 3e 4H 2O=Fe(OH)3 5OH ；总反应的离子方程24式也不难写出，关键是抓住 Fe 和 Zn 的存在
16、形式分别是 Fe(OH)3 和Zn(OH)2。(3)Al 作负极，AgO/Ag 作正极，NaOH 和 NaAlO2 溶液是电解质溶液，所以生成物是 NaAlO2、Ag、H 2O。答案 (1)N 2H44e 4OH =N24H 2O(2)2Fe(OH)3 3ClO 4OH =2FeO 5H 2O3Cl 24FeO 3e 4H 2O=Fe(OH)35OH 242FeO 8H 2O3Zn= =2Fe(OH)33Zn(OH) 24OH 24(3)2Al3AgO2NaOH =2NaAlO23AgH 2O三、 【演练冲关】1(2013沈阳六校联考)根据下图判断，下列说法正确的是( )A装置和装置中负极反应
17、均是 Fe2e =Fe2B装置和装置中正极反应均是 O22H 2O4e =4OHC装置和装置中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D放电过程中，装置左侧烧杯和装置 右侧烧杯中溶液的 pH 均增大解析：选 D 装置中，由于 Zn 比 Fe 活泼，所以 Zn 作原电池的负极，电极反应式为 Zn2e =Zn2 ；Fe 作正极，电极反应式为O22H 2O4e =4OH 。由于正极有 OH 生成，因此溶液的 pH 增大。装置中，Fe 作负极，电极反应式为 Fe2e =Fe2 ； Cu 作正极，电极反应式为 2H 2e =H2。正极由于不断消耗 H ，所以溶液的 pH逐渐增大。据此可知 A、B 皆错，D 正确。
18、在原电池的电解质溶液中，阳答题离子移向正极，所以 C 错误。2(2010浙江高考)LiAl/FeS 电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li FeS 2e =Li2S Fe，有关该电池的下列说法中，正确的是( )ALi Al 在电池中作为负极材料，该材料中 Li 的化合价为1 价B该电池的电池反应式为：2LiFeS= =Li2SFeC负极的电极反应式为 Al 3e =Al3D充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2SFe 2e =2Li FeS解析：选 B 由正极的电极反应式知，在负极上 Li 失去电子被氧化，所以 LiAl 在电池中作为负极材料，该材料中 Li 的化合价
19、为 0 价，故 A项错误；负极的电极反应式为：2Li2e =2Li ，故 C 项错误；该电池的电池反应式为正、负电极的电极反应式之和：2LiFeS= =Li2SFe，故 B 项正确；由于充电时阴极发生还原反应，所以阴极的电极反应式为：2Li 2e =2Li，故 D 项错误。第三课时考点二 原电池原理的应用一、 【学前提问】1实验室用 Zn 与稀 H2SO4 反应制备 H2 时，用粗锌反应速率快，还是用纯锌反应速率快？为什么？答案：粗锌快，因 Zn、杂质和电解质溶液能形成原电池2X、Y 两种金属用导线连接置于稀 H2SO4 中，发现 X 极溶解，Y极上有气泡产生，则 X、Y 的活动性谁强？答案：
20、X 金属的活动性强3为了保护海水中的钢铁闸门，需要连接某种金属，你认为该金属的活动性应比铁的活动性强还是弱？答案：比铁的活动性强4你能依据原电池原理将反应 Fe2FeCl 3=3FeCl2 设计成一个原电池吗？答案：见如图二、 【师生共同总结】顺利解答原电池应用问题的关键就是理清原电池的工作原理，原电池的应用是多方面的，现破解如下：1比较金属的活动性强弱思考、辨析、解答积极思考、共同总结原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属)作正极。如有两种金属 A 和 B，用导线将 A 和 B 连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到 A 极溶解，而 B 极上有气体放出，则说明
21、A 作负极，B 作正极，则可以判断金属活动性 AB。2加快化学反应速率由于形成了原电池，导致反应速率加快。如 Zn 与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量 CuSO4 溶液，形成 CuZn 原电池，加快反应进行。3用于金属的防护使需要被保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。4设计制作化学电源设计原电池要紧扣构成原电池的三个条件。(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料(负极就是失电子的物质，正极用比负极活动性差的金属即可，也可以用石墨)
22、 及电解质溶液。(3)按要求画出原电池装置图。如根据 2Fe3 Cu= =2Fe2 Cu 2 设计原电池：负极：Cu2e =Cu2正极：2Fe 3 2e =2Fe2例 2 (2012全国卷高考) 四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )A BC D解析 相连时，外电路电流从流向，说明为负极； 相连时，为负极；相连时，上有气泡，说明为负极；相连时，的质量减少，说明为负极。综上所述可知，这四种金属活动性由大到小的顺序为，选项 B 正确。答案 B三、 【演练冲关】答
23、题3下列说法正确的是( )A构成原电池正极和负极的材料必须是金属B在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原C实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀 H2SO4 反应D原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能解析：选 C 构成原电池的材料可以是非金属，如碳棒；电子流出的一极为负极，发生氧化反应；粗锌可与稀 H2SO4 构成原电池加速反应的进行；原电池反应后，电极产物仍会具有一定的能量，故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能。4某原电池总反应为：Cu 2Fe3 =Cu2 2Fe 2 ，下列能实现该反应的原电池是( )A B C D电极材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、 Ag电解液 FeCl3 Fe(NO3)2 CuSO4 Fe2(SO4)3解析：选 D 由题意知，Cu 为负极材料，由正极材料的金属活性必须小于 Cu，其中 B、D 项符合该条件；由 Fe3 得电子生成 Fe2 知，电解质溶液中必须含有 Fe3 ，同时符合上述两条件的只有 D 项。
