第四章第1节 第2课时 原电池 教案 高中化学人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 第四章第1节 第2课时 原电池 教案 高中化学人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 330.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-06-10 12:03:50 | ||
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文档简介
第1节 原电池
第2课时
教学目标
了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应式。
能利用身边的材料设计简单的原电池。。
教学重难点
原电池的工作原理及应用。
教学过程
导入新课
通过上一节课的学习我们知道了原电池的构成，现在请同学们思考下面三个问题：
1.原电池的形成条件有哪些？
2.如何设计原电池？
3.原电池原理有哪些应用？
讲授新课
教学环节一：设计原电池
【设疑】原电池的构成条件是什么呢？
【讲述】从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点:
1.外电路
负极(还原性较强的物质) 正极(氧化性较强的物质)。
2.内电路
将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向运动。
3.闭合回路
4.电极材料的选择
负极一般是活泼的金属材料，能够与电解质溶液反应，容易失去电子。正极一般选用活泼性比负极差的金属材料或石墨等惰性电极。
①活泼性不同的两种金属；②金属和非金属；③金属和化合物；④惰性电极。
5.电解质溶液的选择
电解质溶液是为正极提供放电的物质，因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应。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。
【思考与讨论】原电池设计的步骤。
【总结】
1.先将已知能自发进行的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，找出正负极材料及电解质溶液。
3.组成闭合回路。
4.按要求画出原电池装置图。
原电池的设计思路 ——“两极一液一连线”。
【组织活动】请同学们根据以上步骤，自己设计原电池，并画出原电池装置图。
【思考与讨论】设计盐桥原电池的思路是怎样的呢？
【讲述】可以将设计盐桥原电池的步骤总结如下：
还原剂和氧化产物为负极的半电池。
氧化剂和还原产物为正极的半电池。
根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液。
外电路用导线连通，可以接用电器。
内电路是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥连接内电路。
【组织活动】请同学们根据以上步骤，自己设计盐桥原电池，并画出装置图。
【展示】展示示例（答案不唯一，正确即可）
【例1】依据氧化还原反应：2Ag+ +Cu = Cu2++2Ag
设计的原电池如右图所示。
请回答下列问题：
（1）电极X的材料是____；电解质溶液Y是 ；
（2）银电极为电池的______极，电极反应为_____________； X电极上发生的电极反应为 ；
（3）外电路中的电子是从_____电极流向______电极。
答案：（1）铜 AgNO3溶液
（2）正 2Ag+ +2e-=2Ag
（3）Cu Ag
【例2】一个完整的氧化还原反应可以拆分，写成两个“半反应”式，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式。如氧化还原反应：2FeCl3 + Cu = 2 FeCl2 + CuCl2，
（1）可以写成：氧化反应:___________________；还原反应:___________________。
（2）请将此反应设计成带盐桥的原电池，
（3）画出装置图。
答案：（1）Cu－2e－＝Cu2+
（2）2Fe3++2e－＝2Fe2+
（3）
教学环节二：原电池工作原理的应用
【思考与讨论】请同学们思考一下，原电池工作原理有哪些应用呢？
【总结】1．形成原电池，可以加快氧化还原反应的速率。
如：如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2,常用粗锌，它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池,增大了锌与稀硫酸的反应速率，使产生H2的速率增大。
【例题】下列制氢气的反应速率最快的是（ ）
A.纯锌和1mol/L 硫酸
B.纯锌和18 mol/L 硫酸
C.粗锌和 1mol/L 盐酸
D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。
答案：D
2．比较金属活动性强弱
【例1】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b 相连时，a为负极，c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为（ ）
A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a
解析：若a、b 相连时a为负极，则活动性顺序a＞b；c、d相连时电流由d→c，说c是负极，则活动性顺序c＞d；a、c相连时c极上产生大量气泡，说明c是正极，则活动性顺序a＞c；b、d相连时b上有大量气泡产生，说明b是正极，则活动性顺序d＞b，
故活动性顺序是a＞c＞d＞b，
答案：B
【例2】下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（ ）
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
C．将甲乙作电极组成原电池时甲是负极
D．同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强
解析：A．根据题意可知，甲乙两种金属之间构成原电池，根据甲有有H2气放出，为正极，乙溶解为负极，故乙比甲活泼性强，故A错误；B．在氧化还原反应中，活动性强弱与失去电子的难易有关，与失去电子的多少无关，所以B错误；D．同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强，说明乙的活泼性比甲的强。故选C。
答案：C
【讲述】
3.设计化学电源，利用原电池原理设计新型化学电池，寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源
4.保护金属设备：被保护金属作正极
5.解释某些化学现象。
【组织活动】请同学们阅读课本中P95中的，化学方程式中的变化与守恒，体会化学方程式的变化与守恒思想。
课堂小结
课堂检测
(1)原电池是把化学能转化为电能的一种装置。 ( )
(2)原电池正极发生氧化反应,负极发生还原反应。 ( )
(3)不能自发进行的氧化还原反应,通过原电池装置可以实现。 ( )
(4)石墨棒不能用来作原电池的电极。 ( )
(5)反应Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+能以原电池的形式来实现。 ( )
(6)NaOH+HCl=NaCl+H2O可自发进行,可设计成原电池。 ( )
(7)Zn-Cu-稀硫酸原电池中,正极“半电池”可为Cu-稀硫酸,负极“半电池”可为Zn-ZnSO4溶液。 ( )
(8)CaO＋H2O===Ca(OH)2是放热反应，可设计成原电池。 （ ）
答案：（1）√ （2） × （3）× （4）× （5）√ （6）× （7）√ （8）×
2．在Cu-Zn原电池中，200 mLH2SO4 溶液的浓度为0.125 mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168 L升气体，则流过导线的电子为 mol,溶液的pH变____？（溶液体积变化忽略不计）
解析：
答案：0.015 大
3.关于下图所示的原电池，下列说法正确的是（ ）
A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极
B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，电极反应是2H＋＋2e－===H2↑
D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变
解析：锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A选项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B选项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，C选项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D选项错误。
答案：A
分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（ ）
A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
解析：②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应，失去电子，故Al作负极，③中Fe在浓硝酸中易钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子，故Cu作负极，A、C项错误；②中电池总反应为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑，负极电极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO2－＋4H2O，二者相减得到正极电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B项正确；④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项错误。
答案：B
第2课时
教学目标
了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应式。
能利用身边的材料设计简单的原电池。。
教学重难点
原电池的工作原理及应用。
教学过程
导入新课
通过上一节课的学习我们知道了原电池的构成，现在请同学们思考下面三个问题：
1.原电池的形成条件有哪些？
2.如何设计原电池？
3.原电池原理有哪些应用？
讲授新课
教学环节一：设计原电池
【设疑】原电池的构成条件是什么呢？
【讲述】从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点:
1.外电路
负极(还原性较强的物质) 正极(氧化性较强的物质)。
2.内电路
将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向运动。
3.闭合回路
4.电极材料的选择
负极一般是活泼的金属材料，能够与电解质溶液反应，容易失去电子。正极一般选用活泼性比负极差的金属材料或石墨等惰性电极。
①活泼性不同的两种金属；②金属和非金属；③金属和化合物；④惰性电极。
5.电解质溶液的选择
电解质溶液是为正极提供放电的物质，因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应。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。
【思考与讨论】原电池设计的步骤。
【总结】
1.先将已知能自发进行的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，找出正负极材料及电解质溶液。
3.组成闭合回路。
4.按要求画出原电池装置图。
原电池的设计思路 ——“两极一液一连线”。
【组织活动】请同学们根据以上步骤，自己设计原电池，并画出原电池装置图。
【思考与讨论】设计盐桥原电池的思路是怎样的呢？
【讲述】可以将设计盐桥原电池的步骤总结如下：
还原剂和氧化产物为负极的半电池。
氧化剂和还原产物为正极的半电池。
根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液。
外电路用导线连通，可以接用电器。
内电路是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥连接内电路。
【组织活动】请同学们根据以上步骤，自己设计盐桥原电池，并画出装置图。
【展示】展示示例（答案不唯一，正确即可）
【例1】依据氧化还原反应：2Ag+ +Cu = Cu2++2Ag
设计的原电池如右图所示。
请回答下列问题：
（1）电极X的材料是____；电解质溶液Y是 ；
（2）银电极为电池的______极，电极反应为_____________； X电极上发生的电极反应为 ；
（3）外电路中的电子是从_____电极流向______电极。
答案：（1）铜 AgNO3溶液
（2）正 2Ag+ +2e-=2Ag
（3）Cu Ag
【例2】一个完整的氧化还原反应可以拆分，写成两个“半反应”式，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式。如氧化还原反应：2FeCl3 + Cu = 2 FeCl2 + CuCl2，
（1）可以写成：氧化反应:___________________；还原反应:___________________。
（2）请将此反应设计成带盐桥的原电池，
（3）画出装置图。
答案：（1）Cu－2e－＝Cu2+
（2）2Fe3++2e－＝2Fe2+
（3）
教学环节二：原电池工作原理的应用
【思考与讨论】请同学们思考一下，原电池工作原理有哪些应用呢？
【总结】1．形成原电池，可以加快氧化还原反应的速率。
如：如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2,常用粗锌，它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池,增大了锌与稀硫酸的反应速率，使产生H2的速率增大。
【例题】下列制氢气的反应速率最快的是（ ）
A.纯锌和1mol/L 硫酸
B.纯锌和18 mol/L 硫酸
C.粗锌和 1mol/L 盐酸
D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。
答案：D
2．比较金属活动性强弱
【例1】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b 相连时，a为负极，c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为（ ）
A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a
解析：若a、b 相连时a为负极，则活动性顺序a＞b；c、d相连时电流由d→c，说c是负极，则活动性顺序c＞d；a、c相连时c极上产生大量气泡，说明c是正极，则活动性顺序a＞c；b、d相连时b上有大量气泡产生，说明b是正极，则活动性顺序d＞b，
故活动性顺序是a＞c＞d＞b，
答案：B
【例2】下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（ ）
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
C．将甲乙作电极组成原电池时甲是负极
D．同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强
解析：A．根据题意可知，甲乙两种金属之间构成原电池，根据甲有有H2气放出，为正极，乙溶解为负极，故乙比甲活泼性强，故A错误；B．在氧化还原反应中，活动性强弱与失去电子的难易有关，与失去电子的多少无关，所以B错误；D．同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强，说明乙的活泼性比甲的强。故选C。
答案：C
【讲述】
3.设计化学电源，利用原电池原理设计新型化学电池，寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源
4.保护金属设备：被保护金属作正极
5.解释某些化学现象。
【组织活动】请同学们阅读课本中P95中的，化学方程式中的变化与守恒，体会化学方程式的变化与守恒思想。
课堂小结
课堂检测
(1)原电池是把化学能转化为电能的一种装置。 ( )
(2)原电池正极发生氧化反应,负极发生还原反应。 ( )
(3)不能自发进行的氧化还原反应,通过原电池装置可以实现。 ( )
(4)石墨棒不能用来作原电池的电极。 ( )
(5)反应Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+能以原电池的形式来实现。 ( )
(6)NaOH+HCl=NaCl+H2O可自发进行,可设计成原电池。 ( )
(7)Zn-Cu-稀硫酸原电池中,正极“半电池”可为Cu-稀硫酸,负极“半电池”可为Zn-ZnSO4溶液。 ( )
(8)CaO＋H2O===Ca(OH)2是放热反应，可设计成原电池。 （ ）
答案：（1）√ （2） × （3）× （4）× （5）√ （6）× （7）√ （8）×
2．在Cu-Zn原电池中，200 mLH2SO4 溶液的浓度为0.125 mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168 L升气体，则流过导线的电子为 mol,溶液的pH变____？（溶液体积变化忽略不计）
解析：
答案：0.015 大
3.关于下图所示的原电池，下列说法正确的是（ ）
A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极
B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，电极反应是2H＋＋2e－===H2↑
D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变
解析：锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A选项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B选项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，C选项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D选项错误。
答案：A
分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（ ）
A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
解析：②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应，失去电子，故Al作负极，③中Fe在浓硝酸中易钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子，故Cu作负极，A、C项错误；②中电池总反应为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑，负极电极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO2－＋4H2O，二者相减得到正极电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B项正确；④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项错误。
答案：B