原电池反应原理
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教案示例
教学重点：
①原电池的化学工作原理；
②原电池的形成条件及电极反应式；电子流和电流的运动方向；
③培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神。
教学难点：
原电池的化学工作原理和金属的腐蚀。
教学过程：
Ⅰ复习
[提问]化学反应通常伴有能量的变化，能量有那些转换（或传递）能量的形式？
Ⅱ新课： §3-4原电池原理及其应用
[学生实验，教师指导]
[学生思考的问题]
（1）锌和稀H2SO4直接反应的实质是什么？
（2）插入铜丝接触到锌粒后，为什么在铜丝上出气泡？
（3）铜丝上的电子由何处而来，出来的是什么气体？
学生根据实验，建议讨论步骤：现象（易）——解释（难）——结论（难）
一、原电池
对比铜锌原电池与直流电源或干电池的实验，得出有关的电极名称，电流流动方向，电子流动方向等。
电极反应：负极（锌片） Zn - 2e = Zn2+（氧化反应）
正极（铜片）2H+ + 2e = H2↑（还原反应）
原电池反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
定义：把化学能转变为电能的装置叫做原电池。
原电池中：电子流入的一极是正极（较不活泼金属），电子流出的一极是负极（较活泼金属）。
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）流向较不活泼的金属（正极）。
原电池组成：①两块相连的活泼性不同的金属（或可以导电的其它材料）；②电解质溶液（中学只局限活泼金属与电解质溶液能自发进行氧化还原反应的情况）。
原电池形成电流的条件：两块相连的活泼性不同的金属（或可以导电的其它材料）与电解质溶液接触构成闭合回路。
经常用做惰性电极材料的物质是Pt（铂）或C（石墨），如下图两个装置的电极反应是相同的。
说明：教学软件不能代替教学实验，不过可以在总结时用演示教学软件。
[练习]判断下列装置那些能构成原电池，标出电极名称，写出电极反应。
二、化学电源
（教师可以布置课外文献检索，课堂时间有限，不可能涉及过多内容，局限于教材即可）
1、干电池
家庭常用电池。
常见的是锌-锰干电池。如图：
2、铅蓄电池
目前汽车上使用的电池。
铅蓄电池的构造是用含锑5%—8%的铅锑合金铸成格板。PbO2作为阳极，Pb作为阴极，二者交替排列而成。电极之间充有密度为1.25%—1.28%g cm-3的硫酸溶液。
3、锂电池
锂电池是一种高能电池，锂作为负极，技术含量高，有质量轻、体积小、电压高、工作效率高和寿命长等优点。常用于电脑笔记本、手机、照相机、心脏起博器、火箭、导弹等的动力电源。
4、新型燃料电池
还原剂（燃料）在负极失去电子，氧化剂在正极得到电子。
目前常见的有，氢气、甲烷、煤气、铝等燃料与空气、氯气、氧气等氧化剂组成的燃料电池。
特点是能量大、使用方便、不污染环境和能耗少等。
三、金属的腐蚀和防护
（1）金属的腐蚀
金属腐蚀是指金属或合金跟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。
◇ 析氢腐蚀（在酸性条件下）
说明：析氢腐蚀备有Flash演示教学软件，请查阅或选用。
钢铁在潮湿的空气中，钢铁表面吸附的水膜由于溶入二氧化碳，使H+增多。
H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-
构成的原电池：铁（负极）——碳（正极）——酸性电解质薄膜
负极（铁）Fe – 2e = Fe2+ （被氧化）
正极（碳）2H+ + 2e = H2↑（被还原）
◇ 吸氧腐蚀（在弱酸性或中性条件下）
说明：吸氧腐蚀备有Flash演示教学软件，请查阅或选用。
钢铁在潮湿的空气中，钢铁表面水膜溶解了氧气。
构成的原电池：铁（负极）——碳（正极）——电解质薄膜
负极（铁）2Fe – 4e = 2Fe2+ （被氧化）
正极（碳）2H2O + O2 + 4e = 4OH-（被还原）
◇ 析氢腐蚀和吸氧腐蚀往往同时发生，一般情况下，钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀。
[讨论] 析氢腐蚀或吸氧腐蚀钢铁表面水膜溶液的PH值会有什么变化？
（2）金属的防护
[通过研究讨论学习]
1、 改变金属的内部组织结构。
2、 在金属表面覆盖保护层。
涂油脂、油漆，覆盖搪瓷、塑料，电镀、热镀、喷镀，在钢铁表面形成致密而稳定的氧化膜。
3、 电化学保护法。
Ⅲ作业——教材69页：一、二、三题
[课后研究课题]
通过查找资料（包括上网）了解一种新型电池的详细化学原理和优缺点。（如海水电池、氢氧燃料电池、纽扣电池、锂电池等）
教学重点：
①原电池的化学工作原理；
②原电池的形成条件及电极反应式；电子流和电流的运动方向；
③培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神。
教学难点：
原电池的化学工作原理和金属的腐蚀。
教学过程：
Ⅰ复习
[提问]化学反应通常伴有能量的变化，能量有那些转换（或传递）能量的形式？
Ⅱ新课： §3-4原电池原理及其应用
[学生实验，教师指导]
[学生思考的问题]
（1）锌和稀H2SO4直接反应的实质是什么？
（2）插入铜丝接触到锌粒后，为什么在铜丝上出气泡？
（3）铜丝上的电子由何处而来，出来的是什么气体？
学生根据实验，建议讨论步骤：现象（易）——解释（难）——结论（难）
一、原电池
对比铜锌原电池与直流电源或干电池的实验，得出有关的电极名称，电流流动方向，电子流动方向等。
电极反应：负极（锌片） Zn - 2e = Zn2+（氧化反应）
正极（铜片）2H+ + 2e = H2↑（还原反应）
原电池反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
定义：把化学能转变为电能的装置叫做原电池。
原电池中：电子流入的一极是正极（较不活泼金属），电子流出的一极是负极（较活泼金属）。
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）流向较不活泼的金属（正极）。
原电池组成：①两块相连的活泼性不同的金属（或可以导电的其它材料）；②电解质溶液（中学只局限活泼金属与电解质溶液能自发进行氧化还原反应的情况）。
原电池形成电流的条件：两块相连的活泼性不同的金属（或可以导电的其它材料）与电解质溶液接触构成闭合回路。
经常用做惰性电极材料的物质是Pt（铂）或C（石墨），如下图两个装置的电极反应是相同的。
说明：教学软件不能代替教学实验，不过可以在总结时用演示教学软件。
[练习]判断下列装置那些能构成原电池，标出电极名称，写出电极反应。
二、化学电源
（教师可以布置课外文献检索，课堂时间有限，不可能涉及过多内容，局限于教材即可）
1、干电池
家庭常用电池。
常见的是锌-锰干电池。如图：
2、铅蓄电池
目前汽车上使用的电池。
铅蓄电池的构造是用含锑5%—8%的铅锑合金铸成格板。PbO2作为阳极，Pb作为阴极，二者交替排列而成。电极之间充有密度为1.25%—1.28%g cm-3的硫酸溶液。
3、锂电池
锂电池是一种高能电池，锂作为负极，技术含量高，有质量轻、体积小、电压高、工作效率高和寿命长等优点。常用于电脑笔记本、手机、照相机、心脏起博器、火箭、导弹等的动力电源。
4、新型燃料电池
还原剂（燃料）在负极失去电子，氧化剂在正极得到电子。
目前常见的有，氢气、甲烷、煤气、铝等燃料与空气、氯气、氧气等氧化剂组成的燃料电池。
特点是能量大、使用方便、不污染环境和能耗少等。
三、金属的腐蚀和防护
（1）金属的腐蚀
金属腐蚀是指金属或合金跟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。
◇ 析氢腐蚀（在酸性条件下）
说明：析氢腐蚀备有Flash演示教学软件，请查阅或选用。
钢铁在潮湿的空气中，钢铁表面吸附的水膜由于溶入二氧化碳，使H+增多。
H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-
构成的原电池：铁（负极）——碳（正极）——酸性电解质薄膜
负极（铁）Fe – 2e = Fe2+ （被氧化）
正极（碳）2H+ + 2e = H2↑（被还原）
◇ 吸氧腐蚀（在弱酸性或中性条件下）
说明：吸氧腐蚀备有Flash演示教学软件，请查阅或选用。
钢铁在潮湿的空气中，钢铁表面水膜溶解了氧气。
构成的原电池：铁（负极）——碳（正极）——电解质薄膜
负极（铁）2Fe – 4e = 2Fe2+ （被氧化）
正极（碳）2H2O + O2 + 4e = 4OH-（被还原）
◇ 析氢腐蚀和吸氧腐蚀往往同时发生，一般情况下，钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀。
[讨论] 析氢腐蚀或吸氧腐蚀钢铁表面水膜溶液的PH值会有什么变化？
（2）金属的防护
[通过研究讨论学习]
1、 改变金属的内部组织结构。
2、 在金属表面覆盖保护层。
涂油脂、油漆，覆盖搪瓷、塑料，电镀、热镀、喷镀，在钢铁表面形成致密而稳定的氧化膜。
3、 电化学保护法。
Ⅲ作业——教材69页：一、二、三题
[课后研究课题]
通过查找资料（包括上网）了解一种新型电池的详细化学原理和优缺点。（如海水电池、氢氧燃料电池、纽扣电池、锂电池等）