《原电池的设计及应用》学案
班级__________ 姓名_____________
[学习目标]复习巩固原电池的构成条件、工作原理，通过一系列设计制作原电池的活动，更深刻地认识原电池的构造特点和工作原理，更熟练正确地书写电极反应式。通过设计对比实验，探究出影响金属腐蚀的因素，并从电化学腐蚀的角度提出金属防腐的措施。
[实验用品]溶液：1mol/L CuSO4溶液、1mol/LZnSO4溶液、1mol/LH2SO4溶液、
1mol/LNaOH溶液、1mol/LFeCl3溶液、1mol/LNaCl溶液、酒精
电极材料：Fe棒1根、Cu棒1根、C棒2根、Zn片一片、Cu片一片、
其它用品：灵敏电流计、导线两根、夹子两个，250ml烧杯1个、小塑料水槽四只、胶头滴管、洗瓶、塑料盆（废液缸）、抹布、砂纸
1、构成原电池的一般条件：
1、____ ____
2、____ ____
3、____ ____
2、用Cu、Zn、H2SO4溶液制作一个铜、锌原电池（注意：铜锌原电池即以铜锌为电极材料），并检测出电流，画出原电池的构造示意图，推测实验现象给出合理的解释。写出电极反应式、总反应。
3、能否根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu也来设计一个铜、锌原电池？指出所选用的电解质溶液，写出该原电池的两电极反应式、总反应式。
4、除以上问题2、3中的两反应外, 若保持电极材料不变，通过改变电解质溶液, 你能再设计一个铜.锌原电池吗
总反应式：______________________________
选用的电解质溶液为__________负极反应_____________ 正极反应_______________
5、前面问题3中已经根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu设计出了铜、锌原电池，若保持总反应不变, 通过改变电极材料,你能设计出别的原电池吗？画出原电池的构造图
负极材料_____负极反应______________正极材料_____正极反应________________
选用的电解质溶液____________ 原电池的构造图：
6、现在拓宽范围，请你利用所提供的试剂、材料设计各种原电池。（不能与前面的设计方案雷同，即避免再设计铜、锌原电池和总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu的原电池）。
总反应1___________________电解质溶液________正极材料______负极材料____ ____
总反应2___________________电解质溶液________正极材料______负极材料____ ____
总反应3___________________电解质溶液________正极材料______负极材料____ ____
总反应4___________________电解质溶液________正极材料______负极材料____ ____
7、原电池的两极是否一定要插入同一池内
8、请用镁、铝作电极,设计一个原电池。
所用电解质溶液 __________ 总反应 _______________
负极____ 负极反应_______________ 正极____ 正极反应____ __ __
画出原电池的构造示意图:
9、反思原电池一定要有活泼性不同的两电极吗？举例证明
10、a.今有2H2+O2===2H2O反应,以H2SO4溶液作导电物质构成燃料电池,则负极应通入___气,正极通入___气,电极反应为:负____________正极_______________
b.如把H2SO4改为KOH作导电物质则电极反应:负极______正极____________
a和b的电池液不同,反应进行后溶液的PH值各有何变化_________________
c.如把H2改CH4.KOH作导电物质则电极反应为:负_________________________正极__________________________总反应式______________
11、各种原电池产生的电流有大有小，这种差异传达了什么信息？金属的腐蚀包括哪两种？其中又以哪种腐蚀最常见最严重？你知道影响铁的电化腐蚀的因素有哪些吗？请大家设计方案，来说明影响铁的电化腐蚀的因素有哪些？画出原电池的构造示意图，写出相应的电极反应式、总反应式。
[提示]设计对比实验比较电流大小
12、如何利用电化学原理防腐？
[问题解决] 2.(2000年高考题)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气体为阴极助燃气,制得在6500C下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式阳极反应式:2CO+2CO32--4e-==4CO2 阴极反应式_______________________
总反应式_______________________
[课后实践]请同学们课后用镁条、锌片、铜片、番茄、桔子等和若干导线组成原电池，用音乐卡测试能否产生电流。请尝试怎样才能使音乐卡更响。若能形成原电池，想一想，为什么？
[分析电池]：请找出不同的废旧电池进行解剖，找出正负极材料，写出电极反应和总反应。
[社会调查]：调查市场上常见的化学电池的种类，讨论它们的工作原理、生产工艺和回收价值。《原电池的设计及应用》课堂教学设计
[教学目标]
知识与技能：复习巩固原电池的构成条件、工作原理，通过一系列设计制作原电池的活动，更深刻地认识原电池的构造特点和工作原理，更熟练正确地书写电极反应式。通过设计对比实验，探究出影响金属腐蚀的因素，并从电化学腐蚀的角度提出金属防腐的措施。
过程与方法：学生动脑设计、动手制作各种原电池，同一实验小组成员间的相互协作，不同组间相互竞争，提供展示作品的舞台，极大地调动了学生的学习积极性，并在愉快的活动中更深刻地认识原电池的构造特点和工作原理。
情感、态度、价值观：让学生在设计活动中体味到知识的力量，运用知识可以改善我们的生活质量，造福人类。
[重点]各种原电池的设计和电极方程式的书写
[难点]影响金属腐蚀的因素的探究
[实验用品]溶液：1mol/L CuSO4溶液、1mol/LZnSO4溶液、1mol/LH2SO4溶液、
1mol/LNaOH溶液、1mol/LFeCl3溶液、1mol/LNaCl溶液、酒精
电极材料：Fe棒1根、Cu棒1根、C棒2根、Zn片2片、Cu片2片、Mg条两条、Al条1条
其它：灵敏电流计、导线两根、夹子两个，250ml烧杯1个、小塑料水槽四只、胶头滴管、洗瓶、塑料盆（废液缸）、抹布、砂纸
[教学过程]
[引入]首先，请大家来当一回医生。
[学生活动]一位同学朗读病例：格林太太是一位漂亮、开朗、乐观的妇女。当她开怀大笑的时候，就会露出两颗很精致的牙齿：一颗是黄金的——这是她富有的标志；另一颗是不锈钢的——这是一次车祸留下的。令人百思不得其解的，自从车祸以后，格林太太经常头痛、夜间失眠、整天心情烦躁，医生绞尽了脑汁，格林太太的病情仍未好转……
[师问]你知道其中的奥妙？
[生答]已经满足了构成原电池的一般条件。
1、两活泼性不同的电极；
2、有电解质溶液；
3、形成了闭合回路。处方是：换掉其中一颗牙。
[设计活动1]根据这三条件，请大家用Cu、Zn、H2SO4溶液制作一个原电池，并检测出电流。请问检测电流需要用到什么？电流指针偏向电源的哪一极？那么我们就可以根据电流指针的偏向来确定原电池的正负极。现在就请大家动手做一做，注意观察实验现象给出合理的解释。
[学生展示作品]最先完成的小组上来展示制作的原电池。同时口述出实验现象。
电流计指针偏向铜还是锌？溶液中有何现象？
[学生板练]写出该原电池的正、负极的半反应。
[师问]根据半反应可知，理论上只应该在铜片上产生气泡，现在锌片上也产生气泡了，如何解释？（锌片不够纯）
[回顾总结]下面，我们再回顾一遍原电池的工作原理。略。简单的说，原电池的工作原理相当于……理论上，任何一个自发的氧化还原反应都可以分割为两半反应，设计为原电池。
[设计活动2]既然，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可以设计为铜锌原电池，那么能否根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu也来设计一个铜、锌原电池呢 为什么？请大家思考并完成填空。
[学生口述]相关问题
[设计活动3]除以上两反应外, 若保持电极材料不变，通过改变电解质溶液, 你能再设计一个铜.锌原电池吗 请大家思考后填空。
[学生板练]请一位同学上来写出总反应。
[学生口答]根据该反应，回答选用的电解质溶液和相应的半反应等。
[设计活动4]在设计活动1中，我们已经根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu已经设计出了铜、锌原电池，若保持总反应不变, 通过改变电极材料,你能设计出别的原电池吗？请大家思考后填空。
[设计活动5]现在，我们拓宽范围，请你利用所提供的试剂、材料设计各种原电池。（不能与前面的设计方案雷同，即避免重复前面的铜、锌原电池和总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu的原电池 ）。请大家先思考，你可以写出多少个总反应，然后根据设计原电池。
[学生板练]写出总反应。再请其他同学补充。
[学生设计]反应式比较多，任选其中三个来设计成原电池，完成以下填空。南面三组负责完成反应1的设计，中间两组反应2的设计，背面三组完成反应3的设计。每组一位同学口答出相关填空。
[学生实验]请大家动手试一试。
[设计活动6]原电池要构成闭合回路，往往是将两极插入同一池内，那么，原电池的两极是否一定要插入同一池内呢？
[观察思考]请大家注意观察右图原电池，
完成相应填空。右图原电池中:
负极______负极反应____________
正极______正极反应____________
总反应________________________
[学生体验活动]现在请大家根据这个构造图，制作该盐桥电池，检测出电流。
[学生展示作品]电流计发生偏转即可。
[设计活动7]现在，我再给大家两种电极材料：镁和铝，请大家用请用镁、铝作电极,设计一个原电池。先思考后完成填空。
[学生实验]请大家根据你的设计动手制作原电池。
[学生展示作品]同时口述所选用的电解质溶液，电流指针偏转方向，根据偏转方向确定好正负极。
[分析原电池]为什么负极是镁（或铝）？完成相应填空。
[学生展示作品]还有哪位同学制作的原电池跟刚才的不同？请上来展示一下！
同时口述所选用的电解质溶液，电流指针偏转方向，根据偏转方向确定好正负极。
[分析原电池]为什么负极是镁（或铝）？完成相应填空。
[小结] 从以上两种镁、铝原电池中,你对原电池负极的判断有什么认识？
[反思构成条件]前面我们说构成原电池的一般条件是要有两活泼性不同的电极，那么，原电池一定要有活泼性不同的两电极吗？
[学生回答]氢氧燃料电池的正负极都是碳棒。
[教师演示实验]电解水（硫酸为电解质）制作氢氧燃料电池，然后断开电源，把氢氧燃料电池的两极与电流计相连，检测出电流，再根据根据偏转方向确定好正负极，推断原来所接外电源的正负极。
[训练] 1. 今有2H2+O2===2H2O反应, 以H2SO4溶液作导电物质构成燃料电池,则负极应通入___气,正极通入___气,电极反应为:负极_______ 正极_________反应后溶液的PH值_______
2. 如把H2SO溶液改为KOH4溶液作导电物质，则电极反应:负极_____ 正极_____反应后溶液的PH值_____
3. 如把H2改CH4，以KOH溶液作导电物质则电极反应为:负极________ 正极________ 总反应式_________
[学生回答]前两题口答，第三题板练。
[过渡] 在前面实验中，大家有没有留意到不同的原电池产生的电流有大有小，这种差异传达了什么信息？可以表示出原电池中发生的氧化还原反应的速率。如果负极是活泼金属，则可反映出金属的消耗速率，也就是金属被腐蚀的速率。金属的腐蚀包括哪两种？化学腐蚀和电化学腐蚀。其中又哪种最常见，也最严重？而金属中使用最广泛的莫过于钢铁了。由于铁自身不能形成致密的氧化物薄膜，我国每年因腐蚀而损失的铁占钢材铁年产量的十分之一，这是一个非常惊人的数目。那你知道影响铁的电化腐蚀的因素有哪些吗？现在就请大家设计方案，用实验事实来说明影响铁的电化腐蚀的因素有哪些？提示:设计几组对比实验,用电流大小来说明。
[学生1展示实验]同时说明实验意图。
[学生2展示实验]同时说明实验意图。
[小结]1、电解质溶液相同时，正极材料化学性质越稳定，产生的电流越大，铁的腐蚀也越严重。如：电解质溶液为CuSO4溶液
负极 正极 电流大小
Fe 铜棒 小
碳棒 大
2、正极材料相同时，电流大小与电解质溶液的性质（种类、浓度）有关。如Cu-Fe原电池
电解质溶液种类不同（或非电解质）
溶液 电流大小 原电池总反应
1mol/L硫酸溶液 大 Fe+2H+=Fe2++H2
1mol/LNaCl溶液 小 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
酒精 无
电解质溶液种类相同浓度不同
电解质溶液 电流大小
1mol/L硫酸溶液 大
极稀的硫酸溶液 小
[应用]我们研究影响铁的电化腐蚀的因素就是为了更好的防止金属电化腐蚀，请你从电化学的角度说说如何防腐？
[学生回答]1、原电池原理：牺牲阳极的阴极保护法；2、电解池原理：与电源负极相连的阴极保护法
[问题解决]1、2、3
[课后实践]
[制作电池]：请同学们课后用镁条、锌片、铜片、番茄、桔子等和若干导线组成原电池，用音乐卡测试能否产生电流。请尝试怎样才能使音乐卡更响。若能形成原电池，想一想，为什么？
[分析电池]：请找出不同的废旧电池进行解剖，找出正负极材料，写出电极反应和总反应。
[资料查找]：调查市场上常见的化学电池的种类，讨论它们的工作原理、生产工艺和回收价值。
ZnSO4
Cu
Zn
CuSO4(共26张PPT)
原电池的设计及应用
一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因：
由于金和铁（钢的主要成分）是活动性不同的两种金属，唾液中含有电解质，故构成原电池，产生微小的电流，使得格林太太头痛。因此，必须换掉其中一颗假牙。
构成原电池一般条件：
(1) 两电极
(2)电解质溶液
(3)形成闭合回路
两活泼性不同的导电材料
请用铜、锌、硫酸溶液制作原电池，并检测出电流。注意观察现象，给出合理的解释
动手试一试
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
2H++2e-=H2↑
阴离子
阳离子
负极
正极
总反应：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
(离子方程式）
复习
原电池的工作原理
原电池工作原理相当于将自发的氧化、还原两反应分割在正负两极同时、不同地进行，电子从负极定向流入正极，从而产生道路电流。原电池的作用是将化学能转化为电能。因此，理论上任何一个自发的氧化还原反应都可以分割为两半反应，设计为原电池。
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可设计成
铜、锌原电池,那么能否根据
Zn+Cu2+=Zn2++Cu也设计一个
铜、锌原电池呢
设计一
所选用电解质溶液___________
该原电池的负极____，负极反应____________
正极____，正极反应____________
G
C
A
B
（注意：A、B原电池即以A、B为电极材料。）
CuSO4溶液
Zn
Zn-2e-=Zn2+
Cu2++2e-=Cu
Cu
除Zn+2H+=Zn2++H2↑、Zn+Cu2+=Zn2++Cu两反应外,若保持电极材料不变，通过改变电解质溶液, 你能再设计一个铜.锌原电池吗
设计二
现有试剂： CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶
液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精
总反应式：________________________
选用的电解质溶液为___________
相应的半反应：负极_______________
正极_______________
Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+
FeCl3溶液
Zn-2e-=Zn2+
2Fe3++2e-=2Fe2+
根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu已经设计出了铜、锌原电池，若保持总反应不变, 通过改变电极材料,你能设计出别的原电池吗？
设计三
G
Zn
Cu
硫酸铜
负极_____负极反应____________
正极_____正极反应____________
选用的电解质溶液_____________
Zn
Zn-2e-=Zn2+
Cu2++2e-=Cu
C或Fe
CuSO4溶液
现有电极材料:Fe棒、Cu棒、C棒、Zn片、Cu片
设计四
现在拓宽范围，请你利用所提供的试剂、材料设计各种原电池。（不能与前面的设计方案雷同，即避免再设计铜、锌原电池和总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu的原电池 ）
总反应______ 选用的电解质溶液____
正极材料____ 正极反应____________
负极材料____ 负极反应____________
请大家动手试一试
现有试剂： CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶液、 NaOH溶液、
FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精
现有电极材料:Fe棒、Cu棒、C棒、Zn片、Cu片
变形设计
原电池的两极是否
一定要插入同一池内
CuSO4
Zn
Cu
ZnSO4
左图原电池中:
负极__负极反应___
正极__正极反应___
总反应________
根据这个构造图请大家动手制作该盐桥电池,并检测出电流
A
C
A
B
原电池要形成闭合
回路，往往是将两
电极插入同一池内
G
C
A
B
设计五
请用镁、铝作电极,设计一个原电池
所用电解质溶液 ________
负极____ 负极反应___________
正极____ 正极反应___________
总反应 _______________
现有试剂： CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶
液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精
H2SO4溶 液
Mg
Mg-2e-= Mg2+
2H++2e-=H2↑
Al
Mg+2H+=Mg2++H2↑
G
C
A
B
设计五
请用镁、铝作电极,设计一个原电池
所用电解质溶液 ________
负极___负极反应________________
正极___正极反应___________
总反应 ________________________
现有试剂： CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶
液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精
NaOH溶 液
Mg
Al-3e-+4OH-= AlO2-+2H2O
2H++2e-=H2↑
Al
2Al+2OH-+2H2O= 2AlO2-+3H2↑
从以上两种镁、铝原电池中,你对原电池负极的判断有什么认识？
G
C
A
B
反思
原电池一定要有活泼性不同的
两电极吗？
不一定。
因为原电池的电极材料本身可以不参加
反应，而只起到导电和做载体的作用。
例如燃料电池。
1. 今有2H2+O2===2H2O反应, 以H2SO4溶液作
导电物质构成燃料电池,则负极应通入___气,
正极通入___气,电极反应为:负极_______
正极_________反应后溶液的PH值_______
2. 如把H2SO4溶液改为KOH 溶液作导电物质
则电极反应:负极_____ 正极_____
反应后溶液的PH值_____
3. 如把H2改CH4，以KOH溶液作导电物质则 电极反应为:负极________ 正极________
总反应式_________
应用
电化腐蚀的因素探究
在前面的实验中，大家有没有留意到不同的原电池产生的电流有大有小，这种差异传达了什么信息？
现在就请大家设计方案，用实验事实来说明影响铁的电化腐蚀的因素有哪些？
提示:设计几组对比实验,用电流大小来说明
金属中使用最广泛的莫过于钢铁了，但由于铁自身不能形成致密的氧化膜，我国每年因腐蚀而损失的铁占钢铁年产量的十分之一，这是一个非常惊人的数目。那你知道影响铁的电化腐蚀的因素有哪些吗？
金属的腐蚀包括哪两种？哪种腐蚀最常见也最严重？
电化腐蚀的因素探究
1、电解质溶液相同时，正负极材料活泼性差异越大,
产生的电流越大，铁的腐蚀也越严重。
如电解质溶液为CuSO4溶液时:
负极 正极 电流大小
Fe 铜棒 小
碳棒 大
电化腐蚀的因素探究
2、正极材料相同时，电流大小与电解质溶液的
性质（种类、浓度）有关。以Cu-Fe原电池为例
电解质溶液 电流大小 原电池总反应
1mol/L硫酸溶液 大 Fe+2H+=Fe2++H2
1mol/LNaCl溶液 小 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
酒精 无
电解质溶液 电流大小
1mol/L硫酸溶液 大
极稀的硫酸溶液 小
电化学防腐
1、原电池原理：牺牲阳极的阴极保护法
2、电解池原理：与电源负极相连的阴极保护法
1.如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（ ）
A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4
B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸
C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液
D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液
G
C
A
B
D
问题解决
2.熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气体为阴极助燃气,制得在6500C下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式
阳极反应式:2CO+2CO32- - 4e-==4CO2
阴极反应式_______________________
总反应式_______________________
问题解决
O2+2CO2+4e- 2CO32-
2CO+O2 2CO2
3.有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连结起来，浸入电解质溶液中，Ｂ不易腐蚀。将A、D分别投入等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入Ｂ的盐溶液里，无明显变化。如果把铜盐浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是： （ ）
（A） D C A B （B） D A B C
（C） D B A C （D） B A D C
B
问题解决
[制作电池]：
若能形成原电池，想一想，为什么？
请同学们课后用镁条、锌片、铜片、番茄、桔子等和若干导线组成原电池，用音乐卡测试能否产生电流。请尝试怎样才能使音乐卡更响。
[社会调查]：调查市场上常见的化学电池的种 类，讨论它们的工作原理、生产工艺和回收价值。
课后实践
[分析电池]：请找出不同的废旧电池进行解剖，找出正负极材料，写出电极反应和总反应。
生活中我们常使用各种各样的电池。
电子表、电子计算器、
MP3、随身听、手掌机、
数码相机、电动玩具、
电瓶车、摩托车、汽车、
助听器、心脏起搏器、
宇宙飞船、人造卫星等。
