选择性必修1第四章 化学反应与电能第一节 原电池一等奖教案及反思

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 第四章 化学反应与电能第一节 原电池第1课时 教学设计【教学目标】1.以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理及应用。2.学会判断原电池的正负极。3.掌握原电池的电极反应式和电池反应方程式的书写【教学重难点】1.重点：（1）初步认识原电池概念、原理、组成及应用（2）能够写出电极反应方程式2.难点：（1）原电池的工作原理（2）电极反应式的书写【教学过程】1.新课导入【投影】利用多媒体展示各种电池，由此引出本节内容原电池的工作原理。通过化学原理在生活中的应用第一时间让学生体会生活中的化学无处不在。【师】现代生活离不开方便实用的化学电源。各种各样的化学电源都是依据原电池的原理制造的。【引入】那么原电池的工作原理具体是怎样的，就让我们通过本节课的学习来一探究竟吧！2.新课讲授【知识回顾1】 画出铜锌原电池装置（以稀硫酸为电解液）写出该原电池的正负极的电极反应式（标明反应类型）、电池总反应式并判断阴阳离子、电子的移动方向。【学生活动】学生分小组讨论，并由小组代表回答。【板书】一、原电池的工作原理1、定义：化学能转变为电能的装置。2、电极：负极：电子流出，发生氧化反应，电流流入。正极：电子流入，发生还原反应，电流流出。3、本质：发生氧化还原反应4、溶液中阴阳离子移动方向：阴离子移向负极；阳离子移向正极。【师】我们对于原电池已经有了初步的了解，下面大家来判断一下，下列哪些是原电池。【知识回顾2】展示A~G的7套装置。【师】我们已经判断出了哪些是原电池，那么大家来看一看，这些原电池有什么共同点，形成原电池需要具备什么样的条件呢？【学生活动】学生思考并回答。【板书】 5.原电池的构成条件：①两个电极（可以是两种活泼性不同的金属或金属与非金属等）②能导电的电解质（可以是溶液或熔融电解质或固态电解质）③形成闭合电路（或两极直接接触）④一个自发进行的氧化还原反应【过渡】那请同学们一起来设计一个原电池。【师】请根据反应：Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu设计一个原电池,思考为什么有电流产生？【教师活动】教师引导学生分析反应，选择两极材料和电解质溶液材料。【过渡】请同学们根据原理预测下它的实验现象？ 实际实验现象预测实验现象锌片Zn-2e-=Zn2+ 锌片腐蚀，不断溶解铜片Cu2++2e-=Cu 铜片上有红色物质析出电流表 电流表指针发生偏转【师】那实际现象是不是这样呢？我们一起实验来验证下。(教师演示实验，学生分组实验)【投影】 实际实验现象预测实验现象锌片Zn-2e-=Zn2+锌片被红色物质覆盖锌片腐蚀，不断溶解铜片Cu2++2e-=Cu铜片上有红色物质析出铜片上有红色物质析出电流表电流表读数不断减小电流表指针发生偏转【问题讨论】大家根据实验思考以下两个问题1.锌片上的红色物质是什么？为什么锌片上有红色物质生成？2.为什么电流表读数不断减小？【教师活动】教师引导学生，得出结论。1.因为锌与CuSO4溶液直接接触，发生置换反应，所以锌片表面有铜析出。2.因为铜在锌表面析出后，与CuSO4溶液一起形成了原电池，产生的电流并没有经过电流表，所以电流表的读数不断减小。当锌片表面完全被铜覆盖后，相当于两个电极都是铜，已不能发生原电池反应，所以最后没有电流产生。【深入探讨】（1）该原电池在工作中有何缺点？【师】电极材料与电解质溶液接触，即没有将氧化剂与还原剂分开，不易控制工作时，锌片上也有铜析出，原电池的电动势很快降低，电压不稳定【过渡】 （2）如何改进缺点？【思考与探究】1、按下图所示, 将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液分别通过导线与电流计连接，有什么现象?  【师】电流计指针不偏转，且铜片和锌片上均无明显现象（即:无电子定向移动）【思考与探究】2、连通上述实验的装置，观察现象？【师】 电流计指针偏转，有电流通过电路，形成原电池装置。【思考交流】分析右图所示的原电池的工作原理①确定该原电池的正、负极，电极反应和电池总反应。②判断电子的流动路线及溶液中阴、阳离子移动方向？【师】ZnSO4溶液中Zn片逐渐溶解，失去电子被氧化成Zn2+进入溶液负极（锌电极）：Zn - 2e- = Zn2+CuSO4溶液中Cu2+从Cu片上得到电子还原成Cu沉积在Cu片上正极（铜电极）：Cu2+ + 2e- = Cu【讲解】实验表明，接通电路，有盐桥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。【投影】PPT展示盐桥原电池工作原理动态示意图【问题讨论】思考一下，什么是盐桥？盐桥的作用又是什么？【生】1.盐桥中装有饱和的KCl溶液（NH4NO3溶液）和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。【讲解】 (1) 成分：含有琼胶的KCl饱和溶液。(2) 离子移动方向：Cl－移向___极区，K＋移向___极区。(3) 作用：a.沟通内电路,形成闭合回路；b.提供离子，平衡电荷保持溶液电中性【课堂专练】见课件【师】刚刚我们设计的原电池叫做锌铜原电池，改进后的这种电池优点就在于能产生持续、稳定的电流。依据同样的原理，可以将其他自发进行的氧化还原反应设计成原电池。原电池输出电能的能力，就取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。【讲解】原电池原理的应用1.比较金属活动性强弱  例证:有两种金属a和b,用导线连接后插入稀硫酸中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生。根据电极反应现象判断出a是负极,b是正极,因此,金属活动性a>b。2.增大化学反应速率  例证:实验室利用锌于稀硫酸反应制取氢气时,通常向稀硫酸中滴入几滴硫酸铜溶液。原理:锌与置换出的铜及稀硫酸构成原电池,使产生氢气的速率增大。3.设计原电池例如,以2FeCl3+Cu     2FeCl2+CuCl2为依据,设计一个原电池。(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应,分别作原电池的负极和正极的电极反应。本例的电极反应为负极:Cu-2e-= Cu2+,正极:2Fe3++2e- = 2Fe2+。(2)确定电极材料。如发生氧化反应的物质为金属单质,可用该金属直接作负极;如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子,可用惰性电极(如Pt、石墨棒)作负极。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。本例中可用铜棒作负极,用铂丝或石墨棒作正极。(3)确定电解质溶液。电解质是使负极放电的物质,因此电解质溶液一般能够与负极发生反应。或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如本例中可用FeCl3溶液作电解质溶液。(4)构成闭合回路:将电极用导线连接,使之构成闭合回路。   设计原电池时,若氧化还原反应方程式中无明确的电解质溶液,可用水作电解质,但为了增强其导电性,通常加入强碱或强酸。如燃料电池,水中一般要加入KOH或H2SO4。【课堂专练】见课件 【课堂小结】 【板书】4.1.1 原电池的工作原理一、原电池的工作原理1、定义：化学能转变为电能的装置。2、电极：负极：电子流出，发生氧化反应，电流流入。正极：电子流入，发生还原反应，电流流出。3、本质：发生氧化还原反应4、溶液中阴阳离子移动方向：阴离子移向负极；阳离子移向正极。5.原电池的构成条件：①两个电极（可以是两种活泼性不同的金属或金属与非金属等）②能导电的电解质（可以是溶液或熔融电解质或固态电解质）③形成闭合电路（或两极直接接触）④一个自发进行的氧化还原反应二、原电池的设计三、原电池原理的应用1.比较金属活动性强弱2.增大化学反应速率3.设计原电池