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4.1 課時1 原電池 學案 (含答案)2023-2024學年高二化學人教版(2019)選擇性必修1

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4.1 課時1 原電池 學案 (含答案)2023-2024學年高二化學人教版(2019)選擇性必修1

資源簡介

新授課
第四章 化學反應與電能
第1課時 原電池
【學習目標】
1.認識原電池的構成條件,理解原電池的工作原理。 2.能設計簡單的原電池。
【學習活動】
學習任務
目標一:認識原電池的構成條件,理解原電池的工作原理。 任務1:用鋅片、銅片、CuSO4溶液、ZnSO4溶液及裝有KCl飽和溶液的鹽橋,燒杯、導線,鹽橋、檢流計組成下面甲、乙兩套裝置,按圖所示組裝實驗裝置并實驗,記錄實驗現象。 實驗現象甲乙
(1)裝置乙中取出鹽橋,電流表的指針如何變化?為什么會出現這種現象? (2)裝置乙是由兩個半電池組成,請指出原電池的正、負極,并寫出電極反應式。 (3)裝置乙中電子在導線中的移動方向是怎樣的?鹽橋中的K+、Cl-的移動方向是怎樣的? (4)裝置乙中,鹽橋在原電池中有何作用?若撤去鹽橋,電流表的指針如何變化? (5)裝置甲中觀察到鋅片逐漸溶解,表面有少量紅色固體析出,該紅色固體的成分是什么?裝置甲的最大缺點是什么? 【知識小結】 1.原電池:將化學能轉化為電能的裝置。 2.簡單原電池的構成條件 (1)兩個活潑性不同的金屬(或一種金屬與一種能導電的非金屬)電極; (2)電解質溶液; (3)形成閉合回路(用導線連接或直接接觸); (4)能自發進行的氧化還原反應。 3.原電池的工作原理(以銅鋅原電池為例) 任務2:請結合任務1中的電池繪制反映原電池工作原理的示意圖。示意圖要求包括以下內容: (1)注明原電池的組成。 (2)標明氧化反應和還原反應發生的區域。 (3)標明電子的運動方向和陰離子、陽離子的遷移方向。
目標二:能設計簡單的原電池。 任務1:下圖a、b所示的原電池中,都是利用鎂片和鋁片做電極材料,與不同電解質溶液形成原電池裝置。完成下列問題。 (1)a、b兩原電池中Al電極都是正極嗎?各有什么現象呢? (2)請你寫出a、b兩池內發生的電池反應式及Al電極的反應式。 (3)判斷原電池正、負極的最根本依據是什么? 【方法導引】 原電池正負極的判斷 任務2:已知2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,如何設計成原電池裝置,畫出簡易電池裝置圖,寫出電極反應。 【方法導引】 設計原電池 (1)理論上,自發的氧化還原反應,可以設計成原電池。 (2)外電路 負極—還原性較強的物質被氧化  ↓e- 正極—氧化性較強的物質被還原 (3)內電路:將兩電極浸入電解質溶液中,陰、陽離子作定向移動。
【學習總結】
回顧本課所學,畫出思維導圖
2新授課
第四章 化學反應與電能
第1課時 原電池
【學習目標】
1.認識原電池的構成條件,理解原電池的工作原理。 2.能設計簡單的原電池。
【學習活動】
學習任務
目標一:認識原電池的構成條件,理解原電池的工作原理。 任務1:用鋅片、銅片、CuSO4溶液、ZnSO4溶液及裝有KCl飽和溶液的鹽橋,燒杯、導線,鹽橋、檢流計組成下面甲、乙兩套裝置,按圖所示組裝實驗裝置并實驗,記錄實驗現象。 實驗現象甲檢流計指針發生偏轉,鋅片質量減少,銅片質量增加乙檢流計指針發生偏轉,鋅片質量減少,銅片質量增加
(1)裝置乙中取出鹽橋,電流表的指針如何變化?為什么會出現這種現象? 參考答案:取出鹽橋,裝置乙中電流表的指針不再發生偏轉;取出鹽橋后,不能形成閉合回路,不能形成原電池,故電流表指針停止偏轉。 (2)裝置乙是由兩個半電池組成,請指出原電池的正、負極,并寫出電極反應式。 參考答案:Zn電極為負極,電極反應式為Zn-2e-===Zn2+;Cu電極為正極,電極反應式為Cu2++2e-===Cu。 (3)裝置乙中電子在導線中的移動方向是怎樣的?鹽橋中的K+、Cl-的移動方向是怎樣的? 參考答案:電子的移動方向是Zn(負極)→電流表→Cu(正極);鹽橋中的Cl-移向負極,K+移向正極。 (4)裝置乙中,鹽橋在原電池中有何作用?若撤去鹽橋,電流表的指針如何變化? 參考答案:①形成閉合回路:利用溶液中離子的移動,使兩個半電池中的溶液形成閉合回路。②保持溶液中電荷守恒,使電池反應能持續發生。 若撤去鹽橋,電流表的指針會不發生偏轉。 (5)裝置甲中觀察到鋅片逐漸溶解,表面有少量紅色固體析出,該紅色固體的成分是什么?裝置甲的最大缺點是什么? 參考答案:紅色固體物質是銅;裝置甲中Zn片與CuSO4溶液直接接觸發生反應,造成一部分負極材料Zn的損耗,故裝置甲中產生的電量少。 【知識小結】 1.原電池:將化學能轉化為電能的裝置。 2.簡單原電池的構成條件 (1)兩個活潑性不同的金屬(或一種金屬與一種能導電的非金屬)電極; (2)電解質溶液; (3)形成閉合回路(用導線連接或直接接觸); (4)能自發進行的氧化還原反應。 3.原電池的工作原理(以銅鋅原電池為例) 任務2:請結合任務1中的電池繪制反映原電池工作原理的示意圖。示意圖要求包括以下內容: (1)注明原電池的組成。 (2)標明氧化反應和還原反應發生的區域。 (3)標明電子的運動方向和陰離子、陽離子的遷移方向。 參考答案:
目標二:能設計簡單的原電池。 任務1:下圖a、b所示的原電池中,都是利用鎂片和鋁片做電極材料,與不同電解質溶液形成原電池裝置。完成下列問題。 (1)a、b兩原電池中Al電極都是正極嗎?各有什么現象呢? 參考答案:a池中Al作正極,Al表面產生氣泡; b池中Al作負極,Al逐漸溶解。 (2)請你寫出a、b兩池內發生的電池反應式及Al電極的反應式。 參考答案:a池反應式:Mg+2H+===Mg2++H2↑; Al電極:2H++2e-===H2↑。 b池反應式:2Al+2OH-+6H2O===3H2↑+2[Al(OH)4]-; Al電極:Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]-。 (3)判斷原電池正、負極的最根本依據是什么? 參考答案:原電池原理從本質講是氧化還原反應,故判斷正、負極根本依據:發生氧化反應(失去電子)的一極是負極;發生還原反應(得到電子)的一極是正極。 【方法導引】 原電池正負極的判斷 任務2:已知2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,如何設計成原電池裝置,畫出簡易電池裝置圖,寫出電極反應。 參考答案:根據氧化還原反應分析,Cu被氧化,為原電池的負極,則正極可為惰性電極或不如Cu活潑的金屬,電解質溶液一定含Fe3+。 或 正極:2Fe3++2e-===2Fe2+(還原反應) 負極:Cu-2e-===Cu2+(氧化反應) 【方法導引】 設計原電池 (1)理論上,自發的氧化還原反應,可以設計成原電池。 (2)外電路 負極—還原性較強的物質被氧化  ↓e- 正極—氧化性較強的物質被還原 (3)內電路:將兩電極浸入電解質溶液中,陰、陽離子作定向移動。
【學習總結】
回顧本課所學,畫出思維導圖
2

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