資源簡介

第1節 原電池
第2課時
教學目標
了解原電池的工作原理，能寫出電極反應式和電池反應式。
能利用身邊的材料設計簡單的原電池。。
教學重難點
原電池的工作原理及應用。
教學過程
導入新課
通過上一節課的學習我們知道了原電池的構成，現在請同學們思考下面三個問題：
1.原電池的形成條件有哪些？
2.如何設計原電池？
3.原電池原理有哪些應用？
講授新課
教學環節一：設計原電池
【設疑】原電池的構成條件是什么呢？
【講述】從理論上講，能自發進行的氧化還原反應均可以設計成原電池，實際設計時應注意以下幾點:
1.外電路
負極(還原性較強的物質) 正極(氧化性較強的物質)。
2.內電路
將兩電極浸入電解質溶液中，陰、陽離子作定向運動。
3.閉合回路
4.電極材料的選擇
負極一般是活潑的金屬材料，能夠與電解質溶液反應，容易失去電子。正極一般選用活潑性比負極差的金屬材料或石墨等惰性電極。
①活潑性不同的兩種金屬；②金屬和非金屬；③金屬和化合物；④惰性電極。
5.電解質溶液的選擇
電解質溶液是為正極提供放電的物質，因此電解質溶液一般要能夠與負極發生反應。若是兩個半反應分別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質溶液應與電極材料具有相同的陽離子。
【思考與討論】原電池設計的步驟。
【總結】
1.先將已知能自發進行的氧化還原反應拆分為兩個半反應。
2.根據原電池的電極反應特點，結合兩個半反應，找出正負極材料及電解質溶液。
3.組成閉合回路。
4.按要求畫出原電池裝置圖。
原電池的設計思路 ——“兩極一液一連線”。
【組織活動】請同學們根據以上步驟，自己設計原電池，并畫出原電池裝置圖。
【思考與討論】設計鹽橋原電池的思路是怎樣的呢？
【講述】可以將設計鹽橋原電池的步驟總結如下：
還原劑和氧化產物為負極的半電池。
氧化劑和還原產物為正極的半電池。
根據電極反應確定合適的電極材料和電解質溶液。
外電路用導線連通，可以接用電器。
內電路是將電極浸入電解質溶液中，并通過鹽橋連接內電路。
【組織活動】請同學們根據以上步驟，自己設計鹽橋原電池，并畫出裝置圖。
【展示】展示示例（答案不唯一，正確即可）
【例1】依據氧化還原反應：2Ag+ +Cu = Cu2++2Ag
設計的原電池如右圖所示。
請回答下列問題：
（1）電極X的材料是____；電解質溶液Y是 ；
（2）銀電極為電池的______極，電極反應為_____________； X電極上發生的電極反應為 ；
（3）外電路中的電子是從_____電極流向______電極。
答案：（1）銅 AgNO3溶液
（2）正 2Ag+ +2e-=2Ag
（3）Cu Ag
【例2】一個完整的氧化還原反應可以拆分，寫成兩個“半反應”式，一個是“氧化反應”式，一個是“還原反應”式。如氧化還原反應：2FeCl3 + Cu = 2 FeCl2 + CuCl2，
（1）可以寫成：氧化反應:___________________；還原反應:___________________。
（2）請將此反應設計成帶鹽橋的原電池，
（3）畫出裝置圖。
答案：（1）Cu－2e－＝Cu2+
（2）2Fe3++2e－＝2Fe2+
（3）
教學環節二：原電池工作原理的應用
【思考與討論】請同學們思考一下，原電池工作原理有哪些應用呢？
【總結】1．形成原電池，可以加快氧化還原反應的速率。
如：如實驗室用Zn和稀硫酸反應制H2,常用粗鋅，它產生H2的速率大。原因是粗鋅中的雜質和鋅、稀硫酸形成原電池,增大了鋅與稀硫酸的反應速率，使產生H2的速率增大。
【例題】下列制氫氣的反應速率最快的是（ ）
A.純鋅和1mol/L 硫酸
B.純鋅和18 mol/L 硫酸
C.粗鋅和 1mol/L 鹽酸
D.粗鋅和1mol/L 硫酸的反應中加入幾滴CuSO4溶液。
答案：D
2．比較金屬活動性強弱
【例1】把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b 相連時，a為負極，c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時c極上產生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的順序為（ ）
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 相連時a為負極，則活動性順序a＞b；c、d相連時電流由d→c，說c是負極，則活動性順序c＞d；a、c相連時c極上產生大量氣泡，說明c是正極，則活動性順序a＞c；b、d相連時b上有大量氣泡產生，說明b是正極，則活動性順序d＞b，
故活動性順序是a＞c＞d＞b，
答案：B
【例2】下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是（ ）
A．甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出
B．在氧化–還原反應中，甲比乙失去的電子多
C．將甲乙作電極組成原電池時甲是負極
D．同價態的陽離子，甲比乙的氧化性強
解析：A．根據題意可知，甲乙兩種金屬之間構成原電池，根據甲有有H2氣放出，為正極，乙溶解為負極，故乙比甲活潑性強，故A錯誤；B．在氧化還原反應中，活動性強弱與失去電子的難易有關，與失去電子的多少無關，所以B錯誤；D．同價態的陽離子，甲比乙的氧化性強，說明乙的活潑性比甲的強。故選C。
答案：C
【講述】
3.設計化學電源，利用原電池原理設計新型化學電池，尋求和制造干電池和蓄電池等化學能源
4.保護金屬設備：被保護金屬作正極
5.解釋某些化學現象。
【組織活動】請同學們閱讀課本中P95中的，化學方程式中的變化與守恒，體會化學方程式的變化與守恒思想。
課堂小結
課堂檢測
(1)原電池是把化學能轉化為電能的一種裝置。 (　　)
(2)原電池正極發生氧化反應,負極發生還原反應。 (　　)
(3)不能自發進行的氧化還原反應,通過原電池裝置可以實現。 (　　)
(4)石墨棒不能用來作原電池的電極。 (　　)
(5)反應Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+能以原電池的形式來實現。 (　　)
(6)NaOH+HCl=NaCl+H2O可自發進行,可設計成原電池。 (　　)
(7)Zn-Cu-稀硫酸原電池中,正極“半電池”可為Cu-稀硫酸,負極“半電池”可為Zn-ZnSO4溶液。 (　　)
(8)CaO＋H2O===Ca(OH)2是放熱反應，可設計成原電池。 （ ）
答案：（1）√ （2） × （3）× （4）× （5）√ （6）× （7）√ （8）×
2．在Cu-Zn原電池中，200 mLH2SO4 溶液的濃度為0.125 mol/L , 若工作一段時間后，從裝置中共收集到 0.168 L升氣體，則流過導線的電子為 mol,溶液的pH變____？（溶液體積變化忽略不計）
解析：
答案：0.015 大
3.關于下圖所示的原電池，下列說法正確的是（ ）
A．電子從鋅電極通過電流表流向銅電極
B．鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移
C．鋅電極發生氧化反應；銅電極發生還原反應，電極反應是2H＋＋2e－===H2↑
D．取出鹽橋后，電流表仍會偏轉，銅電極在反應前后質量不變
解析：鋅片作負極，銅片作正極，電子從負極流向正極，A選項正確；鹽橋中的陰離子向負極移動，B選項錯誤；負極發生氧化反應，正極發生還原反應，銅電極發生的反應為Cu2＋＋2e－===Cu，C選項錯誤；取出鹽橋后不能形成原電池，銅電極在反應后質量增加，D選項錯誤。
答案：A
分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結論正確的是（ ）
A．①②中Mg作負極，③④中Fe作負極
B．②中Mg作正極，電極反應式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作負極，電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋
D．④中Cu作正極，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑
解析：②中Mg不與NaOH溶液反應，而Al能和NaOH溶液反應，失去電子，故Al作負極，③中Fe在濃硝酸中易鈍化，Cu和濃硝酸反應失去電子，故Cu作負極，A、C項錯誤；②中電池總反應為2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑，負極電極反應式為2Al＋8OH－－6e－===2AlO2－＋4H2O，二者相減得到正極電極反應式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B項正確；④中Cu作正極，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D項錯誤。
答案：B

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