資源簡介

原電池
一、復習內容分析
原電池與其他的能源相比有許多的優點，如能量轉換率高，供能穩定可靠：可制成各種形狀大小，不同容量、電壓的電池及電池組：使用方便、易于維護，是現代生產、生活、國防中大量使用的一種能源。正是由于這些原因，高考關于原電池的考題頻頻出現，電極反應方程式的書寫更是考查的重點。分析近年的高考試題，電極反應方程式的書寫主要有兩大類型：一電化學知識每年必考，近年來電化學的試題設計突出“理論聯系實際，強調學以致用”。注重以化工生產的真實過程為問題情境，以電化學知識為載體，將化學研究的基本思路與方法、基本概念與原理、重要物質的性質與應用巧妙的融合于試題中，考查考生應用實踐能力。
二、學情分析
學生已有氧化還原反應、金屬活動性、電解質溶液等知識基礎，且在必修二和選修四的學習中已經完成原電池的基本原理部分：具備一定的討論分析、歸納總結的能力。但是學生在解答新型原電池這類題時出現思維無序、知識綜合能力缺乏、對細節的把握能力差等問題，得分率往往是偏低的。
三、復習目標及對應的結構水平
1、掌握原電池的構成條件，理解原電池的工作原理、能正確判斷電極名稱、電子流向、電流方向、了解金屬發生電化學腐蝕的原因（單點、多點結構）
2、能根據電池裝置、總反應方程式書寫出電極反應和總反應方程式（關聯結構）
3、能夠敏捷、準確地獲取試題所給的相關信息，并與已知知識整合，在分析評價的基礎上提高應用新信息的能力（抽象拓展結構）
四、教學重難點
重點： 原電池基礎內容（正負極、電子、電流、離子方向）的判斷、反應原理等
難點：能在具體的情景中整合新舊知識，正確書寫電極和電池反應方程式
五、教學方法
教學內容及SOLO分類水平 可選擇的教學方法
原電池的構成條件、理解原電池的工作原理、正負極、電子流向、離子移動方向的判斷、了解金屬發生電化學腐蝕的原因 講述法、多媒體法、模型建構法
電極反應和總反應方程式 講述法、引導法
根據反應原理，設計原電池 小組討論法、講授法、
六、教學過程
復習教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
環節1：原電池的概念和構成條件 教師強調： ①電池的電極反應一定是氧化還原反應，但電池總反應卻不一定是氧化還原反應；沉淀反應、中和反應等非氧化還原反應也可以設計為原電池。 ②介質既可以是電解質的水溶液，也可以是能傳導離子的固體電解質，還可以是有機電解質溶液。 1、概念 原電池是把化學能轉化為電能的裝置。 2．構成條件 ① 活動性有差異的兩種金屬（或一種是非金屬導體）作電極； ② 兩極均插入電解質溶液； ③ 兩極相連形成閉合電路。 ④ 一個自發的氧化還原反應。 學生回憶相關內容 該內容為單點結構內容，以多媒體輔助進行教學，直觀地向學生呈現知識內容，學生只需要進行回憶復習即可。
環節2：原電池的原理 播放動畫：原電池的原理，并引導學生進行總結。 學生認真觀看動畫，然后用自己的話總結原電池工作原理： ① 負極上還原性較強的物質失去電子發生氧化反應， ② 電子從負極經外電路流向正極（產生電流）， ③ 正極上氧化性較強的物質得到電子發生還原反應。 ④內電路電解質內離子定向移動，產生電流。 未回答問題同學參與點評。 該環節內容為多點結構內容，通過具體生動的動畫將學生看不見的微觀世界宏觀化，幫助學生理解原電池的化學原理，同時明確原電池的能量變化和原電池的概念。（要提醒學生只是按本課的需要進行模擬，事實并非完全如此）
環節3：電源正負極的判斷、電子的移動方向、電流的移動方向 在解答原電池的題目時，判斷電源的正負極是第一步需要做的工作，下面請同學們依據已學知識、教材，說出判斷電源正負極的方法。 教師修正學生答案：①電極材料活潑性作為判斷依據的時候，屬于一般規律，有特殊。例如還需要注意電解質溶液（例：Mg-Al-NaOH（aq）電池、Fe-Cu-濃硫酸）以及電池類型（燃料電池不能用電極活潑性作為判斷依據）等 ④電極質量判斷也是一般規律，特殊：在電極上面又生成難溶物 請學生挨個回答判斷方法（以負極為例） ①電極材料（活潑金屬） ②電極反應（氧化反應） ③電子流向（電子流出） ④電極現象（質量減小） ⑤離子移向（陰離子移向） 學生聆聽，補充筆記
環節4：原電池電極方程式的書寫 在書寫原電池電極方程式的時候，首先判斷正負極，抓住電極反應：負極氧化，正極還原，同時需要特別注意的是，要充分考慮到電解質溶液是否參與反應，從而確定電極反應產物（電極產物在電解質溶液環境中應穩定存在）。兩電極反應式相加，等于總反應方程式。 學生根據自己的情況，補充內容，在腦海中生成自己的知識體系。 電極方程式書寫，是本節內容的難點，也是學生高考時候的難點，內容屬于關聯結構，對學生要求比較高，直接采用講授法，直觀地向學生呈現書寫原則和方法，有利于學生接受。
環節5：電極方程式的書寫（練習） 類型1（簡單）：根據原電池裝置，書寫電極反應式（電解質溶液不參與反應） 例1： 類型2：根據原電池裝置和總反應方程式，書寫電極反應式（電解質溶液參與反應） 例2：銀鋅電池是一種常見化學電源，其反應原理：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意圖如圖所示： 類型3：根據總反應方程式 例3：利用反應Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋設計了原電池 (1)該原電池的負極材料是________，發生________(填“氧化”或“還原”)反應。 （2）負極：________ 正極：________ 類型4：根據題目信息，電解質溶液中微粒的變化，書寫電極方程式。 例4：如圖所示原電池的鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液，電池工作一段時間后，甲燒杯中溶液顏色不斷變淺。 學生書寫: 負極：Zn-2e-=Zn2+ 正極：Cu2++2e-=Cu 總方程式：Zn +Cu2+=Cu+ Zn2+ 負極：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2（由于Zn失去電子以后生成的二價離子在遇到電解質溶液時要進一步發生反應，故最終產物為Zn(OH)2） 正極：Ag2O＋H2O+2e－=2Ag＋2OH－（由于此方程中，正極比較復雜，所以采用總反應式減負極的方法，保證把負極反應物/產物減完） 根據總反應方程式，將其拆分成兩個電極方程式，用過方程式發生的反應類型，從而確定是正極還是負極。 學生：Cu-2e－= Cu2＋（失電子發生氧化反應，負極） 2Fe3＋+2e－=2Fe2＋ （得電子發生還原反應，正極） 根據題目信息，甲中有顏色的是高錳酸鉀,由于顏色在變淺，說明高錳酸鉀在被消耗，變成二價錳離子，由于溶液呈酸性，高錳酸根中的氧結合氫離子，生成水 MnO4－+5e－+8H＋=Mn2＋+4H2O（發生還原反應，正極） 因此乙燒杯失去電子，發生氧化反應，為負極 Fe2＋-e－=Fe3＋ 電極反應式的書寫屬于關聯結構內容，對學生能力要求比較高，本環節，將通過練習不同類型的原電池書寫習題，根據學生思維能力，由淺入深地引導學生書寫電極反應式；同時學生根據幾種不同類型的原電池題型，進行辨析，對電極方程式的書寫不再感到陌生，達到高考要求。 再次過程中，學生可以相互討論，得出正確答案，真正成為學習的主人，從而加深印象。
環節6：原電池工作原理的應用 請同學們根據教輔所歸納內容，理解并總結原電池工作原理的應用 看書，勾劃重點 1、用于比較金屬活動性強弱（兩種金屬作為兩電極時，活潑金屬為負極） 2、用作金屬的防護（由于負極要發生損耗，所以將被保護金屬作為正極） 3、加快氧化還原反應速率（例：鋅和稀硫酸反應，加入少量硫酸銅，形成原電池） 4、使變黑的銀質器皿復原 5、設計原電池（重點） 對該部分內容進行升華，以體現“化學與生活”的緊密聯系，培養學生的核心素養，同時增加學生的興趣
環節7：原電池的設計 請同學們分組討論，根據反應2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2設計的原電池，并畫出原電池的簡易裝置圖。 教師巡視學生答題情況，引導有困難的學生，對有部分學生答案進行修正。 根據學生回答的信息，可以給學生補充雙液電池裝置圖。 學生展開討論，給出電極方程式和裝置圖。 根據總反應方程式，拆分為兩個電極反應式： Cu-2e－= Cu2＋(負極) 2Fe3＋+2e－=2Fe2＋（正極） 分析：根據電極反應式，Cu為負極材料，正極材料活潑性需要比負極弱，所以正極可以為石墨電極，其中正極方程式中出現了2Fe3＋，只能你來源于電解質溶液，故電解質溶液為FeCl3或者Fe2(SO4)3. 裝置圖如下： 設計原電池這部分內容為抽象拓展結構，對學生思維要求比較高，學生可以通過自己設計原電池，更深入地了解原電池，形成更為完整地知識體系，同時老師可以通過學生完成任務的情況，設計情況，清晰地了解學生的障礙點、以及學生的思維層次，及時引導學生，幫助學生思維更上一個臺階。
環節8：總結 對該節內容進行簡短的總結 學生根據自己的情況，補充內容，在腦海中生成自己 的知識體系 歸納總結，目的在于將內容系統地聯系起來，幫助學生完成知識的建構。
七、作業布置
SOLO結構層次 學生作業
單點結構 判斷： 1、在原電池中，發生氧化反應的一極一定是負極。 2、銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產生。 3、兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負極
多點結構 4、利用反應Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋設計了如圖所示的原電池?；卮鹣铝袉栴}： (1)該原電池的負極材料是________，發生________(填“氧化”或“還原”)反應。 (2)X是____________，圖中“→”表示________的方向。 (3)鹽橋中的SO42－移向________溶液。
關聯結構 5、M、N、P、E四種金屬，已知：①M＋N2＋=N＋M2＋；②M、P 用導線連接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應為E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是(　　) A．P＞M＞N＞E B．E＞N＞M＞P C．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N
抽象拓展結構 6、如圖所示是原電池的裝置圖。請回答： (1)若C為稀H2SO4，電流表指針發生偏轉，B電極材料為Fe且作負極，則A電極上發生的電極反應式為______________________；反應進行一段時間后溶液C的pH將________(填“升高”“降低”或“基本不變”)。 (2)若需將反應：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋設計成如圖所示的原電池裝置，則A(負極)極材料為________，B(正極)極材料為________，溶液C為____________。 (3)若C為CuCl2溶液，Zn是____極，Cu極發生________反應，電極反應式為______________________。 反應過程溶液中c(Cu2＋)________(填“變大”“變小”或“不變”)。

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