原电池的优秀教学设计

时间:2024-07-01 11:55:32 教学设计 我要投稿

原电池的优秀教学设计

  在教学工作者实际的教学活动中,常常需要准备教学设计,教学设计是一个系统设计并实现学习目标的过程,它遵循学习效果最优的原则吗,是课件开发质量高低的关键所在。那么优秀的教学设计是什么样的呢?以下是小编为大家收集的原电池的优秀教学设计,希望对大家有所帮助。

原电池的优秀教学设计

原电池的优秀教学设计1

一、教材的地位和作用

  本节内容是现行高中化学试验修订本第二册第四章第四节的内容,本节课融合了氧化还原反应、金属的性质、电解质溶液等知识,并彼此结合、渗透;在学习过程中还涉及到物理中电学的相关知识,体现了学科内、学科间的综合;同时为学生了解各类化学电源及金属的腐蚀和防护奠定了理论基础,也是培养学生创造性思维的很好教材。

  二、学生状况分析与对策

  学生已经学习了金属的性质、电解质溶液及氧化还原反应等有关知识;在能力上,学生已经初步具备了观察能力、实验能力、思维能力,喜欢通过实验探究化学反应的实质,由实验现象推测反应原理,并对其进行归纳总结。

  教学目标教学目标及确立依据

  教学目标是学习活动的指南和学习评价的依据。教学大纲对原电池的原理作了C级要求,结合学生实际情况,确立本节教学目标如下:

  知识、技能:使学生理解原电池原理,掌握原电池的组成条件,了解原电池的用途;

  能力、方法:进一步培养学生利用实验发现问题、探究问题、解决问题的能力;

  情感、态度:通过探究学习,培养学生勇于探索的.科学态度,渗透对立统一的辩证唯物主义观点。

  教材处理

  一、重点、难点及确立依据

  依据教学大纲和考试说明的要求,结合学生的认知水平等确定本节课的重点为原电池的原理和组成条件,其中原电池的原理也是本节的难点。

  二、教学内容的组织与安排为了便于教和学,我把演示实验改为学生实验,采用实验“铺垫”创设问题情境,把以往“照方抓药”式的验证性实验变为探索性实验。在实验中留有“空白”、“开发区”,如在实验中要想验证是否有电流产生等问题,让学生自行设计实验,可用电流表、小闹钟、音乐卡等让学生亲自动手操作,领略创新成功的喜悦。同时除实验外,还采用多媒体动画展示肉眼看不见的电子运动情况,这样可降低教学难度,增强教学的直观性。

  教法与学法

  一、教法——探究法美国哈佛大学校长在世界大学校长论坛中讲过:“如果没有好奇心和纯粹的求知欲为动力,就不可能产生那些对社会和人类具有巨大价值的发明创造。”为了激发学生的好奇心和求知欲,在教学过程中不断创设疑问情境,逐步引导学生去分析、去主动探究原电池的原理及组成条件,重视学生亲身体验知识形成和发展的过程。

  二、学法——实验探索法化学是一门以实验为基础的科学,有人曾恰当地用这么几句话概括了化学实验的重要性:“我听见因而我忘记,我看见因而我记得,我亲手做因而我理解。”学生学习任何知识的最佳途径是由自己去探索发现,因此,在课堂内增大学生的活动量和参与意识,每两人一套实验装置,通过认真实验,仔细观察,自己分析铜锌原电池的特点,归纳出原电池的组成条件,使学生处于积极主动参与学习的主体地位。

  教学手段实验探究,问题探究辅助教具:计算机、实验仪器及药品等无论运用哪一种媒体,都不能让其仅起着教师讲课的演示工具的作用,避免学生“享受”现成结论,而应使教师的演示工具转变为学生的认识工具,实现信息技术与学科教学的整合。

  过程

  教学内容教材处理及设计的依据

  导课:

  引入一个医学小故事

  探究1:将锌片插入稀硫酸中;

  探究2:将铜片插入稀硫酸中;

  探究3:将锌片、铜片同时平行插入稀硫酸中;设疑:为什么上述实验都是锌片上有气泡,铜片上无气泡?探究4:锌片、铜片用导线连接后,插入稀硫酸中;设疑:

  ①锌片的质量有无变化?

  ②铜片上产生了氢气,是否说明铜能失去电子?

  ③写出锌片和铜片上变化的离子方程式。

  ④H+得到的电子从哪来?

  ⑤锌失去的电子如何传递到铜?探究5:如何证明装置中产生电流?课件模拟拓展

  1、启发学生从图4—24中归纳出原电池的用途。

  教学内容激发学生探究的欲望,引出课题。加强学生动手操作的能力,建立感性认识。引导学生从氧化—还原的角度分析电子转移的方向和数目。通过问题的设置引导学生分析探究实质。培养学生分析问题、设计实验方案、完成实验、最终解决问题的能力。变抽象为具体,变微观为宏观,以突破难点,提高教学效率。教学大纲中指出“要有计划地指导学生自学,组织学生搜集有关的信息,阅读有关的资料···以发挥学生的学习主动性”,教材仅以图示简要介绍了原电池的用途,让学生课后查找有关资料,将课堂知识延伸到课后。教材处理及设计的依据

  教学过程

  2、设计“水果电池”整合小结两极在材料等方面的差别。应用课堂练习布置作业:回家收集废干电池,并拆开弄清它的构造及原理。时间分配:导入2’分组实验25’总结5’练习13’板书设计:培养学生的实验能力和创新能力。引导学生从能量转化和氧化还原两方面概括原电池的定义、原理及组成条件,解决导课中留下的问题,实现由感性认识到理发认识的飞跃。针对本节课的知识,考虑不同层次学生的需求,按照循序渐进、由浅入深的原则设置一些有梯度的习题,使本节课的重点知识进一步强化。开展研究性学习。力求清晰、完整、突出重点。

  教学效果预测通过这样五步教学过程的分步实施,将难点建立在实验基础上进行分散,将使学生易于理解和掌握,达到预期的教学目标,也突出了重点。

原电池的优秀教学设计2

  一、 学习目标

  1、 掌握原电池实质,原电池装置的特点,形成条件,工作原理

  2、 了解干电池、铅蓄电池、锂电池、燃料电池

  3、 了解金属的电化学腐蚀

  二、 知识重点、难点

  原电池原理、装置特点、形成条件、金属的电化学腐蚀

  三、教学过程

  引入: 你知道哪些可利用的能源?电池做为能源的一种,你知道是怎么回事吗?它利用了哪些原理?你知道金属是如何生锈的吗?

  新授: 原电池原理及其应用

  实验:4-15:①将锌片插入稀硫酸中报告实验现象。

  ②将铜片插入稀硫酸中报告实验现象。

  ③将与铁锌铜片相互接触或用导线连接起来插入稀硫酸中报告实验现象。

  ④在③中把锌片和铜片之间连上电流计,观察其指针的变化。

  结论:

  ①锌片能和稀硫酸迅速反应放出H2

  ②铜片不能和稀硫酸反应

  ③铜片上有气体生成

  ④电流计的指针发生偏转,说明在两金属片间有电流产生

  结论:什么是原电池?(结论方式给出)它的`形成条件是什么?

  原电池定义:把化学能转化为电能的装置叫做原电池。

  形成条件:

  ①两个电极

  ②电解质溶液

  ③形成闭合电路

  讨论:

  1、Zn|H2SO4|Cu形成装置后有电流产生,锌片上发生了什么反应?铜片上发生了什么反应?(可以取锌片周围的溶液用NaOH溶液鉴别;取铜片上生成的气体检验。)

  结论:在锌片周围有锌离子生成;铜片上生成的是H2

  讨论:可能造成此现象的原因?俩金属片上的反应式的书写。

  结论:在Zn上:Zn 2e- = Zn2+

  在Cu上:2H++2e-= H2

  Zn失去电子流出电子通过导线--Cu--电解质中的离子获得电子

  我们把: 流出电子的一电极叫负极;电子流入的一极叫做正极

  两极反应的本质:还是氧化还原反应,只是分别在两极进行了。

  负极失电子 被氧化 ,发生氧化反应

  正极得电子 被还原 发生还原反应

  实验:分别用两个铜片和两个锌片做上述实验④。

  结论:两种情况下电流计不发生偏转,说明线路中无电流生成,铜片上无气体生成。即两电极必须是活泼性不同的金属与金属或金属与非金属(能导电)

原电池的优秀教学设计3

  【教学目标】

  1、掌握原电池的构成条件,理解原电池的原理,能正确判断原电池的正负极,正确书写电极反应式、电池反应式,能根据氧化还原原理设计简单的原电池。

  2、通过实验探究,体验科学探究的方法,学会分析和设计典型的原电池,提高实验设计、搜索信息、分析现象、发现本质和总结规律的。

  3、在自主探究、合作交流中感受学习快乐和喜悦,增强学习的反思和自我评价能力,激发科学探索,培养科学态度和创新精神,强化环境保护意识以及事物间普遍联系、辨证统一的哲学观念。

  【教学重点】

  原电池的构成条件

  【教学难点】

  原电池原理的理解;电极反应式的书写

  【教学手段】

  多媒体教学,学生实验与演示实验相结合

  【教学方法】

  实验探究教学法

  【课前准备】

  将学生分成几个实验小组,准备原电池实验仪器及用品。实验用品有:金属丝、电流表、金属片、水果。先将各组水果处理:A组:未成熟的橘子(瓣膜较厚),B组:成熟的`橘子(将瓣膜、液泡搅碎),C组:准备两种相同金属片,D组:准备两种不同金属片。

  【教学过程】

  [师]:课前我们先作个有趣的实验。请大家根据实验台上的仪器和药品组装:将金属片用导线连接后插入水果中,将电流表串联入线路中,观察会有什么现象发生?

  (巡视各组实验情况)。

  [师]:请大家总结:有什么现象发生?

  [生]:总结:出现两种结果:

  ①电流表指针偏转

  ②电流表指针不发生偏转

  [师]:电流表指针偏转说明什么?为什么会发生偏转?

  [生]:说明有电流产生。

  [师]:这个装置就叫做原电池。这节课我们共同研究原电池。请大家列举日常使用的原电池都有哪些?

  [展示干电池]:

  我们日常使用的电池有下面几种,大家请看:

  [播放幻灯片]:

  化学电池按工作性质可分为:一次电池(原电池);二次电池(可充电电池)铅酸蓄电池。其中:一次电池可分为:糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池、锌空气电池、一次锂锰电池等。二次电池可分为:镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池等。铅酸蓄电池可分为:开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。

  原电池的构成:任何一种电池由四个基本部件组成,四个主要部件是:两个不同材料的电极、电解质、隔膜和外壳。

  【评注】

  提出问题,从身边走近化学,唤起学生学习兴趣。

原电池的优秀教学设计4

  教学目的:

  1、了解原电池的定义;了解原电池的构成条件极其工作原理;并学会判断原电池的正负极。

  2、通过老师的讲解和演示实验学会判断该装置是否是原电池装置、判断电池的正负极

  3、发展学习化学的兴趣,乐于探究化学能转化成电能的奥秘,体验科学探究的乐趣,感受化学世界和生活息息相关。

  教学重点:进一步了解原电池的工作原理,并判断原电池的正负极。

  教学难点:原电池的工作原理 (解决方法:通过演示实验观察实验现象,加上老师的引导学生思考正负极发生什么变化,电子流动方向。)

  教学方法:讲授法、演示实验法

  教学过程:

  【板书】化学能与电能

  教师导入语:随着科学技术的发展和社会的进步,各式各样的电器进入我们的生活。

  使用电器都需要电能。那么,我们使用的电能是怎么来的呢?

  学生答:水力发电、火力发电、核能.......

  教师:我们来看看我国发电总量构成图吧

  教师:由图看出火力发电占发电总量的首位、其次还有水力发电......

  教师:我们来看这幅图思考一下火力发电过程能量是怎样转化的?

  【学生思考】让学生思考1分钟.。

  教师: 通过燃烧煤炭,使化学能转变成热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动涡轮机,然后带动发电机发电。

  燃烧 蒸汽 发电机

  【投影】化学能→热能→机械能(涡轮机)→电能

  教师:但是煤炭发电有很多缺点,大家一起来说说。

  学生:污染大、转化率低、煤炭是不可再生能源。

  教师:那么是否可以省略中间的过程直接由化学能→电能?

  【实验一】将铜片和锌片分别插入稀硫酸溶液中,观察现象并解释原因。

  【现象】Zn片上有气泡(H2), Zn片逐溶解;Cu片无明显现象。

  【板书】Zn片上发生反应:Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑

  【实验二】将铜片和锌片用导线与电流表连接,并插入稀硫酸溶液中,观察现象并解释原因。

  【现象】Zn片逐渐溶解但无气泡;Cu片上有气泡(H2);电流计指针偏转。

  【设疑】为什么只在铜片和锌片上连接了一条导线,反应现象就不同了呢?思考一下。

  【学生讨论】一分钟

  教师: 指针偏转,说明电路中有电流通过,说明发生了电子定向移动。Zn 比Cu活

  泼,用导线连在一起时,锌片逐渐溶解,说明Zn片失去的.电子,电子经导线流向Cu片, 溶液中的H+由于电场作用下移向Cu片得电子被还原成H2 ( 播放Flash动画)

  【板书】铜片上:2H++2e- = H2 ↑ 锌片上Zn-2e- = Zn2+

  【过渡】实质上实验二的装置就是一个原电池的装置,下面就让我们一起来了解一下原电池吧。

  【板书】原电池定义:将化学能直接转变成电能的装置

  负极:失去电子(或电流流进)

  原电池

  正极:得到电子(或电流流出)

  教师: 原电池的工作原理

  在外电路中,负极失去电子,正极得到电子,电子从负极向正极移动。

  在内电路中(在溶液中),溶液中的阴离子向负极移动过,溶液中的阳离子向正极移动。 这样整个电路构成了闭合回路,带电粒子的定向移动产生电流。

  教师:

  [过渡] 回忆思考:通过以上实验想想原电池是由哪几部分组成的,构成原电池的条件又有哪些?

  教师:原电池组成条件:两极一液一连线

  ① 两种活泼性不同的金属(或其中一种为能导电的非金属,如“碳棒”)作电极,其

  中较活泼金属为负极。较不活泼金属(或非金属)为正极

  ② 电解质溶液

  ③ 形成闭合回路

  ④ 能自发地发生氧化还原反应

  教师:一个原电池装置我们怎样来判断它的正负极呢?

  【归纳小结】判断原电池正、负极的方法

  1、由组成原电池的两极材料判断:

  一般是活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。

  2、根据电流方向或电子流动方向判断:

  电流是由正极流向负极,电子流动方向是由负极流向正极。

  3、根据原电池两极发生的变化来判断:

  原电池的负极总是失电子发生氧化反应,正极总是得电子发生还原反应。

  4、电极反应现象

  不断溶解,质量减少为负极;有气体产生,或质量增加或不变为正极。

  教师:我们来看一下原电池原理有哪些应用

  ①制作化学电源

  ②加快反应速率

  ③判断金属活动性的强弱

  ④防止金属的腐蚀

  教师:这节课我们初步了解了原电池装置,其实我们身边有很多原电池,同学们要善于从生活中发现化学,培养对化学的兴趣。

  作业处理:

  1、调查我们周围有哪些电池是利用原电池原理生产的。

  2.上网查询,更多原电池的种类及应用

原电池的优秀教学设计5

  三维目标:

  1、知识技能

  (1)理解原电池的工作原理、组成及应用。

  (2)能根据原电池的原理设计简单的原电池并能解决原电池的有关问题。

  2、过程与方法

  (1)通过实验培养学生观察能力与分析思维能力。

  (2)通过反应物之间电子的转移的回顾,理解原电池的形成是氧化还原反应的本质的拓展和运用。

  3、态度、情感与价值观

  (1)通过探究实验活动,培养学生自主探索创新精神和同学间的交流合作学习的协作精神,并通过实验不断体现出由实践→认识→再实践→再认识的认知过程。

  (2)通过原电池的探究实验,体验科学探究的艰辛与愉悦,增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感,同时激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。

  教材分析:

  当今社会,学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识,当学生知道了化学反应中能量的相互转化过程之后,对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的`兴趣。教材进一步加深对原电池装置认识,提出了具有盐桥的原电池装置。可通过“科学探究”进一步挖掘原电池原理和组成条件,接着教材介绍根据此原电池原理可以制成的各种在现代工农业生产、科学实验、日常生活中被广泛应用的原电池。教材紧密联系生活实际,以激发学生学习化学兴趣,更重要的是启发学生运用已学化学知识解决实际问题,从而培养学生的创新精神。

  学情分析

  通过高一对化学能与电能的学习,对原电池的概念有一定的理解,但并不深入。在高二理科班的教学中,应适当的加大难度。同时还要考虑到在高一时学生掌握的程度不同,对高一的知识要进行一定量的复习,这样不同程度的学生都能掌握原电池的知识点。在复习知识的同时设计的实验也在一定程度上激发学生的兴趣,也能很好的培养学生的观察能力,与同伴间的合作能力等。

  教学策略:

  围绕原电池的概念、原理和组成组织学生开展发现性学习活动,在“实现化学能直接向电能转化”的一系列探究实验中让学生形成解决问题的经验及化学知识技能。教师作为引导者和参谋,在整个活动中帮助学生尽可能排除失败和无效学习。

  教学重难点:

  掌握原电池原理、组成及应用。

  教学准备:

  教学方法:讲授、演示实验、学生实验、多媒体辅助教学。

  实验准备:电流计,铜片、铁片、锌片、碳棒、稀硫酸、硫酸铜溶液、无水乙醇、蒸馏水、导线(带鳄鱼嘴)、烧杯、塑料棒等等。

  教具准备:教师制作课件、多媒体教学平台。

  教学过程:

  (导入)如果我们生活在没有电的世界里,你觉得会是一个什么样的场景?

  (学生回答)答案多样。

  (展示)一组图片,如今的电池各种各样,它们的原理是如何的呢?

  (转折)我们今天就来继续学习有关原电池装置的知识。

  (板书)第一节原电池

  原电池:

  将化学能转化为电能的装置。

  (回顾)高一曾学过的锌铜原电池,它是如何将化学能转换为电能的。

  (学生回答)简单的原电池原理

  (展示一个原电池的装置)请大家来观察一下这个原电池装置,它与以前学的原电池装置是有区别的,看看指示灯会亮吗?

  (学生观察结果)有电流产生。

  (提问)构成这样的原电池有哪些条件呢?我们就来做做实验找找构成原电池的条件。

  (学生实验)学生分成不同的组做实验,组与组之间实验有的不相同。

  ①Zn—Zn与硫酸铜进行实验。

  ②Cu—Cu与硫酸铜进行实验。

  ③Fe—Zn与硫酸铜进行实验。

  ④Zn—石墨与硫酸铜进行实验。

  ⑤Zn—Cu与盐酸溶液进行实验。

  ⑥Cu—Zn与乙醇溶液进行实验。

  ⑦Cu—Zn与电极插入装有不同溶液的两个烧杯。(由多媒体演示)

  ⑧Zn—塑料棒与盐酸进行实验

  ⑨Cu—石墨与硫酸铜进行实验。

  ⑩Zn—石墨与硫酸铜进行实验。

  (学生回答)一般只要求答是否有电流通过,但在做实验时应鼓励积极思考。

  (具体分析)

  形成条件一:活泼性不同的两个电极

  负极:较活泼的金属(发生氧化反应);

  正极:较不活泼的金属或非金属导体石墨等(发生还原反应);

  形成条件二:电极需插在电解质溶液中;

  形成条件三:必须形成闭合回路。

  用一句话可概括为“两极─液成回路”

  而且,原电池反应必须是一个氧化还原反应。

  (板书)

  1、

  构成原电池的条件

  (1)原电池反应必须是一个氧化还原反应。

  (2)活泼性不同的两个电极

  (3)电极需插在电解质溶液中;

  (4)必须形成闭合回路。

  (总结)实质上,原电池装置就是将氧化还原反应的氧化反应和还原反应分开,用导线将它们连接,让反应中的电子经过导线进行转移,从而产生电流。

  (思考)与第⑦组类似的实验装置可否改进为原电池装置?

  (展示)有盐桥的原电池装置。

  (多媒体展示)有盐桥的原电池装置的原理。

  (讲述)该电池装置的原理,装置的优点,加入半电池的概念以及盐桥的作用。

  (板书)

  (原电池可以由两个半电池组成)

  2、盐桥的作用

  3、工作原理

  4、原电池输出电能的能力取决于反应物的氧化还原能力(学生设计实验),利用所给材料设计原电池,并用实验验证设计结果。

  电极材料:Cu、Zn、碳棒、Fe

  溶液:ZnSO4溶液、ZnCl2溶液、蔗糖溶液、盐酸溶液、硫酸溶液、CuSO4溶液、氯化铁溶液、酒精溶液、盐桥

  (评价)也可能有错误,但一定要鼓励学生积极参与态度。

  (思考练习)

  1、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时,a为负极;c、d相连时,电流由d到c;a、c相连时,c极上产生大量气泡;b、d相连时,b极上有大量气泡产生,则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()。

  A.a>b>c>d B.a>c>d>b

  C.c>a>b>d D.b>d>c>a

  2、某原电池总反应的离子方程式为:2Fe3++Fe=3Fe2+,不能实现该反应的电池是()。

  A.正极为Cu,负极为Fe,电解质为FeCl3溶液

  B.正极为Cu,负极为Fe,电解质为Fe(NO3)3溶液

  C.正极为Cu,负极为Zn,电解质为Fe2(SO4)3溶液

  D.正极为Ag,负极为Fe,电解质为CuSO4溶液

  3、将反应2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+设计成为原电池装置,要求:标明电极材料、电极名称和电子流通方向、电解质溶液,写出电极反应方程式。

  (由时间而定,习题的讲解)

  (小结)本节课的重点是:

  1、认识了一种有盐桥的原电池装置,知道它的工作原理。它将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应严格的分开,形成了两个半电池,用导线和盐桥将它们连接起来,形成了效果更好的原电池。

  2、并且能够根据该原理设计简单的原电池装置。

  (作业)

  一、探究延伸:

  各小组自己设计原电池的装置,并从原理的角度分析自己的设计,上交所设计方案,安排课余时间用实验验证本组的实验方案。

  二、家庭实验探究:

  1、请你在家中拆一节干电池,并观察其结构。

  2、在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞的食盐水,放置一段时间后观察,看到什么现象?为什么?试说明产生此现象的原因并用化学方程式表示发生的变化。

  (板书)

  第一节原电池

  一、原电池

  化学能转换成电能的装置

  二、有盐桥的原电池装置

  1、构成原电池的条件(原电池可以由两个半电池组成)

  (1)原电池反应必须是一个氧化还原反应。

  (2)活泼性不同的两个电极

  (3)电极需插在电解质溶液中;

  (4)必须形成闭合回路。

  2、盐桥的作用

  3、工作原理

  4、原电池输出电能的能力取决于反应物的氧化还原能力

原电池的优秀教学设计6

  教学目的:

  1、了解原电池的定义;了解原电池的构成条件极其工作原理;并学会判断原电池的正负极。

  2、通过老师的讲解和演示实验学会判断该装置是否是原电池装置、判断电池的正负极

  3、发展学习化学的兴趣,乐于探究化学能转化成电能的奥秘,体验科学探究的乐趣,感受化学世界和生活息息相关。

  教学重点:

  进一步了解原电池的工作原理,并判断原电池的正负极。

  教学难点:

  原电池的工作原理 (解决方法:通过演示实验观察实验现象,加上老师的引导学生思考正负极发生什么变化,电子流动方向。)

  教学方法:

  讲授法、演示实验法

  教学过程:

  化学能与电能

  教师导入语:随着科学技术的发展和社会的进步,各式各样的电器进入我们的生活。使用电器都需要电能。那么,我们使用的电能是怎么来的呢?

  学生答:水力发电、火力发电、核能.......

  教师:我们来看看我国发电总量构成图吧

  教师:由图看出火力发电占发电总量的首位、其次还有水力发电......

  教师:我们来看这幅图思考一下火力发电过程能量是怎样转化的?

  让学生思考1分钟.。

  教师: 通过燃烧煤炭,使化学能转变成热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动涡轮机,然后带动发电机发电。

  燃烧 蒸汽 发电机

  化学能→热能→机械能(涡轮机)→电能

  教师:但是煤炭发电有很多缺点,大家一起来说说。

  学生:污染大、转化率低、煤炭是不可再生能源。

  教师:那么是否可以省略中间的过程直接由化学能→电能?

  将铜片和锌片分别插入稀硫酸溶液中,观察现象并解释原因。

  Zn片上有气泡(H2), Zn片逐溶解;Cu片无明显现象。

  Zn片上发生反应:Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑

  将铜片和锌片用导线与电流表连接,并插入稀硫酸溶液中,观察现象并解释原因。

  Zn片逐渐溶解但无气泡;Cu片上有气泡(H2);电流计指针偏转。

  为什么只在铜片和锌片上连接了一条导线,反应现象就不同了呢?思考一下。

  一分钟

  教师: 指针偏转,说明电路中有电流通过,说明发生了电子定向移动。Zn 比Cu活泼,用导线连在一起时,锌片逐渐溶解,说明Zn片失去的电子,电子经导线流向Cu片, 溶液中的H+由于电场作用下移向Cu片得电子被还原成H2 ( 播放Flash动画)

  铜片上:2H++2e- = H2 ↑ 锌片上Zn-2e- = Zn2+

  实质上实验二的装置就是一个原电池的装置,下面就让我们一起来了解一下原电池吧。

  原电池定义:将化学能直接转变成电能的装置

  负极:失去电子(或电流流进)

  正极:得到电子(或电流流出)

  教师: 原电池的'工作原理

  在外电路中,负极失去电子,正极得到电子,电子从负极向正极移动。

  在内电路中(在溶液中),溶液中的阴离子向负极移动过,溶液中的阳离子向正极移动。 这样整个电路构成了闭合回路,带电粒子的定向移动产生电流。

  教师:

  [过渡] 回忆思考:通过以上实验想想原电池是由哪几部分组成的,构成原电池的条件又有哪些?

  教师:原电池组成条件:两极一液一连线

  ① 两种活泼性不同的金属(或其中一种为能导电的非金属,如“碳棒”)作电极,其中较活泼金属为负极。较不活泼金属(或非金属)为正极

  ② 电解质溶液

  ③ 形成闭合回路

  ④ 能自发地发生氧化还原反应

  教师:一个原电池装置我们怎样来判断它的正负极呢?

  判断原电池正、负极的方法

  1、由组成原电池的两极材料判断:一般是活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。

  2、根据电流方向或电子流动方向判断:电流是由正极流向负极,电子流动方向是由负极流向正极。

  3、根据原电池两极发生的变化来判断:原电池的负极总是失电子发生氧化反应,正极总是得电子发生还原反应。

  4、电极反应现象:不断溶解,质量减少为负极;有气体产生,或质量增加或不变为正极。

  教师:我们来看一下原电池原理有哪些应用

  ①制作化学电源

  ②加快反应速率

  ③判断金属活动性的强弱

  ④防止金属的腐蚀

  教师:这节课我们初步了解了原电池装置,其实我们身边有很多原电池,同学们要善于从生活中发现化学,培养对化学的兴趣。

  作业处理:

  1、调查我们周围有哪些电池是利用原电池原理生产的。

  2.上网查询,更多原电池的种类及应用

原电池的优秀教学设计7

  教学目标:

  一、知识与技能:

  1、了解原电池的工作原理,原电池的构成条件并能设计简单的原电池;

  2、理解原电池的本质和原电池的正负极与氧化还原反应的关系;

  二、过程与方法

  1、通过对比实验的探究认识到原电池在化学能转变为电能过程中所起到的作用;

  2、通过探究实验,分析并归纳出形成原电池的条件;

  3、通过多媒体动画分析原电池中微观粒子的移动,深入理解原电池的本质;

  三、情感态度与价值观

  1、学会通过对比的方法来处理实验结果,由具体的实验现象描述逐渐形成抽象概括;

  2、认识到科学对人类产生的影响是多方面的,要有辩证看待事物的眼光;

  3、认识到个体与群体是密切相关的,从而形成“环保从我做起”的意识。

  教学重难点:

  1、本节教学重点:初步认识原电池概念、原理、组成及应用。

  2、本节教学难点:通过对原电池实验的探究,引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质以及这种转化的综合利用价值。

  学情分析:

  学生在必修1中 已经学习了氧化还原反应,对氧化还原反应的特征——“反应中有电子的得失”有较好的认识。并掌握了氧化反应、还原反应与电子得失(化合价升降)的`联系。这将有助于学习者理解并掌握原电池的本质——氧化还原反应,以及原电池正负极与电极得失电子的关系。

  教材分析:

  本节课讲授的是《化学-必修二》中第二章第二节——化学能与电能。在高中化学中关于原电池的内容有两部分,分别是必修二第二章第二节(化学能与电能)以及选修四第四章第一节(原电池)。本节课作为必修内容中的一部分,在知识的深度上偏低,要符合所有学习者的学习情况;在广度上要有一定的拓展,使得学习者能够有一个较为开阔的学习视野;而在学习知识上要把握好基础知识的框架,为部分学习者的后续学习奠定基础。

  教学过程:

  同学们好,你们看这是什么?(展示手电筒、手机、MP3等电器)

  电筒、手机、MP3。

  这些电器的工作需要什么样的能源?从哪里获得?

  电能,电池。

  那么电池如何能产生电能呢?要解决这个问题我们先回顾一下上节课所学的知识,各种形式能量之间可以相互转化,比如化学反应中化学能可以转化为热能。那么电能可以由什么能量转化来,你们了解哪些发电方式吧?

  有火力发电、水力发电、风力发电、核能发电等。

  阅读教材40页图2-7、2-8及第二段了解我国发电方式和发电总量构成,以及火力发电过程中的能量转化。

  我国发电总量构成说明什么问题?火力发电过程中涉及哪些形式的能量转化?分析火力发电的缺点?

  以火力发电为主,火力发电就是通过化石燃料燃烧,使化学能转变成为热能,加热水使之汽化为水蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电。 即存在化学能 → 热能 → 机械能 → 电能 几种能量的转化。

  缺点包括

  1、煤是不可再生能源

  2、煤燃烧对环境的污染大

  3、火力发电能量转化过程多,能量损耗多能量利用率低。

  从上面讨论可知火力发电事实上将化学能最终转化为了电能,只不过所需的能量转化过程多,能量利用率低。那么我们能不能找到一种直接将化学能转化为电能的方法呢?

  我们再来分析一下火力发电过程中的能量转化过程

  化学能 → 热能 → 机械能 → 电能

  大家觉得这一系列的能量转化过程中最重要的一步是哪一步?为什么?

  化石燃料的燃烧即 化学能 → 热能 因为只有将化学能以热能形式释放出去后才可能实现后续过程中的能量形式转化。

  非常正确,由此我们可以看出在火力发电中,化石燃料的燃烧(发生氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键。 那么谁能告诉我氧化还原反应的本质是什么?

  还原剂和氧化剂之间存在电子的转移。

  对!因此电子转移的结果是引起物质化学键重新组合,同时将化学能以热能释放。那么如果我们能将氧化还原反应中的化学能直接以电能形式释放,是否就可以实现化学能直接转化为电能呢?

  下面请同学们完成以下几个探究实验,并讨论完成相关实验报告。

  实验一 取60mL稀硫酸置于200mL烧杯中,用pH试纸测定其pH值。然后将一块锌片插入稀硫酸中,观察实验现象。一段时间后再测溶液的pH值,并用手触摸烧杯外壁。

  Zn片逐渐溶解,Zn片表面有气泡产生,溶液的pH值增大,烧杯外壁有一定温度。

  结论:Zn与稀H2SO4发生了化学反应

  请同学们思考并讨论几个问题:

  ①根据相关实验现象,写出反应方程式

  ②反应过程中有无电子转移,如果有,分析谁得电子,谁失电子?

  ③反应过程中的能量转化形式如何?

  pH值增大即说明溶液中的c(H+)减小,H+

  数目减少,有气泡产生。因此反应为:

  Zn+H2SO4 === Zn SO4 + H2↑

  Zn 2e- === Zn2+ 发生氧化反应

  2H+ 2e=== H2↑ 发生还原反应

  化学能转化为热能。

  实验二 另取60mL稀硫酸置于200mL烧杯中,用pH试纸 + - Zn 稀H2SO4 Cu 稀H2SO4

  测定其pH值。然后将一块铜片插入稀硫酸中,观察实验现象。

  一段时间后再测溶液的pH值,并用手触摸烧杯外壁。

  无明显现象,溶液的pH不变,烧杯外壁无温度变化。此过程中未发生反应,实验三 另取60mL稀硫酸置于200mL烧杯中,用pH试纸测定其pH值。然后将一块锌片和一块铜片同时插入稀硫酸中,观察实验现象。一段时间后再测溶液的pH值。

  同实验一 Zn片逐渐溶解,Zn片表面有气泡产生,溶液的pH值增大,烧杯外壁有一定温度。Cu片无明显现象。

  结论:Zn与稀H2SO4发生了化学反应

  Cu与稀H2SO4不发生化学反应

  实验四 另取60mL稀硫酸置于200mL烧杯中,用pH试纸测定其pH值。然后将一块锌片和一块铜片同时插入稀硫酸中,用导线连接,并在导线中间连接一个电流计。观察实验现象。

  Zn片逐渐溶解,Cu片不溶解,Cu片表面有气泡产生,溶液的pH值增大,电流表的指针发生偏转。

  这里出现了两个比较特殊的现象,其一Cu片表面有气泡产生,其二电流表的指针发生了偏转。请同学们结合实验一的现象和结论分析为什么Cu片表面有气泡产生,电流表的指针偏转说明什么?并思考该过程中得、失电子的物质是什么?写出相关化学反应。

  1、Zn片逐渐溶解,Cu片不溶解,说明失电子的还是Zn片,Cu片并未失电子。

  2、Cu片表面有气泡产生,溶液的pH值增大,说明该气泡仍然是H2,只不过氢Zn Cu 稀H2SO4离子是在铜片上获得电子,而不是在锌片上获得电子。

  3、发生的化学反应还是Zn+H2SO4 === ZnSO4 + H2↑

  4、电流表的指针偏转说明有电流产生,该过程获得了电流,即实现了化学能转化为电能。

  通过同学们的讨论,我们确定了在实验四中实现了化学能转化为电能,在此过程中发生的化学反应和实验一相同,因此我们有必要分析一下为什么同一个化学反应经过不同的实验装置设计实现了化学能转化为了两种不同形式的能量(热能、电能)。这种实验装置的设计有什么特殊之处?

  思考这样几个问题:

  ①为什么失去电子的是Zn片,而不是Cu片?

  ②对比实验一和实验四得失电子的位置差别?

  ③Cu片并未失电子,而氢离子是在铜片上获得电子,那么Cu片上的电子是从什么地方来的?

  1、Zn和Cu的金属活泼性不一样,Zn比Cu的失电子能力强。

  2、实验一中得失电子的位置均在Zn片表面,而实验四中失电子的位置在Zn片表面(发生氧化反应),得电子的位置在Cu片(发生还原反应)。

  3、Cu片上的电子来自于Zn片,电子经导线从Zn片流向Cu片从而获得电流。

  从同学们的讨论可知,只要具有类似实验四这种把一个氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应使之在不同区域进行,并通过导线传递氧化还原反应中的转移电子的实验装置就能实现化学能直接转化为电能。因此我们把这种将化学能转变为电能的装置叫做原电池。另外,根据物理学知识我们知道电流(正电荷)由正极流向负极,那么电子(负电荷)就应该从负极流向正极,因此我们可以规定实验四中的锌片作为负极,铜片作为正极。它们发生的反应称为电极反应。

  现在我给大家一些材料,各小组可以自己设计原电池,然后汇报设计结果与心得。

  (材料:导线、炭棒、铁片若干、铜片若干、烧杯、稀硫酸、检流计、蔗糖溶液、硫酸铜溶液 )

原电池的优秀教学设计8

  一、原电池实验探究

  讲:铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质,利用这三种物质我们再现了1799年意大利物理学家————伏打留给我们的历史闪光点!

  【实验探究】(铜锌原电池)

  实验步骤现象

  1、锌片插入稀硫酸

  2、铜片插入稀硫酸

  3、锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸

  【问题探究】

  1、锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生?

  2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,现象又怎样?为什么?

  3、锌片的质量有无变化?溶液中c(H+)如何变化?

  4、锌片和铜片上变化的反应式怎样书写?

  5、电子流动的方向如何?

  讲:我们发现检流计指针偏转,说明产生了电流,这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁,这就是生活中提供电能的所有电池的开山鼻祖————原电池。

  【板书】

  (1)原电池概念:学能转化为电能的装置叫做原电池。

  问:在原电池装置中只能发生怎样的化学变化?

  学生:Zn+2H+=Zn2++H2↑

  讲:为什么会产生电流呢?

  答:其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应,有电子的转移,但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转移时,由于分子热运动无一定的方向,因此电子转移不会形成电流,而通常以热能的形式表现出来,激烈的时候还伴随有光、声等其他的形式的能量。显然从理论上讲,一个能自发进行的氧化还原反应,若能设法使氧化与还原分开进行,让电子的不规则转移变成定向移动,便能形成电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的定向移动形成电流。

  (2)实质:将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能的形式释放。

  问:那么这个过程是怎样实现的呢?我们来看原电池原理的工作原理。

  (3)原理:(负氧正还)

  问:在锌铜原电池中哪种物质失电子?哪种物质得到电子?

  学生:活泼金属锌失电子,氢离子得到电子

  问:导线上有电流产生,即有电子的定向移动,那么电子从锌流向铜,还是铜流向锌?

  学生:锌流向铜

  讲:当铜上有电子富集时,又是谁得到了电子?

  学生:溶液中的氢离子

  讲:整个放电过程是:锌上的电子通过导线流向用电器,从铜流回原电池,形成电流,同时氢离子在正极上得到电子放出氢气,这就解释了为什么铜片上产生了气泡的原因。

  讲:我们知道电流的方向和电子运动的方向正好相反,所以电流的方向是从铜到锌,在电学上我们知道电流是从正极流向负极的,所以,锌铜原电池中,正负极分别是什么?

  学生:负极(Zn)正极(Cu)

  实验:我们用干电池验证一下我们分析的正负极是否正确!

  讲:我们一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理,又叫电极方程式或电极反应。一般先写负极,所以可表示为:

  负极(Zn):Zn-2e=Zn2+(氧化)

  正极(Cu):2H++2e=H2↑(还原)

  讲:其中负极上发生的是氧化反应,正极上发生的是还原反应,即负氧正还。

  注意:电极方程式要①注明正负极和电极材料②满足所有守衡

  总反应是:Zn+2H+=Zn2++H2↑

  讲:原来一个自发的氧化还原反应通过一定的装置让氧化剂和还原剂不规则的电子转移变成电子的定向移动就形成了原电池。

  转折:可以看出一个完整的.原电池包括正负两个电极和电解质溶液,及导线。那么铜锌原电池中的正负极和硫酸电解质能否换成其他的物质呢?

  学生:当然能,生活中有形形色色的电池。

  过渡:也就是构成原电池要具备怎样的条件?

  二、原电池的构成条件

  1、活泼性不同的两电极

  2、电解质溶液

  3、形成闭合回路(导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液

  4、自发的氧化还原反应(本质条件)

  思考:锌铜原电池的正负极可换成哪些物质?保证锌铜原电池原理不变,正负极可换成哪些物质?(C、Fe、 Sn、 Pb、 Ag、 Pt、 Au等)

  问:锌铜原电池中硫酸能换成硫酸钠吗?

  判断是否构成原电池,是的写出原电池原理。

  (1)镁铝/硫酸;铝碳/氢氧化钠;锌碳/硝酸银;铁铜在硫酸中短路;锌铜/水;锌铁/乙醇;硅碳/氢氧化钠

  (2)[锌铜/硫酸(无导线);碳碳/氢氧化钠]若一个碳棒产生气体11升,另一个产生气体6升,判断原电池正负极并求锌片溶解了多少克?设原硫酸的浓度是1l/L,体积为3L,求此时氢离子浓度。

  (3)银圈和铁圈用细线连在一起悬在水中,滴入硫酸铜,问是否平衡?(银圈下沉)

  (4)Zn/ZnSO4//Cu/CuSO4盐桥(充满用饱和氯化钠浸泡的琼脂)

  (5)铁和铜一起用导线相连插入浓硝酸中

  镁和铝一起用导线相连插入氢氧化钠中

  思考:如何根据氧化还原反应原理来设计原电池呢?

  请将氧化还原反应Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+设计成电池:

  此电池的优点:能产生持续、稳定的电流。

  其中,用到了盐桥

  什么是盐桥?

  盐桥中装有饱和的Cl溶液和琼脂制成的胶冻,胶冻的作用是防止管中溶液流出。

  盐桥的作用是什么?

  可使由它连接的两溶液保持电中性,否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电,铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。

  盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移,使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。

  导线的作用是传递电子,沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。

  三、原电池的工作原理:

  正极反应:得到电子(还原反应)

  负极反应:失去电子(氧化反应)

  总反应:正极反应+负极反应

  想一想:如何书写复杂反应的电极反应式?

  较繁电极反应式=总反应式—简单电极反应式

  例:熔融盐燃料电池具有高的放电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,已制得在6500C下工作的燃料电池,试完成有关的电极反应式:

  负极反应式为:2CO+2CO32——4e—=4CO2

  正极反应式为:2CO2+O2+4e—=2CO32—

  电池总反应式:2CO+O2=2CO2

  四、原电池中的几个判断

  1、正极负极的判断:

  正极:活泼的一极负极:不活泼的一极

  思考:这方法一定正确吗?

  2、电流方向与电子流向的判断

  电流方向:正→负电子流向:负→正

  电解质溶液中离子运动方向的判断

  阳离子:向正极区移动阴离子:向负极区移动。

原电池的优秀教学设计9

  教学重点:

  ①原电池的化学工作原理;

  ②原电池的形成条件及电极反应式;电子流和电流的运动方向;

  ③培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神。

  教学难点:

  原电池的化学工作原理和金属的腐蚀。

  教学过程:

  Ⅰ复习

  [提问]化学反应通常伴有能量的变化,能量有那些转换(或传递)能量的形式?

  Ⅱ新课:§3—4原电池原理及其应用

  [学生实验,教师指导]

  [学生思考的问题]

  (1)锌和稀H2SO4直接反应的实质是什么?

  (2)插入铜丝接触到锌粒后,为什么在铜丝上出气泡?

  (3)铜丝上的电子由何处而来,出来的是什么气体?

  学生根据实验,建议讨论步骤:现象(易)——解释(难)——结论(难)

  一、原电池

  对比铜锌原电池与直流电源或干电池的实验,得出有关的电极名称,电流流动方向,电子流动方向等。

  电极反应:负极(锌片)Zn — 2e = Zn2+(氧化反应)

  正极(铜片)2H+ + 2e = H2↑(还原反应)

  原电池反应:Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

  定义:把化学能转变为电能的装置叫做原电池。

  原电池中:电子流入的一极是正极(较不活泼金属),电子流出的一极是负极(较活泼金属)。

  原理:较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)流向较不活泼的.金属(正极)。

  原电池组成:①两块相连的活泼性不同的金属(或可以导电的其它材料);

  ②电解质溶液(中学只局限活泼金属与电解质溶液能自发进行氧化还原反应的情况)。

  原电池形成电流的条件:两块相连的活泼性不同的金属(或可以导电的其它材料)与电解质溶液接触构成闭合回路。

  经常用做惰性电极材料的物质是Pt(铂)或C(石墨),如下图两个装置的电极反应是相同的。

  说明:教学软件不能代替教学实验,不过可以在总结时用演示教学软件。

  [练习]判断下列装置那些能构成原电池,标出电极名称,写出电极反应。

  二、化学电源

  (教师可以布置课外文献检索,课堂时间有限,不可能涉及过多内容,局限于教材即可)

  1、干电池

  家庭常用电池。

  常见的是锌—锰干电池。如图:

  2、铅蓄电池

  目前汽车上使用的电池。

  铅蓄电池的构造是用含锑5%—8%的铅锑合金铸成格板。PbO2作为阳极,Pb作为阴极,二者交替排列而成。电极之间充有密度为1、25%—1、28%gcm—3的硫酸溶液。

  3、锂电池

  锂电池是一种高能电池,锂作为负极,技术含量高,有质量轻、体积小、电压高、工作效率高和寿命长等优点。常用于电脑笔记本、手机、照相机、心脏起博器、火箭、导弹等的动力电源。

  4、新型燃料电池

  还原剂(燃料)在负极失去电子,氧化剂在正极得到电子。

  目前常见的有,氢气、甲烷、煤气、铝等燃料与空气、氯气、氧气等氧化剂组成的燃料电池。

  特点是能量大、使用方便、不污染环境和能耗少等。

  三、金属的腐蚀和防护

  (1)金属的腐蚀

  金属腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。

  ◇析氢腐蚀(在酸性条件下)

  说明:析氢腐蚀备有Flash演示教学软件,请查阅或选用。

  钢铁在潮湿的空气中,钢铁表面吸附的水膜由于溶入二氧化碳,使H+增多。

  H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3—

  构成的原电池:铁(负极)——碳(正极)——酸性电解质薄膜

  负极(铁)Fe – 2e = Fe2+(被氧化)

  正极(碳)2H+ + 2e = H2↑(被还原)

  ◇吸氧腐蚀(在弱酸性或中性条件下)

  说明:吸氧腐蚀备有Flash演示教学软件,请查阅或选用。

  钢铁在潮湿的空气中,钢铁表面水膜溶解了氧气。

  构成的原电池:铁(负极)——碳(正极)——电解质薄膜

  负极(铁)2Fe – 4e = 2Fe2+(被氧化)

  正极(碳)2H2O + O2 + 4e = 4OH—(被还原)

  ◇析氢腐蚀和吸氧腐蚀往往同时发生,一般情况下,钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀。

  [讨论]析氢腐蚀或吸氧腐蚀钢铁表面水膜溶液的PH值会有什么变化?

  (2)金属的防护

  [通过研究讨论学习]

  1、改变金属的内部组织结构。

  2、在金属表面覆盖保护层。

  涂油脂、油漆,覆盖搪瓷、塑料,电镀、热镀、喷镀,在钢铁表面形成致密而稳定的氧化膜。

  3、电化学保护法。

  Ⅲ作业——教材69页:一、二、三题

  [课后研究课题]

  通过查找资料(包括上网)了解一种新型电池的详细化学原理和优缺点。(如海水电池、氢氧燃料电池、纽扣电池、锂电池等)

原电池的优秀教学设计10

  一、构成原电池的条件构成原电池的条件有:

  (1)电极材料。两种金属活动性不同的金属或金属和其它导电性(非金属或某些氧化物等);(2)两电极必须浸没在电解质溶液中;

  (3)两电极之间要用导线连接,形成闭合回路。说明:

  ①一般来说,能与电解质溶液中的某种成分发生氧化反应的是原电池的负极。②很活泼的金属单质一般不作做原电池的负极,如、Na、Ca等。

  二、原电池正负极的判断

  (1)由组成原电池的两极材料判断:一般来说,较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极,较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。但具体情况还要看电解质溶液,如镁、铝电极在稀硫酸在中构成原电池,镁为负极,铝为正极;但镁、铝电极在氢氧化钠溶液中形成原电池时,由于是铝和氢氧化钠溶液发生反应,失去电子,因此铝为负极,镁为正极。

  (2)根据外电路电流的方向或电子的流向判断:在原电池的外电路,电流由正极流向负极,电子由负极流向正极。

  (3)根据内电路离子的移动方向判断:在原电池电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。

  (4)根据原电池两极发生的化学反应判断:原电池中,负极总是发生氧化反应,正极总是发生还原反应。因此可以根据总化学方程式中化合价的升降来判断。

  (5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,若某一极质量增加,说明溶液中的阳离子在该电极得电子,该电极为正极,活泼性较弱;如果某一电极质量减轻,说明该电极溶解,电极为负极,活泼性较强。

  (6)根据电极上产生的气体判断:原电池工作后,如果一电极上产生气体,通常是因为该电极发生了析出氢的反应,说明该电极为正极,活动性较弱。

  (7)根据某电极附近pH的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,因而原电池工作后,该电极附近的pH增大了,说明该电极为正极,金属活动性较弱。

  三、电极反应式的书写

  (1)准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键

  (2)如果原电池的正负极判断失误,电极反应式的书写一定错误。上述判断正负极的方法是一般方法,但不是绝对的,例如铜片和铝片同时插入浓硝酸溶液中。

  (3)要考虑电子的转移数目

  在同一个原电池中,负极失去电子数必然等于正极得到的电子数,所以在书写电极反应时,一定要考虑电荷守恒。防止由总反应方程式改写成电极反应式时所带来的失误,同时也可避免在有关计算中产生误差。

  (4)要利用总的反应方程式

  从理论上讲,任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池,而两个电极反应相加即得总反应方程式。所以只要知道总反应方程式和其中一个电极反应,便可以写出另一个电极反应方程式。

  四、原电池原理的应用

  原电池原理在工农业生产、日常生活、科学研究中具有广泛的应用。

  化学电源:人们利用原电池原理,将化学能直接转化为电能,制作了多种电池。如干电池、蓄电池、充电电池以及高能燃料电池,以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学研究以及科学技术的发展中,电池发挥的作用不可代替,大到宇宙火箭、人造卫星、飞机、轮船,小到电脑、电话、手机以及心脏起搏器等,都离不开各种各样的电池。

  加快反应速率:如实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气,用纯锌生成氢气的速率较慢,而用粗锌可大大加快化学反应速率,这是因为在粗锌中含有杂质,杂质和锌形成了无数个微小的原电池,加快了反应速率。

  比较金属的活动性强弱:一般来说,负极比正极活泼。

  防止金属的腐蚀:金属的腐蚀指的是金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应,使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程。在金属腐蚀中,我们把不纯的金属与电解质溶液接触时形成的.原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀,电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀:在潮湿的空气中,钢铁表面吸附一层薄薄的水膜,里面溶解了少量的氧气、二氧化碳,含有少量的H+和OH—形成电解质溶液,它跟钢铁里的铁和少量的碳形成了无数个微小的原电池,铁作负极,碳作正极,发生吸氧腐蚀:

  电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。因此可以用更活泼的金属与被保护的金属相连接,或者让金属与电源的负极相连接均可防止金属的腐蚀。

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