基础课时3原电池原理及应用
考点一原电池的工作原理及其应用
1．原电池的概念：将化学能转化为电能的装置。
2．原电池的构成条件：
(1)能自发地发生氧化还原反应。
(2)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)。
①负极：活泼性较强的金属。
②正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属。
(3)电极均插入电解质溶液中。
(4)构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。
3．工作原理
以锌铜原电池为例
电极名称负极正极
要点提取
(1)原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同，相加便得到电池总反应方程式。
(2)不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中的浓度基本不变
(3)原电池反应速率一定比直接发生的氧化还原反应快。
4．原电池原理的三大应用
(1)加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。
(2)比较金属活动性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
(3)设计制作化学电源
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
如：根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
设计的原电池为：
【互动思考】
1．原电池内部阴、阳离子如何移动？为什么？
答案阴离子移向负极、阳离子移向正极，这是因为负极失电子，生成大量阳离子聚集在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子而使该极附近正电荷减少，所以溶液中阳离子要移向正极。
2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()
(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()
(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应()
(4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长()
答案(1)√(2)×(3)×(4)√
[示向题组]
1．(2014·福建理综，11)某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是()。
A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子
解析A项，Pt为正极发生还原反应：Cl2＋2e－===2Cl－，错误；B项，放电时，左侧的电极反应式Ag＋Cl－－e－===AgCl↓，有大量白色沉淀生成，错误；C项，由于H＋、Na＋均不参与电极反应，则用NaCl代替盐酸，电池总反应不变，错误；D项，当电路中转移0.01 mol e－时，左侧产生0.01 mol Ag＋与Cl－结合为AgCl沉淀，右侧产生0.01 mol Cl－，为保持溶液的电中性，左侧约有0.01 mol H＋通过阳离子交换膜转移到右侧，故左侧溶液中约减少0.02 mol离子，正确。
答案 D
2．(2013·江苏，9)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是()。
A．Mg电极是该电池的正极
B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C．石墨电极附近溶液的pH增大
D．溶液中Cl－向正极移动
解析Mg-H2O2-海水电池，活泼金属(Mg)作负极，发生氧化反应：Mg－2e－===Mg2＋，H2O2在正极(石墨电极)发生还原反应：H2O2＋2e－===2OH－(由于电解质溶液为中性溶液，则生成OH－)，A、B项错误，C项正确；原电池电解质溶液中Cl－向负极移动，D项错误。
答案 C
[跟进题组]
1．下列有关原电池的判断中正确的是()。
A．工作中原电池的负极发生还原反应
B．原电池的正、负极材料不一定都参与反应
C．原电池的正极在放电后质量一定增加
D．原电池的正极是电子流出的一极
解析原电池的负极发生氧化反应，A错误；原电池的正、负极材料不一定都参与反应，B正确；原电池的正极在放电后质量不一定增加，C错误；原电池的负极是电子流出的一极，D错误。
答案 B
2．(2014·豫东名校联考)用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述中正确的是()。
a不断溶解c的质量增加a上有气泡产生
B．装置乙中的c 金属是原电池的阴极
C．装置丙中的d 金属是原电池的正极
D．四种金属的活泼性顺序：d＞a＞b＞c
答案 D
3．利用反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，设计一个原电池装置。
(1)画出简易装置图，标明电极材料和电解质溶液。
(2)简易装置的效率不高，电流在短时间内就会衰减。为解决以上问题，常将原电池设计成带盐桥的装置，画出该原电池装置，标明电极材料和电解质溶液。
(3)写出两个电极上的电极反应。
负极：________________________________________________________________________，正极：________________________________________________________________________。
解析首先将已知的反应拆成两个半反应：Cu －2e－===Cu2＋、2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，然后结合原电池的电极反应特点分析可知，该原电池的负极材料为Cu，正极材料选用比铜活动性差的能导电的材料即可。
答案
(3) Cu－2e－===Cu2＋2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
【方法技巧】
原电池正、负极判断方法
说明原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。
考点二化学电源
1．一次电池(碱性锌锰干电池)。
碱性锌锰干电池的工作原理如图：
2．二次电池(以铅蓄电池为例)
(1)放电时的反应
①负极反应：Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4；
②正极反应：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O；
③总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
(2)充电时的反应
①阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4；
②阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4；
③总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。
3．燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
原电池中电极反应式的书写
(1)如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律写电极反应式。
(2)如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素化合价的变化情况)，再选择一个简单变化情况写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式即得结果。
(3)需要特别指出，对于可逆电池的反应，需要看清楚“充电”、“放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解原理。
(4)原电池电极反应式的书写一定要考虑介质的影响。
【互动思考】
1．可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？
答案
2．(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将______，溶液的pH将________________________________________________________________________。
(填“减小”、“增大”或“不变”)
(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将______，溶液的pH将________________________________________________________________________。
(填“减小”、“增大”或“不变”)
答案(1)减小减小(2)减小增大
[示向题组]
1．(2014·北京理综，8)下列电池工作时，O2在正极放电的是()。
A.锌锰电池
B.氢燃料电池
C.铅蓄电池
D.镍镉电池
解析222B。
答案 B
2．(2014·新课标全国卷Ⅱ，12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()。
A．a为电池的正极
B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－x Mn2O4＋x Li
C．放电时，a极锂的化合价发生变化
D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移
解析由图可知，b极(Li电极)为负极，a极为正极，放电时，Li＋从负极(b)向正极(a)迁移，A 项、D项正确；该电池放电时，负极：x Li－x e－===x Li＋，正极：Li1－x Mn2O4＋x Li＋＋x e－===LiMn2O4，a极Mn元素的化合价发生变化，C项错误；由放电反应可得充电时的反应，B项正确。
答案 C
[跟进题组]
1．某新型氢氧燃料充电电池采用了特殊金属合金材料，可以将氢以固态存储在固态金属合金(M 表示固态金属合金)的基体中，与通常的压缩氢气罐相比，其安全系数也很高，并且易于氢气的充放。下列有关说法中正确的是()。
A．该氢燃料充电电池是将电能转化为化学能
B．固态金属合金作还原剂
C．该电池工作过程中的总反应为H2＋M===MH2
D．该电池反应的最终产物为H2O
答案 D
2．(2013·全国新课标Ⅱ，11)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()。
A．电池反应中有NaCl生成
B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子
C．正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－
D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动
解析结合蓄电池装臵图，利用原电池原理分析相关问题。A项，负极反应为Na－e－===Na＋，正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，故电池反应中有NaCl生成；B项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子；C项，正极上NiCl2发生还原反应，电极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－；D项，钠在负极失电子，被氧化生成Na＋，Na＋通过钠离子导体在两电极间移动。
答案 B
3．(1)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极的电极反应式为________________________________________________________________________。
答案4H＋＋O2＋4e－===2H2O
(2)[2013·四川，11(4)]以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2该电池反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。
解析由于NaOH溶液的存在，Al被氧化生成NaAlO2而不是生成Al(OH)3，故电池反应的化学方程式为：Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2。
答案Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2
(3)铝电池性能优越，Al-AgO电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
解析Al-AgO电池中还原剂是铝，氧化剂是AgO，所以发生的电池反应是2Al＋3AgO＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag＋H2O。
答案2Al＋3AgO＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag＋H2O
(4)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，其电解质溶液为KOH 溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：
________________________________________________________________________。
解析放电时正极发生还原反应，负极发生氧化反应，反应的化学方程式为：Ag2O2＋2Zn ＋4KOH ＋2H2O===
2K2 Zn(OH)4＋2Ag。
答案Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag
【思维建模】
电极反应式书写的三个步骤
列物质
标得失
—按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应物和产物，找出得失电子的数量。
↓
看环境配守恒—
电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，
如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。
电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等，并加以配平。
↓
两式加
验总式
—两电极反应式相加，与总反应离子方程式对照验证。
(时间：45分钟) 1．下列有关电池的说法不正确的是()。
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
答案 B
2．下列反应没有涉及原电池的是()。
A．生铁投入稀盐酸中
B．铜片与银片用导线连接后，同时插入FeCl3溶液中
C．纯锌投入硫酸铜溶液中
D．含铜的铝片投入浓硫酸中
答案 D
3.选用下列试剂和电极：稀H2SO4、Fe2(SO4)3溶液、铁棒、铜棒、铂棒，组成如图所示的原电池装置(只有两个电极)，观察到电流计?的指针均明显偏转，则其可能的组合共有()。
A．6种B．5种
C．4种D．3种
解析铁棒、铜棒作电极，H2SO4、Fe2(SO4)3作电解质可组成两种原电池，铁棒、铂棒作电极，H2SO4、Fe2(SO4)3作电解质可组成两种原电池，铂棒、铜棒作电极，Fe2(SO4)3作电解质可组成一种原电池，一共能形成5种原电池，均能够观察到电流计指针明显偏转。
答案 B
4．(2014·成都诊断)如图所示，杠杆AB两端分别挂有大小相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中分别滴入浓CuSO4溶液和浓FeSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)()。
A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低
B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高
C．当杠杆为导体时，A端低B端高
D．当杠杆为导体时，A端高B端低
解析当杠杆为导体时，构成原电池，Fe球作负极，Cu球作正极，电极反应式分别为
负极：Fe－2e－===Fe2＋，
正极：Cu2＋＋2e－===Cu，
铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆A端低B端高。
答案 C
5.实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是()。
A．该原电池的正极反应是Zn－2e－===Zn2＋
B．左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去
C．该电池铂电极上有气泡出现
D ．该电池总反应为3Zn ＋2Fe 3＋===2Fe ＋3Zn 2＋
解析 该电池的总反应为Zn ＋2Fe 3＋===2Fe 2＋＋Zn 2＋，所以左烧杯Pt 为正极，电极反应为Fe 3＋
＋e －
===Fe 2＋
，右烧杯Zn 为负极，电极反应为Zn －2e －
===Zn 2＋
。由于左烧杯中的Fe 3＋
被还原为Fe 2＋
，
所以左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去。
答案 B
6.燃料电池具有能量转化率高、无污染等特点，如图为Mg-NaClO 燃料电池的结构示意图。下列说法正确的是( )。
A ．镁作Y 电极
B ．电池工作时，Na ＋向负极移动
C ．废液的pH 大于 NaClO 溶液的pH
D ．X 电极上发生的反应为ClO － ＋ 2H 2O － 4e －===ClO －3 ＋ 4H ＋
解析 图中 OH －向Y 电极移动，那么Y 为负极，故镁作Y 电极，A 正确；电池工作时，Na ＋向正极移动，B 错；X 电极上发生的反应为ClO － ＋ H 2O ＋2e －===Cl － ＋ 2OH －，OH －移向负极与Mg 2
＋
反应生成Mg(OH)2沉淀，废液 NaCl 溶液的pH 小于 NaClO 溶液的pH ，故C 、D 错误。 答案 A
7．利用人工光合作用合成甲酸的原理为2CO 2＋2H 2O ――→太阳能光触媒2HCOOH ＋O 2，装置如下图所示，
下列说法不正确的是( )。
A ．该装置将太阳能转化为化学能和电能
B ．电极1周围pH 增大
C ．电极2上发生的反应为CO 2＋2H ＋＋2e －===HCOOH
D ．H ＋由电极1室经过质子膜流向电极2室
解析 在太阳能作用下CO 2和H 2O 转化为HCOOH 和O 2，并且有电子流动，太阳能转化为化学能和电能，选项A 正确；电极1流出电子，反应式是2H 2O －4e －===4H ＋＋O 2↑，周围pH 减小，选项B 错误；根据总反应方程式推出电极2上发生的反应为CO 2＋2H ＋＋2e －===HCOOH ，选项C 正确；电极1反应产生H ＋，电极2反应消耗H ＋，故H ＋由电极1室经过质子膜进入电极2室，选项D 正确。
答案 B
8．(2014·呼和浩特测试)有关电化学知识的描述正确的是()。
A．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池
B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液
C．因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，必是铁作负极，铜作正极，其负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2解析A项，原电池反应是自发进行的氧化还原反应；B项，因为电解质溶液中有Ag＋，盐桥内不能有Cl－，因为二者反应会生成AgCl沉淀；C项，Fe、Cu、浓硝酸组成的原电池，由于铁遇浓硝酸钝化，则Cu为负极，Fe为正极，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；D项，由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，电池总反应为2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑，Al作负极，负极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO－2＋2H2O，D错。答案 A
9．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO3－4＋2I－＋2H＋ AsO3－3＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。
下列叙述中正确的是()。
A．甲组操作时，电流计(A)指针发生偏转
B．甲组操作时，溶液颜色变浅
C．乙组操作时，C2作正极
D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－
解析装臵Ⅰ中的反应，AsO3－4＋2I－＋2H＋ AsO3－3＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作，电流计(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深。向装臵Ⅱ的B烧杯中加入NaOH溶液，发生反应AsO3－3－2e－＋H2O===AsO3－4＋2H＋，电子由C2棒沿导线到C1棒，发生反应I2＋2e－===
2I－，所以C2为负极，C1为正极。
答案 D
10．(2014·北京东城区期末)用选项中的电极、溶液和如图所示装置可组成原电池。下列现象或结论的叙述正确的是()。
－===Cu，所以一段时间后，a增加的质量小于b减少的质量；B项，由于b极上锌失电子，盐桥中阴离子向b极移动；C项，Fe作负极，C作正极，外电路电子转移方向：a→b。
答案 D
11．(2014·安庆一中摸底)依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是
________________________________________________________________________。
(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为__________________________。
(3)外电路中的电子流向为
________________________________________________________________________。
(4)盐桥中的Cl－向________极移动。
解析设计原电池应将氧化还原反应2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)拆分为氧化反应和还原反应两个半反应(电极反应式)；根据原电池构成的条件确定原电池的正、负极材料和电解质溶液，铜作负极，Ag作正极，AgNO3溶液作电解质溶液。
答案(1)铜(或Cu)AgNO3溶液(2)正Ag＋＋e－===Ag (3)从负极(Cu)流向正极(Ag)
(4)Cu(或负)
12．(2014·石家庄模拟)为节省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4溶液、直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器(用品)，通过巧妙的构思，设计了比较铜、锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白：
(1)甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部(铜与锌不接触)，向烧杯中小心加入稀硫酸，观察到的现象是
________________________________________________________________________。
甲同学的设计思路是
________________________________________________________________________。
(2)乙同学接着甲的实验，向烧杯中滴加________溶液，进而观察到的现象是
________________________________________________________________________。
乙同学作出锌、铜金属活动性相对强弱的结论所依据的原理是
________________________________________________________________________。
(3)丙同学使用直流电源、石墨电极组装好电解装置，向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试
剂________溶液(作为电解液)。反应在调控下随即开始，实验中有关反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
实验中的明显现象是
________________________________________________________________________。
(4)请你再单独设计一个简单的实验(试剂、仪器自选)，探究和证实锌、铜金属活动性的相对强弱(简要说明操作和现
象)____________________________________________________________________________________。
解析从该题的实验目的来看，是要用实验证明锌和铜的金属活动性的相对强弱；从实验方法来看，有与酸反应产生气泡的快慢、构成原电池时负极比正极活泼、臵换反应，金属离子在溶液中电解时的现象等。甲同学用两种金属放到酸中观察是否产生气泡或产生气泡的快慢来比较。乙同学在甲同学的基础上，加入CuSO4溶液观察现象。锌与少量硫酸铜发生臵换反应生成的铜附在锌表面形成微型原电池，加快了反应速率，产生气泡的速率加快，说明锌比铜活泼。丙同学在乙同学的基础上运用电解原理，阴极有红色的铜析出说明锌比铜活泼。最后要设计一种方案，可以从氧化还原反应的先后顺序去证明金属的活泼性，即与同种氧化剂接触时，活泼性强的金属先与氧化剂反应，活泼性弱的金属后与氧化剂反应，因此可以将锌、铜分别同时加入到少量浅绿色的氯化亚铁溶液中，加入锌的溶液褪色，说明锌比铜活泼。
答案(1)锌片上有气泡产生，铜片上无气泡锌能置换出酸中的氢，而铜不能
(2)CuSO4锌片上有红色的铜析出，锌片上产生气泡的速率明显加快活泼金属可以把不活泼金属从其盐溶液中置换出来(或Zn、Cu、稀硫酸组成原电池，Zn为负极)
(3)CuSO 4 2CuSO 4 ＋ 2H 2O=====电解
2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4 阴极上有红色的铜析出，阳极附近有气体产生
(4)分别取一小片铜片与锌片置于两支试管中，向试管中加入少量浅绿色的FeCl 2溶液，片刻后，加锌片的试管中溶液的颜色褪去，溶液近乎无色(其他合理答案也可)
13．(2014·丽水模拟)(1)观察如图所示的两个装置，图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡，图2装置中铜电极上无气体产生，而铬电极上产生大量的有色气体。根据上述现象试推测金属铬具有的两种重要化学性质为
________________________________________________________________________。
(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 解析 (1)由图1可知还原性Cr>Cu ，但在稀硝酸中却出现了反常，结合稀硝酸的氧化性，不难推测铬被稀硝酸钝化，导致活性降低。(2)①CH 4在反应时失去电子，故a 电极是电池的负极。由总反
应式 CH 4＋2OH －＋2O 2===CO 2－3＋3H 2O 减去正极反应式O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －
可得负极反应式。
②由于电池工作过程中会消耗OH －，故一段时间后电解质溶液的 pH 会减小。
答案 (1)金属铬的活泼性比铜强且能和稀硫酸反应生成 H 2 金属铬易被稀硝酸钝化
(2)①a CH 4＋10OH －－8e －===CO 2－
3 ＋ 7H 2O ②减小
14．(1)第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M 表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图1所示，其总反应式为H 2＋2NiOOH 放电充电2Ni(OH)2。
图1
根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)图2是一种新型燃料电池，以CO为燃料，一定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物为电解质，图3是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。
回答下列问题：
①A极为电源________(填“正”或“负”)极，写出A极的电极反应式：
________________________________________________________________________。
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与________极(填“C”或“D”)相连。
③当消耗标准状况下2.24 L CO时，C电极的质量变化为________。
解析(1)上坡或加速时，电动机工作，为原电池，乙电极中NiOOH→Ni(OH)2，Ni的化合价降低，乙电极为正极，电极反应式为NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2，周围溶液的pH增大。(2)①在燃料电池中可燃性气体作负极，即A为负极，根据所给新型燃料电池的构成原理装臵图，结合原电池的工作原理，可直接写出A极的电极反应式：CO－2e－＋CO2－3===2CO2。
②根据电解精炼原理，粗铜应与电源的正极相连，精铜应与电源的负极相连，因B极是正极，所以B 极应与D极相连。③标准状况下2.24 L CO失去0.2 mol e－，根据得失电子守恒，C极上增加Cu的质量为6.4 g。
答案(1)增大NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2
(2)①负CO－2e－＋CO2－3===2CO2②D ③增加6.4 g
综合课时4新型化学电源
新型燃料电池的分析与判断
[题型示例]
【示例1】(2014·苏锡常镇二调)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质，以CH4为燃料时，该电池工作原理如图，下列说法正确的是()。
A．a为CH4，b为CO2
B．CO2－3向正极移动
C．此电池在常温时也能工作
D．正极电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3
思路点拨由从电子在电路中的流向可以确定左边电极是负极，所以a处通入的就是燃料甲烷，则右边电极是正极，充入的是氧化剂，从出去的氮气可以看出，该氧化剂就是空气，A不正确；原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以CO2－3向负极移动，B错误；此电池是用熔融碳酸盐作电解质，只能是在高温下进行工作，C不正确；正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，D正确。
答案 D
【方法指导】
理顺书写燃料电池电极反应式的三大步骤
1．先写出燃料电池总反应式
虽然可燃性物质与氧气在不同的燃料电池中电极反应不同，但其总反应方程式一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物还可能要与电解质溶液反应，然后再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式相加，从而得到总反应方程式。
2．再写出燃料电池正极的电极反应式
由于燃料电池正极都是O2得到电子发生还原反应，由于电解质溶液的酸碱性不同电池正极的电极反应也不相同。
当电解质为碱性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；
当电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
3．最后写出燃料电池负极的电极反应式
由于原电池是将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分开在两极(负、正两极)上发生，故燃料电池负极的电极反应式＝燃料电池总反应式－燃料电池正极的电极反应式。在利用此法写出燃料电池负极的电极反应式时一要注意消去总反应和正极反应中的O2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。
[题组精练]
1．(2014·上海闸北一模)美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，用质子(H＋)溶剂，在200 °C左右时供电。电池总反应为：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如下，下列说法正确的是()。
A．a极为电池的正极
B．电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极
C. 电池正极的电极反应为：4H＋＋O2＋4e－===2H2O
D．电池工作时，1 mol 乙醇被氧化时就有6 mol 电子转移
答案 C
2．(2014·沈阳质测)利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol·L－1氯化铜溶液的装置如图所示，下列说法中正确的是()。
A．装置甲的负极电极反应式为CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋
B．装置甲内部酸性电解质中H＋向负极移动
C．电极a石墨棒上逐渐覆盖一层红色的铜
D．电极b上发生氧化反应
解析A项，装臵甲为原电池，左侧为负极，CH4发生氧化反应；B项，装臵甲内部H＋向正极移动；C项，a极为阳极，Cl－发生氧化反应，阳极上逸出Cl2；D项，b极为阴极，发生还原反应，阴极上析出铜。
答案 A
3．(2014·北京丰台区一模)氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理：
(1)氨气燃料电池的电解质溶液最好选择________(填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。 (2)空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是
________________________________________________________________________。 (3)氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池的电极总反应是________________，正极的电极反应式是
________________________________________________________________________。
解析 氨气为碱性气体，会与CO 2反应，由此可回答(1)(2)问。由信息和所含元素可知无毒气体是氮气，在燃料电池中，燃料为负极，氧气为正极，根据碱性环境可知，正极反应式为O 2＋4e － ＋ 2H 2O===4OH －。
答案 (1)碱性 (2)CO 2
(3)4NH 3 ＋ 3O 2===2N 2 ＋ 6H 2O 3O 2＋12e － ＋ 6H 2O===12OH －(或O 2 ＋ 4e － ＋ 2H 2O===4OH －)
【题型模板】
可充电电池的分析判断
[题型示例]
【示例2】 (2014·天津理综，6)已知：锂离子电池的总反应为：Li x C ＋Li 1－x CoO 2 放电
充电C ＋LiCoO 2 锂硫电池的总反应为：2Li ＋S 放电充电Li 2S 有关上述两种电池说法正确的是( )。
A ．锂离子电池放电时，Li ＋向负极迁移
B ．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应
C ．理论上两种电池的比能量相同
D ．如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电
思路点拨 A 项，在原电池内部，阳离子应移向正极；二次电池充电过程为电解的过程，阴极发生还原反应，B 项正确；C 项，比能量是指这种电池单位质量或单位体积所能输出的电能，当二者质量相同时，转移电子的物质的量不相等，即比能量不同；D 项，左边装置已经是放完电的电池，应为锂硫电池给锂离子电池充电。
答案 B 【归纳总结】
可充电电池电极反应式的书写技巧
书写可充电电池电极反应式时，一般都是先书写放电的电极反应式。书写放电时的电极反应式时，一般要遵守三个步骤：第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较简单的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液反应)；第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时的正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时的负极反应的逆过程。根据正确书写的电极反应式，可顺利判断各电极周围溶液pH 的变化。
[题组精练]
1．(2014·浙江理综，11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH 中的M 表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：
Ni(OH)2＋M===NiOOH ＋MH
已知：6NiOOH ＋NH 3＋H 2O ＋OH －===6Ni(OH)2＋NO －2 下列说法正确的是( )。
A ．NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH ＋H 2O ＋e －===Ni(OH)2＋OH －
B ．充电过程中OH － 离子从阳极向阴极迁移
C ．充电过程中阴极的电极反应式：H 2O ＋M ＋e －===MH ＋OH － ，H 2O 中的H 被M 还原
D ．NiMH 电池中可以用KOH 溶液、氨水等作为电解质溶液
解析 充电时，电池正极发生氧化反应，A 项正确；充电时OH －离子从阴极向阳极移动，B 项错误；充电时阴极的电极反应式为：H 2O ＋M ＋e －===MH ＋OH －，则水中的H 被电极上的 e － 还原，C 项错误；由题中提示反应可知，氨水能与电极材料NiOOH 反应，干扰电池总反应，故不能作电池的电解质溶液，D 项错误。
答案 A
2．高铁电池是电动汽车首选的电池之一，该电池的工作原理为：3Zn ＋2K 2FeO 4＋8H 2O 放电充电3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH ，下列关于该电池的说法中正确的是( )。
原电池原理及其应用 （一）网上课堂 [本讲主要内容] 原电池，化学电池，金属的电化学腐蚀和防护 [学习指导] 1.原电池: 原电池是把化学能变电能的装置。现以锌铜稀硫酸构成原电池为例，来认识原电池。 （1）教学演示，组装原电池。 下面这个表是在教学中，选用250mL烧杯，内装1:4的稀硫酸，用两个同样大小的锌片和铜板做电极，两根铜导线，电流计，主要分4个步骤。使学生认识消耗化学物质，产生电能，基础是氧化还原反应。 构成原电池的条件：用导线相连着的两种活泼性不同的金属（或一种金属与一种非金属）浸在电解质溶液中，至少有一种金属能跟电解质溶液发生氧化还原反应。 （2）原电池的术语（仍以Cu、Zn稀H2SO4原电池为例） 负极：还原性强的金属。发生氧化反应，失去电子或电子输出极，如Zn。 正极：还原性强的金属（或C）。电解质溶液中的阳离子（如H2SO4中的H+）在正极上获得电子被还原，或者是发生还原反应。是电子输入极。 电极反应式，在极板上分别发生的氧化反应或还原反应叫极板反应，极板反应的方程式叫电极反应方程式。 负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：2H++2e-=H2↑ 有时要写原电池的电池反应方程式或电池反应的离子方程式。把两个极板反应式加起来，就可得电池反应式。 Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑或 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 通过电池反应式可以看出，能产生电流，是消耗了化学物质Zn和H2SO4，那么正极Cu起
什么作用呢？Cu 片只做电子的栖存“公寓”，并不参加反应。没有这所“公寓”，Zn 丢的电子 杂乱无章地被H + 获得，不能形成稳定的电流，电能无法利用起来。而组装成原电池以后，电能可以被利用。 2．化学电源: 教学原电池，是为认识原电池的原理，实用起来有诸多不便。现在介绍几种实用电池。” （1）干电池: 手电筒使用的干电池，叫锌——锰干电池，电压1.5V 。 除图上注明的物质之外，还有调成糊状的氯化铵，做为电解质溶液。放在多孔纸和锌筒之间。 电极反应：负极（锌筒）Zn-2e -=Zn 2+ 正极（石墨）2NH 4++2e -=2NH 3+H 2 电池总反应：Zn+2NH 4+=Zn 2+ +2NH 3+H 2 同学们：你们每个人都会用过大小号不同的干电 池，是否发生过NH 3外逸，或者气体把电池冲破的现 象呢？不会有这种现象。原因是，电池里已经备有了 吸收NH 3和H 2的物质。 H 2被MnO 2吸收，2MnO 2+H 2=Mn 2O 3+H 2O NH 3被Zn 2+吸收，Zn 2++4HN 3=[Zn(NH 3)4]2+ 所以电池里总的化学反应方程式为： 2Zn+4NH 4Cl+2MnO 2=[Zn(NH 3)4]Cl 2+ZnCl 2+Mn 2O 3+H 2O （2）铅蓄电池: 汽车上的电池，也叫电瓶 负极是铅，正极是二氧化铅，30%的H 2SO 4做电解质溶液。铅畜电池电压稳定，使用方便，安全可靠，又可以循环使用。 电极反应：负极：Pb-2e -+SO 42-=PbSO 4 正极：PbO 2+4H ++SO 42-+2e -=PbSO 4+2H 2O 总反应方程式：Pb+PbO 2+2H 2SO 4=2PbSO 4+2H 2O 所谓循环使用是指，在Pb+PbO 2+2H 2SO 4 2PbSO 4+2H 2O 反应中，正向是放电反应，就是原电池产生电流的反应，逆向是充电反应，是电解反应， 是消耗电流的反应，这部分内容到高三再学。 目前市场上有一种“干电池”也是可充电电池。它是一种银锌蓄电池，电解质溶液是KOH 溶液。 负极：Zn+2OH -—2e -=Zn(OH)2 正极：Ag 2O+H 2O+2e - 2Ag+2OH - 电池总反应式：Zn+Ag 2O+H 2O=Zn(OH)2+2Ag 正向为原电池，产生电流，为放电。 逆向为电解池，消耗电流，为充电。 （3）锂电池: 锂的密度是0.53g ·cm -3 ，是金属中最小的，做电池的负极，跟用同等质量的其它金属做负极相比，它使用的寿命大大延长。有一种锂电池中，锂为负极，碳为正极，电解质溶液由四氯化铝锂（LiAlCl 4）溶解在亚硫酰氯（SOCl 2）中组成电池。电池的总反应为：8Li+3SOCl 2=6LiCl+Li 2SO 3+2S （4）新型燃烧电池: 放电 充电
四、教学准备 实验准备: 铜片、铁片、锌片、碳棒、干电池、稀硫酸、硫酸铜溶液、无水 电流计， 乙醇、蒸傕水、导线、烧杯、型料棒、葡萄（或小西红柿等水果）。 投影仪、幻灯片、制作铜锌原电池工作原理的模拟动画（多媒体放映设备） 教具准备： 实验室的布置：将桌椅妥善安排，以便各个小组的四位成员开展小组讨论和合作实验。 《原电池》教学案例与反思 案例部分： 一、 教材分析 《原电池》这节教材以学生熟悉的实验（金属与酸反应）为基础，从能量转化角度来 引出这种实现化学能转化为电能的装置——原电池装置。根据此原电池原理制成的各种电 池在现代工农业生产、科学实验、廿常生活中存在广泛的应用，进一步挖掘原电池原理和 组成条件，来解决金属的腐蚀和防护的重要意义。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己学化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新 精神。 二、 教学目标 1.知识与技能目标：使学生理解原电池原理，掌握构成原电池条件，能正确判断电池 的正负极以及书写半电极反应式。 2. 过程与方法目标：培养学生的实验操作能力、观察能力、科学的学习方法和培养学 生创造性思维与探究能力，以及提出问题、分析问题、解决问题的能力。 3. 情感态度与价值观目标：通过学生小组探究实验活动，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。 三、 设计思路 实验引入：两种金属靠在一起放到酸中的异常现象，引导学生开展第一个探究性实验: 铜线上气泡是如何形成的？设计实验实现化学能到电能的转化？学生通过阅读课本得到 启发，设计、动手实验探讨原电池原理。然后开展第二个探究性实验：通过提供材料，让 学生设计实验方案，分组讨论、得出最佳方案，实验探讨构成原电池的条件。最后开展第 三个探究性实验：利用所学知识，根据现有材料，制作水果电池，让学生体验学习化学乐 趣。 具体流程如下： 教师 学生
《原电池原理及其应用》第一课时教学案例 刘成稳 湖北省汉川高中431600 一、教材分析 本节内容是电化学中的重要知识。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。第一课时的主要内容有：原电池的原理、原电池正负极的确定、组成原电池的条件。原电池原理和组成条件是本节课的重点，原电池原理是本节课的难点。 本节教材设置了大量的探究教学素材，富有深刻的探究教学思想内涵。首先，新课引入的两个演示实验为探究教学创设了问题情景，当学生观察到“铜片上产生气泡”这一反常的实验现象，就会情不自禁地提出一系列问题，产生强烈的探索欲望，并提出各种各样的假设；紧接着，通过（4-15）演示实验为学生提供“实证性”材料，学生根据实验现象，经过严密的逻辑推理，得出相关结论；当学生理解原电池的原理后，教材又设置了一个讨论题，让学生自己归纳“组成原电池的条件”。同时，课本后面的“家庭小实验——水果电池”，习题中的“用铜、银和硝酸银溶液设计一个原电池”都是本课时探究教学内容的应用和延伸。 二、学生学习情况分析 为了更好地实施探究教学，激发学生的兴趣，增强学生的记忆，还需对本节教材内容作必要的处理和补充。 ⑴变教材中的教师演示实验为学生动手实验。这样不仅使学生观察到明显的现象，还能使学生直接参与知识的获得过程，获得直接的体验。 ⑵对于原电池正负极的判断，教材是以叙述的形式提出的，这不利于学生对概念的理解和记忆。可以利用一节干电池让学生自己设计实验得出结论。这比直接提出正负极的判断方法更有利于启发学生的思维，提高学生的实验设计能力。 ⑶教材中“组成原电池的条件”这一个讨论题，问题过于空泛，考虑到学生的知识迁移能力和概括能力还不是很强，单纯的讨论可能会无从谈起，因此教学中设计了一组学生实验习题（以教材后面的一个习题为蓝本），让学生通过实验获得直接经验，再通过对比分析，归纳出规律，最终得出组成原电池的四个必要条件。 ⑷将课本后面的家庭小实验——水果电池，移到探讨“组成原电池的条件”的课堂教学中，不仅能帮助同学理解组成原电池的其中一个必要条件——电解质溶液，而且能达到学以致用，使学生觉得化学就在我们的身边，从而激发学生学习兴趣，启迪学生思维。 ⑸在完成上述内容后，可以让学生自己设计一个原电池，将刚学的内容进行应用和巩固，有利于培养学生的知识迁移能力和发散思维能力。 这样处理教材内容后，教学就可能按照“设置问题情景——学生提出问题——进行假设和推理——通过实验验证——得出相关结论——引发新的问题情景——提出新问题——实验提供直接经验——对比分析，总结规律——应用原理、规律”的程序进行。 三、教学设计思想 指导思想：以学生为主体，让学生自主地参与知识的获得过程，并给学生充分的表达自己想法的机会。 学生初次接触电化学知识，对原电池的工作原理有神秘感和探索欲望。要充分利用学生的好奇心和求知欲，设计层层实验和问题情境，使学生在自主实验、积极思考和相互讨论
高三化学二轮复习专题原电池原理及其应用 2012年理综考试说明 1.了解原电池和电解池的工作原理。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3.能正确书写电极反应和电池反应方程式。 4.理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。考点分析一原电池工作原理及其应用 主要考查点： 1、原电池反应的特点及正负极反应的特征 2、放电时外电路上电子的流动方向，内电路上阴阳离子的流动方向 3、电极附近溶液的pH变化分析，电解质溶液中的pH变化分析 4、电极反应式的书写尤其是电解质环境对电极反应的影响 5、原电池原理的应用（新型电池、金属腐蚀与防护、原电池原理对反应速率的影响等）题型1、原电池工作状态的分析 考查：原电池反应理解(电极的判断)； 电子、离子的移动方向；
电解质溶液的酸碱性变化； 电极方程式的书写 例（2011海南11，改编）根据下图，回答问题： （1）烧杯a中发生反应，电极反应式 为：。烧杯b中发生-反应，电极反应式为：。 （2）烧杯a中溶液的pH ，烧杯b中溶液的pH 。（填“升高”或“降低”） （3）盐桥中阳离子移向烧杯“a”或“b”） = 2Fe2＋＋I设计成练习1、（09福建卷11，改编）控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2 如下图所示的原电池。下列判断不正确的是 A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原 C. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D. 电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体， 乙中石墨电极为负极 E.电流计读数为零后，若向乙中加入KI固体， 则盐桥中的阳离子向甲中移动
第四节 原电池原理及其应用 教学目的： 1、 使学生理解原电池原理； 2、 常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池； 3、 使学生了解金属的电化腐蚀 教学重点：原电池的原理 教学难点：金属的电化腐蚀 教学方法：实验探究法 教学用品：铁丝、铜丝、锌片、铜片、稀硫酸、导线、烧杯、电流计 教学过程： 第一课时 [引言] 前几节我们学习了有关金属的知识，了解了铁和铜的性质。铁是比较活泼的金属，能溶于稀硫酸，铜是不活泼的金属，不溶于稀硫酸。如果我们同时将铁和铜连在一起，同时放到稀硫酸中，会发生什么现象呢？下面我们做这个实验。 [提问] 大家看到了什么现象？ [讲述] 把铁线和铜丝的上端连在一起，放入稀硫酸中，在金属丝中有电子流动，构成了一个小电池，我们叫它原电池。下面我们就来研究原电池的原理及其应用。 [板书] 第四节 原电池原理及其应用 一、原电池 [讲述] 实验结果表明，导线中有电流通过，电流是如何产生的呢？ [学生讨论] [板书] 锌片 Zn —2e -==Zn 2+ (氧化反应) 铜片 2H ++2e -==H 2 （还原反应） 电子由锌片经导线流向铜片 [讲述] 我们知道，物质发生反应时，常伴有化学能与热能、光能等的相互转化。例如，镁条在空气中燃烧的化学反应，伴有放热、发光等现象。这说明化学能转变为热能和光能。那么，我们做的这个实验是化学能转变为哪种能呢？ [学生回答] [教师总结] 这种化学能转变为电能的装置叫原电池。 [板书] 原电池的定义：化学能转变为电能的装置。 [讲述] 这一现象早在1799年被意大利的物理学家伏打扑捉到并加以研究，发明了世界上第一个原电池---------伏打电池，即原电池。 [引导思考] 原电池的两极材料如何选择呢？ [ 讲述] 下面我们再做几个实验共同探讨一下原电池的组成条件和原理 Z n C Z u F C 稀硫酸 C u SO 4溶液 稀硫酸 A B C D
高中化学教学案例分析《原电池》课堂教学设计 高三化学孙永平 1、分析本节内容的地位和作用 本节内容为高中化学新课程(人教版)选修4的第四章电化学的重要内容之一。该内容学生在必修2已有一定的了解，本节是该内容的加深，主要是增加了一个盐桥内容。掌握本节知识，对指导学生了解生活中电池使用原理、金属腐蚀和防护，研究探索发明新电池有重要意义。 2、了解学情底码 已有基础：对原电池原理有初步认识；具有一定的实验探究能力。 局限认识：氧化剂和还原剂只有接触才可能发生氧化还原反应。 发展方向：通过实验活动对原电池原理形成完整认识，提高探索解决问题的能力。 3、明确教学目标 知识与技能：深入了解原电池的工作原理。对原电池的形成条件有更完整的认识。学会书写电极反应式和电池总反应。能根据反应设计简单的原电池。 电池的设计活动，感悟科学探究的思路和方法，进一步体会过程与方法：通过Pb-CuSO 4 控制变量在科学探究中的应用。 情感态度与价值观：通过设计原电池，激发学生学习兴趣，感受原电池原理应用于化学电源开发的关键作用。 4、研究教学重点和难点 教学重点：原电池工作原理和形成条件 教学难点：氧化还原反应完全分开在两极（两池）发生及盐桥的作用。 5、确定教学方式与教学手段 以“教师启发引导，学生实验探究，自主分析设计”的学习方式学习。在教师引导下，通过学生不断深入认识原电池原理和形成条件，最终实现知识和能力上的跨越。 6、教学设计过程和意图 （1）情境导课：让学生举一些手机、电子表等新型电池例子。联系生活，吸引学生注意力，唤起学生学习欲望。 （2）回顾原电池：复习基本概念，温故而知新。 学生回忆原电池的有关内容，调动学生思考，回忆概念为后期探究作准备。
原电池 一、内容及其解析 1．内容：学习原电池概念、原理、组成及应用 2．解析:要求学生了解化学能与电能相互转化原理 二、目标及其解析 1、目标： ①了解原电池工作原理。②掌握原电池正负极反应式和电池总反应式的书写。 2、解析： （1）通过从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质 （2）通过练习，让学生掌握原电池正负极反应式和电池总反应式的书写。 三、教学问题诊断分析 1、重点：初步认识原电池概念、原理、组成及应用。 难点：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。 2、通过对原电池实验的研究，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。 四、教学过程 【引入】电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？我们这节课来一起复习一下有关原电池的相关内容。 【板书】§4.1 原电池 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)
【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
【基础知识精讲】 装詈特点：化学能转化趟能 严两个活泼性不同的电极 形成条件彳②电解质涪液 〔0)形成闭合回路 先色沿寻绞悔必育电矗产韭 加 Se-Zn^T I SW.反网」匝 K 析氢 腐、蚀 L 吸氧腐蚀 「斑变金属的內部组织结构 ②在金属裹面霍盖保护层 I ③电化学保护法 以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理：负极发生氧化反应，正极发生还原反应 紧抓这个基本原理去解决各种类型的原电池问题 ^ 【重点难点解析】 重点：①原电池原理； ②金属的腐蚀原理与防护? 难点：金属的电化学腐蚀与防护? 1. 正确判定原电池 2. 原电池正极和负极的确定 (1) 由两极的相对活泼性确定? (2) 由电极现象确定.通常情况下，在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少， 该 电极发生氧化反应， 此为原电池的负极； 若原电池中某一电极上有气体生成， 电极的质量不 断增加或不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极 3. 原电池工作原理：以 Cu-Zn 原电池为例. 学科：化学 教学内容：原电池原理及其应用 r 金属腐蚀 L 化学腐蚀 电化腐蚀 匕钢铁腐蚀 '主曼应用〈 I 防护方法T 厂沪2e-Hj A 千 ti rJ i
负极（锌板）：Zn-2e=Zn 2+ 被氧化，锌板不断溶解； 正极（铜板）：2H+2e=Hf 被还原，表面置出气泡. 电子流动方向：负极（Zn ）经导线正极（Cu ）. Cu-Zn 原电池发生的总反应跟锌和酸的反应是一致的，但电子却经外接导线发生迁移， 形成持续 的电流，使化学能转化为电能 ? 构成原电池的反应必须能自发地进行氧化还原反应 ?从理论上讲，任何一个氧化还原反 应都可设计成原电池， 只不过要求氧化反应和还原反应必须在两极上分别进行， 使与两极连 接的导线里，产生持续电流 ? 【难题巧解点拨】 例1 ：把a,b,c,d4 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，d 上产生大量气泡；a ，c 相连时，电流由c 经导线流向a ； b 、d 相 连时，电子由d 经导线流向b ，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为 （） A.a > b > c >d B.a > c > d > b C.c >a > b > d D.b > d > c > a 分析：根据原电池原理，较活泼的金属为负极，被氧化溶解； 相对不活泼的金属为 正极，冒气泡或析出金属?电子由负极经外电路流向正极，电流方向与电子方向相反等进行 分析：根据构成原电池的条件必须同时满足： （1）要有活泼性不同的两个电极 .（2）要 有 电解质溶液.（3）要有导线，能形成闭合回路? 用此条件进行判断：在 A 中两个电极的金属相同，不符合条件，在 （D ）中没有电解质溶 液，乙醇是非电解质.故只有B C 符合条件 答案：BC 例3:银锌电池是广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为: 2Ag+Z n( 0H)2 三 Ag 2O+Zn+2HO 此电池放电时， 负极上发生反应的物质是 () A.Ag B.Z n(0H)2 C.Ag 2O D.Z n 分析：根据原电池工作原理，负极上发生氧化反应 .元素化合价会升高，所以在放电过 程中被氧化的是 Zn,即Zn 为负极. 答案：为D 【命题趋势分析】 常考知识点： 1. 原电池的概念、工作原理 2. 电极反应和电池反应 乙醉 E A 山嵐礙液 C
《原电池》教学设计案例 武汉市第十二中学韩金山 一、设计思想 “高中化学课程应有利于学生体验科学探究的过程，学习科学研究的基本方法，加深对科学本质的认识，增强创新精神和实践能力”，新的普通高中化学课程标准要求教师必须更新原有的教育观念、教育模式和教学方法，注重高中化学教学中的“引导—探究—发现”教学模式的实施，培养具有独立思考能力以及强烈的创新意识等综合素质的人才。 “发现法”作为一种教学方式，无论是教学过程，还是教学目标，更多关注的是学生的学，这种意义下的“发现学习”，以学生的自主探索、合作学习、科学探究为主要特征，学习过程中，学生在原有的认知基础上，其元认知、动机、行为都能得到积极有效的参与。本堂课教学设计充分体现“发现式”课堂教学模式。 二、教材分析 本册教科书的主要任务是带领学生学习化学反应的基本原理，认识化学反应中能量转化的基本规律，了解化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用。而本节内容则以必修II第二章第二节《化学能与电能》所涉及的原电池常识为基础，通过进一步分析原电池的组成和探究其中的原理，引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念，恰能很好地全面体现本册教材的目标特点。同时教师还须把握好教学深度，只要求学生能写出相关的电极反应式和电池反应式，对化学的研究和应用只需有一个概貌性的认识即可。 三、学情分析 这一节内容是以必修II第二章第二节“化学能与电能”为基础，是对必修II基础的加深和提高，在化学必修II中，学生对于原电池已经学习了相关的知识，只是很浅显，只是要求能够举例说明原电池中化学能和电能的转化关系及其应用，而在选修IV中则应使学生从微观层面对原电池和原电池的原理有个更加深刻的认识和理解。 四、三维目标 ●知识与技能： 1．使学生进一步认识原电池，理解原电池原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。 2．会设计简单的原电池。 ●过程与方法： 1．通过生活情境的创设，认识到电及电池对现代人类生活的不可替代作用。 2．通过实验探究认识盐桥的作用，进而深入理解原电池的结构和工作原理，增长实验操作的技能。 3．通过讨论、探究与归纳，掌握原电池的结构和工作原理，知道半电池、内电路、外电路等概念。 ●情感态度与价值观： 通过质疑、提问、假设、验证等系列的探究活动，体验其中的困惑与快乐，强化科学探究的意识和方法，培养科学
第9讲原电池原理及其应用 知识要点实例 概念将化学能转变为电能的一种装置叫做原电池 自发的氧化还原反应：实质将化学能转变为电能 构成前提必须是能发生自发的氧化还原反应 构成条件 1．活动性不同的两种金属（或一种金属，一种为能 导电的非金属）作为两个电极 2．两个电极必须以导线相连或直接接触 3．电极插入电解质溶液中形成闭合回路 电极构成 负极 电子流出的一极．通常为活泼性较强，易失电 子的金属 负极：Zn片 正极 电子流入的一极．通常是活泼性较弱的金属或 非金属导体 正极：Cu片 电流方向 电子由负极流向正极，电流方向是由正极流向 负极（与电子流向相反） 电子流向：由Zn→导线→Cu 电流方向：由Cu→导线→Zn 电极反应 负极电极失去电子，被氧化，发生氧化反应 正极 电极上得到电子，发生还原反应（一般是溶液 中易得电子的物质发生还原反应） 总反应方程式 正极、负极分别发生的氧化反应和还原反应综 合起来得到总式 应用 1．制多种电池 2．形成原电池，加快反应速率 3．根据原电池原理保护金属不受腐蚀 如：干电池、蓄电池、高能电池等． 制取氢气时，锌中滴一些硫酸铜溶 液，使反应速率大大增强； 如铁铜连接处于电解质溶液中，铜 受到保护，不易腐蚀 1、金属腐蚀的定义：金属或合金与接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程． 2、金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程． 3、金属腐蚀的种类：化学腐蚀与电化学腐蚀． 电化学腐蚀（吸氧腐蚀）化学腐蚀 条件 不纯金属或合金与电解质 溶液接触构成微小原电池 金属跟接触物质（多为非电解质） 直接反应 现象有微弱电流产生无电流产生 结果 活泼金属被腐蚀 较不活泼金属得到保护 各种金属都有可能被腐蚀 实例 负极： 正极： 2Fe+3Cl2=2FeCl3（某些工厂） 本质金属原子失去电子被氧化而损耗 联系两种腐蚀同时发生，但电化腐蚀较化学腐蚀普遍，钢铁以吸氧腐蚀常见 金属 的 防护 ①改变金属内部结构，如制成不锈钢；②在金属表面覆盖保护层，如电镀、 涂油、喷漆、搪瓷、镀氧化膜（致密），目的使金属制品与周围物质隔开； ③电化学保护法（被保护金属作为原电池的正极或电解池的阴极） 4 钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的对比
Cu 福建省漳州市芗城中学高二化学 原电池的工作原理教案 【知识与技能目标】 了解原电池的工作原理，能写出其电极反应和电池反应方程式。 【过程与方法目标】 通过进行化学能转化为电能的探究活动，体验原电池的工作原理，熟练书写电极反应和电池反应方程式。 【情感态度与价值观目标】 通过化学能与电能相互转化关系的学习，使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献，体会能量守恒的意义。学会利用能源与创造新能源的思路和方法，提高环保意识和节能意识。 【教学重点】 了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。 【教学难点】 原电池的工作原理，从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。 课时安排：2课时 【教学过程】 【引入】 电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？我们这节课来一起复习一下有关原电池的相关内容。 【板书】原电池的工作原理 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) 【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↑
2021届高考化学一轮复习专项测试专题十二 考点一原电池原理及其应用（3） 1、将反应2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，能达到目的的是( ) 2、人工光合系统装置（如图）可实现以CO2和H2O合成CH4。下列说法不正确的是( ) A．该装置为原电池，且铜为正极 B．电池工作时，H+向Cu电极移动 C．GaN电极表面的电极反应式为：2H2O－4e-=O2+4H+ D．反应CO2+2H2O 光照CH4+2O2中每消耗1mol CO2转移4mol e- 3、某同学按下图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当 SO从右向左通过交换膜移向A极。下列分析正确的是( ) K闭合时，2- 4
A. 溶液中c (2A ＋)减小 B. B 极的电极反应：2B 2e =B －＋－ C. Y 电极上有2H 产生，发生还原反应 D. 反应初期，X 电极周围出现白色胶状沉淀 4、由W 、X 、Y 、Z 四种金属按下列装置进行实验。下列说法不正确的是( ) 装置 现象 金属W 不断溶解 Y 的质量增加 W 上有气体产生 A.装置甲中W 作原电池负极 B.装置乙中Y 电极上的反应式为2+-Cu +2e =Cu C.装置丙中电流由Z 流向W D.四种金属的活动性强弱顺序为Z>W>X>Y 5、流动电池是一种新型电池。其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为Cu ＋PbO 2＋2H 2SO 4=CuSO 4＋PbSO 4＋2H 2O 。下列说法不正确的是( )
《原电池》教学案例与反思 高二化学组邹欢如 一、教材分析 《原电池》这节教材以学生熟悉的实验（金属与酸反应）为基础，从能量转化角度来引出这种实现化学能转化为电能的装置——原电池装置。根据此原电池原理制成的各种电池在现代工农业生产、科学实验、日常生活中存在广泛的应用，进一步挖掘原电池原理和组成条件，来解决金属的腐蚀和防护的重要意义。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。 二、教学目标 1.知识与技能目标：使学生理解原电池原理，掌握构成原电池条件，能正 确判断电池的正负极以及书写半电极反应式。 2.过程与方法目标：培养学生的实验操作能力、观察能力、科学的学习方 法和培养学生创造性思维与探究能力，以及提出问题、分析 问题、解决问题的能力。 3.情感态度与价值观目标：通过学生小组探究实验活动，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。 三、设计思路 实验引入：两种金属靠在一起放到酸中的异常现象，引导学生开展第一个探究性实验：铜线上气泡是如何形成的？设计实验实现化学能到电能的转化？学生通过阅读课本得到启发，设计、动手实验探讨原电池原理。然后开展第二个探究性实验：通过提供材料，让学生设计实验方案，分组讨论、得出最佳方案，实验探讨构成原电池的条件。最后开展第三个探究性实验：利用所学知识，根据现有材料，制作水果电池，让学生体验学习化学乐趣。 具体流程如下： 教师
学生 四、教学准备 实验准备：电流计，铜片、铁片、锌片、碳棒、干电池、稀硫酸、硫酸铜溶 液、无水乙醇、蒸馏水、导线、烧杯、塑料棒、葡萄（或小西 红柿等水果）。 教具准备：投影仪、幻灯片、制作铜锌原电池工作原理的模拟动画（多媒体放映设备） 五、教学过程
高考化学考点解析全程复习考点：原电池原理及应用1．复习重点 1．原电池的电极名称及电极反应式， 2．对几种化学电源的电极反应式的认识和书写， 3．原电池原理的应用。 4．其中原电池原理及有关计算是高考的命题热点。 2．难点聚焦
[分组实验] [1]锌粒放入稀硫酸中 [2]铜片放入稀硫酸中 [3]锌粒放在铜片上一起浸入稀硫酸中 [4]锌粒、铜片用导线连在灵敏电流计上 [5]用干电池证明[4]的正负极动手实验 描述现象 分析讨论 现象解释 培养学生的动手能力、敏锐 的观察力，提高学生分析、 解决问题的能力，严密的逻 辑推理能力 [多媒体动画模拟] 锌、铜原电池原理学生观察、分析、填 表 变微观现象为直观生动，便 于学生掌握
[多媒体动画模拟]原电池 组成实验装置的改变： a、溶液相同，电极变 化： b、电极相同，溶液变 化： c、断路： 思考：原电池装置构 成必须具备哪些条 件？ 培养学生类比，归纳、总结 的自主学习的能力 [板书]原电池组成条件： （-）较活泼的金属 （a）电极 （+）较不活泼的金属或 非金属 （b）电解质溶液 （c）闭合回路 培养学生分析问题的能力 从以上讨论的原电池装置中我们来总结一下： 原电池原理
3．例题精讲 1．确定金属活动性顺序 例1．（1993年上海高考化学题）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C 的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（） A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C
高中化学教学案例——《原电池》课堂教学设计 高县中学李诗平 1、分析本节内容的地位和作用 本节内容为高中化学新课程(人教版)选修4的第四章电化学的重要内容之一。该内容学生在必修2已有一定的了解，本节是该内容的加深，主要是增加了一个盐桥内容。掌握本节知识，对指导学生了解生活中电池使用原理、金属腐蚀和防护，研究探索发明新电池有重要意义。 2、了解学情 已有基础：对原电池原理有初步认识；具有一定的实验探究能力。 局限认识：氧化剂和还原剂只有接触才可能发生氧化还原反应。 发展方向：通过实验活动对原电池原理形成完整认识，提高探索解决问题的能力。 3、明确教学目标 知识与技能：深入了解原电池的工作原理。对原电池的形成条件有更完整的认识。学会书写电极反应式和电池总反应。能根据反应设计简单的原电池。 电池的设计活动，感悟科学探究的思路和方法，过程与方法：通过Pb-CuSO 4 进一步体会控制变量在科学探究中的应用。 情感态度与价值观：通过设计原电池，激发学生学习兴趣，激发学生利用所学知识为国家作出贡献，感受原电池原理应用于化学电源开发的关键作用。 4、研究教学重点和难点 教学重点：原电池工作原理和形成条件 教学难点：氧化还原反应完全分开在两极（两池）发生及盐桥的作用。 5、确定教学方式与教学手段 以“教师启发引导，学生实验探究，自主分析设计”的学习方式学习。在教师引导下，通过学生不断深入认识原电池原理和形成条件，最终实现知识和能力上的跨越。 6、教学设计过程和意图 （1）情境导课：让学生举一些手机、电子表等新型电池例子。联系生活，吸引学生注意力，唤起学生学习欲望。
（2）回顾原电池：复习基本概念，温故而知新。 学生回忆原电池的有关内容，调动学生思考，回忆概念为后期探究作准备。 板书（便于学生直观记忆、理解掌握）： 1．概念 2．电极名称 3．构成条件 4．原电池工作原理（课件展示微观过程） （3）设计原电池：（板书） 活动一、依Pb+CuSO 4=PbS0 4 +Cu反应，自主设计原电池。纸上谈兵重温原电池原 理。 活动二、学生分组实验探究此原电池反应。实践出真知，培养学生实验动手操作能力。 活动三、成果展示：学生写出有关电极反应方程式，进行练习。 活动四、学生总结单池原电池的设计思路，形成整体思维模式。 活动五、学生评价原电池：电流不稳，引出新发明。 （4）改良原电池：（板书）启发分析电流不稳定的原因，引导双池原电池的设计思路，学习课本知识，按实验小组发放盐桥，重新实验。探讨盐桥的作用。能力提升到一个新的层次。 （5）盐桥的作用：（板书）教师启发引导学生理解掌握。 1．补充电荷。 2．使装置形成闭合回路。 3．提高了能量转化率。 （6）结尾的设计：学生谈谈学习本节的感受，情感表达及分享。 总体设计思想：在课程实施过程中，学生亲手实验，观察现象，提出疑问，自主解答，自主设计，合作评价。在自主提问的过程中推动课的进程，旨在培养学生的动手能力、问题意识，学会实验，学会提问、学会探究、学会设计、学会合作、学会评价。
《原电池原理及其应用》教案 教学目标 ●知识目标： 1. 使学生理解原电池的化学原理 2．掌握正负、极的判断、电极反应的书写及构成原电池的条件 3．常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池 ●能力目标： 1.培养学生的探究精神和从实践到理论的科学总结方法。 2.培养观察能力。 3.培养实验设计能力。 ●德育目标：增强环保意识和节能意识。 教学重点、难点 ●重点：原电池的化学原理。 ●难点：原电池装置的科学设计。 教学方法 启发式、实验探究法 实验――观察――思考――讨论――总结 教学用品 铜片、锌片、碳棒、稀硫酸、乙醇、电流计、检流计、导线、烧杯、桔子、干电池等 教学过程设计 【引入】水果电池（橙子） 这说明我们刚才的装置就相当于一个小电池，为什么橙子和金属片能 组成一个小电池呢？让我们带着这个问题，一起走进原电池的世界。【板书】第四节原电池的原理及其应用 【投影】下面请同学们根据屏幕的提示，完成这几组实验： 【实验探究】学生分组实验 【提问】解释 A.B.C的现象。 【引导】A.B.C的现象我们容易理解， D 实验中，我们看到铜片上有气泡存在。 说明 H＋得到了电子，那么，H＋得到的电子从哪里来？是铜提供的吗？ Zn Zn C B A D Cu 稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸 Cu
【回答】电子不是铜提供的，铜是氢后金属，活动性比氢弱，不能置换氢气。 所以 H+ 得到的电子，不是来自铜，只能来自锌。 【设问】锌传递电子是通过溶液还是导线呢？ 【讲述】比较C、D,可以知道电子不是从溶液中传递的，只能是沿着导线传递给铜的。 【过渡】这只是我们的推断，大家能想办法印证它吗？ 【引导】电流计。 【学生活动】分组实验 【设问】大家一起告诉我，我们的推断正确吗？ 【引导】实验印证了我们的推断，从电流计指针的偏转我们可以知道装置中产生了电流，从物理学上我们已经知道，电流的产生都是由于其它形式的 能量转化成了电能，这个装置把锌和硫酸反应的化学能转变成了电能， 象这样能够把化学能转化成电能的装置，我们称之为原电池。 【投影】原电池概念 【板书】一.原电池： 1．概念 【设问】原电池是将化学能转化成电能的装置。是不是任何化学反应的能量都能转化成电能呢？不是。确切地说，原电池是将氧化还原反应中的化学 能转化成电能的装置。 【引导】现在我们来分析原电池装置，电池都有两个电极，分别是什么呢？【回答】正极和负极。 【引导】物理上两极的规定和电子流向之间有什么关系？ 【回答】电子流出的一极称为负极，电子流入的极称为正极 【投影】负极：电子流出的极 正极：电子流入的极 【引导】那刚才的原电池两极谁正谁负呢？ 【回答】锌作负极，铜作正极。 【设问】负极流出的电子是由锌失去的，那负极的锌失去电子发生了什么反应？【回答】负极-----氧化反应 【设问】那么正极上H＋得到电子发生了什么反应？ 【回答】正极-----还原反应 【讲述】我们也根据这些过程来判断原电池的两个电极，从电子流向的角度判断：电子流出的是负极，电子流入的是正极。从氧化还原的角度判断：发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极。 其实这些判断方法我们依据的都是两极上的这两个反应 对原电池，这种表示两个电极上电子得失过程的式子称为电极反应式。【投影】电极反应负极：Zn －2e－＝Zn2＋（氧化反应） 正极： 2H+ + 2e－＝H2↑（还原反应） 【讲述】这两个电极反应的总结果就是锌和H+的氧化还原反应 【投影】原电池的总反应方程式Zn ＋2H+ = Zn 2＋＋H2↑ 【讲述】把锌片直接放入稀硫酸中，就是发生了该反应，在这个铜锌原电池中发生的依然是该反应，不同的是，现在氧化反应和还原反应是在两个电 极上发生，这就将电子的直接传递转化为沿导线的定向传递，从而形成 了电流，所以说原电池是把氧化还原反应的化学能转化成了电能。
《原电池原理》的教学设计案例 一、教学目标 知识技能：了解化学能转变为电能对现实生活的重大意义。形成原电池的概念，掌握原电池的工作原理和构成原电池的条件。 过程方法：通过原电池的原理，简单电极反应式和形成条件的学习，培养学生提出问题，自主探究，评价反思的能力。 情感态度：通过对原电池原理及形成条件的探究，让学生在学习过程中体验提出假说并验证假说的科学探究过程。 二、学情分析 本节课是学生在学习了金属及其化合物、氧化还原原理和电解质知识之后的一次非常重要的综合升华，对学生思维能力的训练是必修阶段化学教学的制高点。由于课时的限制学生在必修阶段对上述知识的掌握应该是不够到位的，给这节课内容的教学带来了不小困难，同时这节课本身也属于高中知识的难点，学生的逻辑能力，抽象思维的层次还没有达到要求，所以，想要更好的实现教学目标，教师在课堂的设计和组织上要多花点心思。 三、设计思想 建构主义学习理论认为：学习者与学习材料不断的交互作用，主动地获得知识的过程是认识的基本过程，也是由实践的感性认识→归纳总结后的理性认识→应用于实践的具体方法的飞跃过程。基于这一思想，结合知识本身的逻辑顺序和学生认知的心理发展顺序，教师应努力的创设生动活泼的学习情景，激发学生的学习热情，提供一定的学习手段，引导学生参与探究，自主归纳。 四、教学组织的基本策略和方法 1、情景创设：根据学生已有的氧化还原、离子方程式、金属和酸反应的知识，通过实验演示锌、铜分别和稀硫酸的反应，以及锌、铜用导线连接之后现象的差异，当学生无法用头脑中已有的知识经验去同化解决新问题时就会自然的产生认知冲突。 2、实验探究；当学生有了学习的愿望，就会急切的对问题提出猜想，这个时候学生不是被动的知识接受者，而是主动的实验探究者，通过自身努力进行交流、合作，完成对猜想的验证，形成对新信息的重新建构，实现对原有经验的加工和改造。 3、总结归纳：在亲身经历的基础上，需要对所有获得的新信息，取得的新经验进行取舍和配置，要在一系列的实践工作的探究之后归纳出一至两点对解决问题相关的结论和方法，共同讨论，辨别，形成对探究问题的客观反应。 4、实践评价：通过学生的亲身实验经历，获得对知识、方法的正确评价。 五、教学过程实录 [实验引入]：将锌片和铜片同时平行插入稀硫酸中，观察现象。 现象：锌片上出现气泡，铜片无现象。 师：请同学完成离子方程式:Zn+H2SO4。 一位同学上台板书：Zn+2H+=Zn+H2↑ [回顾思考]①该反应伴随怎样的能量变化？ ②该反应是氧化还原反应吗?若是，电子是如何转移的？ 学生：①放热反应。化学能→热能
学科：化学 教学内容：原电池原理及其应用 【基础知识精讲】 以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理：负极发生氧化反应，正极发生还原反应.紧抓这个基本原理去解决各种类型的原电池问题. 【重点难点解析】 重点：①原电池原理； ②金属的腐蚀原理与防护. 难点：金属的电化学腐蚀与防护. 1.正确判定原电池 2.原电池正极和负极的确定 (1)由两极的相对活泼性确定. (2)由电极现象确定.通常情况下，在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成，电极的质量不断增加或不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极. 3.原电池工作原理：以Cu-Zn原电池为例.
负极(锌板)：Zn-2e=Zn2+被氧化，锌板不断溶解； 正极(铜板)：2H+2e=H2↑被还原，表面置出气泡. 电子流动方向：负极(Zn)经导线正极(Cu). Cu-Zn原电池发生的总反应跟锌和酸的反应是一致的，但电子却经外接导线发生迁移，形成持续的电流，使化学能转化为电能. 构成原电池的反应必须能自发地进行氧化还原反应.从理论上讲，任何一个氧化还原反应都可设计成原电池，只不过要求氧化反应和还原反应必须在两极上分别进行，使与两极连接的导线里，产生持续电流. 【难题巧解点拨】 例1：把a,b,c,d4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，d上产生大量气泡；a，c相连时，电流由c经导线流向a；b、d相连时，电子由d经导线流向b，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为( ) A.a＞b＞c＞d B.a＞c＞d＞b C.c ＞a＞b＞d D.b＞d＞c＞a 分析：根据原电池原理，较活泼的金属为负极，被氧化溶解；相对不活泼的金属为正极，冒气泡或析出金属.电子由负极经外电路流向正极，电流方向与电子方向相反等进行推断可得： a＞c＞d＞b 答案为B. 例2下列装置能够组成原电池，产生电流的是( ) 分析：根据构成原电池的条件必须同时满足：(1)要有活泼性不同的两个电极.(2)要有电解质溶液.(3)要有导线，能形成闭合回路. 用此条件进行判断：在A中两个电极的金属相同，不符合条件，在(D)中没有电解质溶液，乙醇是非电解质.故只有B、C符合条件 答案：BC 例3：银锌电池是广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为： 2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+2H2O 此电池放电时，负极上发生反应的物质是( ) A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn 分析：根据原电池工作原理，负极上发生氧化反应.元素化合价会升高，所以在放电过程中被氧化的是Zn，即Zn为负极. 答案:为D 【命题趋势分析】 常考知识点： 1.原电池的概念、工作原理 2.电极反应和电池反应 3.原电池原理的应用