化学鲁科版必修2学案：专题讲座(二)原电池电极反应式的书写Word版含解析

第2课时化学反应为人类提供能量[课标要求]1．了解原电池的构成和工作原理。

2．知道构成原电池的条件。

3．了解化学能与电能的相互转化以及化学反应的其他应用。

4．了解常见的化学电源。

1．原电池是将化学能转化成电能的装置。

2．原电池的构成条件：(1)相对活泼性不同的两个电极。

(2)电解质溶液。

(3)形成闭合回路。

(4)能发生自发的氧化还原反应。

3．原电池工作原理口诀：原电池分两极；负极氧化正极还原；电子由负流向正；离子阳正阴向负。

4．原电池正、负极的判断：化合价升高→失去电子→发生氧化反应→负极；化合价降低→得到电子→发生还原反应→正极。

化学反应中的能量转化1．化学能转变为热能(1)化学反应的实质是旧化学键断裂、新化学键形成，当形成新化学键所释放的能量大于断裂旧化学键所吸收的能量时，化学反应会释放能量。

(2)放热反应：一些化学反应过程中产生的能量以热能的形式释放出来，该反应是放热反应。

(3)吸热反应：一些化学反应需要不断地吸收热能来维持反应的进行，该反应是吸热反应。

2．化学能与电能的转化(1)人们利用电池通过氧化还原反应将化学能转变为电能。

(2)电能也可转化为化学能，如：电解饱和食盐水。

3．化学能与光能的转化(1)物质燃烧时发光就是化学能转变为光能。

(2)绿色植物光合作用是把光能转变为化学能。

4．化学反应在其他领域中的应用(1)确定物质组成、结构。

(2)测定物质有关组分的含量。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)煤燃烧是化学能转化为热能的过程(√)(2)水电站把机械能转化为电能，而核电站把化学能转化为电能(×)(3)植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程(×)(4)动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程(×)(5)利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是光能转化为化学能的绿色方法(√)2．下列有关说法中正确的是()A．能量的转化是相互的B．物质在氧气中燃烧时，化学能只转化为光能C．植物的光合作用是将化学能转化为生物能D．旧化学键断裂所放出的能量大于形成新化学键吸收的能量时，反应放热解析：选A物质燃烧时，化学能不仅转化为光能，也转化为热能，故B项错误；光合作用是将光能转化为化学能，故C项错误；旧化学键断裂需要吸收能量，形成新化学键释放能量，故D项错误；能量的转化是相互的，如电能可转化为化学能，化学能也可转化为电能，热能可转化为化学能，化学能也可转化为热能等，故A项正确。

化学反应的利用——原电池教学设计一、设计思想本节课的教材选自鲁科版高一年级必修二第二单元《化学反应的利用》第二课时。

原电池是把化学能转化为电能的一种装置，也是化学与能源相联系的很关键的内容，这些知识不但能让学生大开眼界，而且还能让学生感受环境、能源与可持续发展的紧密，所以这部分学习内容要充分尊重也体现以学生为主体的教学理念，调动学生学习的主动性，着眼提高学生的科学素养和人文素养，让学生在探究学习的过程中感受化学学习的乐趣，体会化学学习与日常生产、生活的紧密联系，感悟可持续发展的理念和能源开发的重要性。

本节课的教学，我设计成教师引导学生探讨一个水果电池来引入原电池的内容，这样能激起学生对本节课的好奇心和学习兴趣，也创设教学情境。

本节课教师应特别注重与学生的沟通和交流，努力做好师生互动，增大学生的课堂参与度，让课堂成为学生自主合作设计和自主学习、自主探究的平台，发挥学生的主观能动性，也培养学生的学习能力。

本节课主体部分主要采用“问题引导—动画模拟探究实验—分析讨论—成果展示—得出结论”的学习方法，在实验探究中学习原电池的概念及构成条件、工作原理，让学生体验自主合作探究学习的乐趣所在。

本节的主要任务是带领学生初步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。

电化学是高中化学知识框架的重要组成部分，由于高二学习将会进一步介绍原电池的组成和工作原理，所以本节内容是今后进一步分析原电池的组成和探究其中的原理的基础，它是电化学学习的基础内容也是核心内容，在高考以及高二学业水平测试中占有重要地位。

学习本节内容，既可以加深对氧化还原理论的理解，又能用此原理去解释很多实际生活、工农业生产、科学研究中问题，学好本节知识具有重要的理论和现实意义，为后续较为深入地学习化学电源、燃料电池等打下基础。

三、学情分析由于本校这届学生的生源较差，学习能力一般，本班学生虽有一定化学学习热情，但知识基础比较薄弱，学生学习缺乏主动性和自觉性，加上高一的学生此前从来没有接触电化学部分知识的学习，没有一些相应的知识储备，对原电池的概念、组成条件以及电极反应式、电池反应的书写等相对比较陌生，可能在学习原电池装置上可能会存在较大的困难。

高一化学鲁科版必修2第二章第3节第2课时化学反应为人类提供能量一、教学目标（一）知识与技能目标1、掌握原电池的工作原理。

2、了解常见的电池及化学科学在能源开发和利用方面的重要应用。

3、了解化学能与其它形式能量的相互转化。

(二)过程与方法目标1、通过“活动·探究”原电池的工作原理培养学生的观察能力、实验探究能力和分析解决问题的能力。

2、利用追根寻源、资料在线等拓展性栏目开拓学生的视野。

(三)情感态度与价值观目标1、通过教材中活动栏目的设计，培养学生的探索精神和实事求是的科学态度。

2、提升学生对化学反应价值的认识，赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献。

二、教学重点、难点（一）知识上重点、难点原电池的工作原理。

（二）方法上重点、难点怎样将化学能转化为电能。

三、教学准备（一）学生准备收集身边的废旧电池，思考生活、生产中能量的来源及利用。

（二）教师准备1、教学媒体、课件；2、编制“活动·探究”活动报告及实验仪器和药品（铜片2片、锌片2片、石墨电极、200ml 稀硫酸、250ml烧杯、电流计、导线若干等）。

四、教学方法实验探究法，启发、讨论、对比五、课时安排 1课时六、教学过程锌与稀硫酸反应是什么反应？反应中电子是如何转移的？转移了几个电子？对于用单线桥表示电子转移的离子方程式，电子流动方向：负极流向正极电流流动方向：正极流向负极离子移动方向：阴离子向负极移动阳离子向正极移动【小结】我们把创意的想法转变为了现实，究的魅力。

【设问】在原电池中，铜片并没有参与反应，那么，铜片的作用是什么呢？能不能用其他材料代替铜片呢？（带着问题阅读第51页的“追根寻源”板书设计：化学反应为人类提供能量一、化学能转化为电能—原电池 1、定义 2、（-）Zn | H 2SO 4| Cu （+）原电池工作原理如右图 电子流向：负极流向正极 电流流向：正极流向负极离子移动方向：阴离子向负极移动阳离子向正极移动3、（-）Zn | H 2SO 4| Cu （+）原电池的形成条件4、电池的分类二、化学能转化为热能、光能三、不同形式能量之间的相互转化教学反思：本节课通过用双线桥分析锌与稀硫酸反应的电子转移情况回顾了氧化还原反应的有关知识，为探究原电池装置做好了铺垫，再通过用单线桥分析锌与稀硫酸反应的电子转移情况来引出学生提出的可以把电子的定向转移转化为电能的猜想，再进一步探究原电池装置并用实验验证。

高中化学学习材料唐玲出品一. 教学目的1、进一步具体认识“利用化学反应造福人类”2、掌握实验室制取氯气的方法，以及原电池的工作原理二. 教学重点、难点原电池的概念三. 知识分析（一）利用化学反应制备新物质：1、利用化学反应制备新物质的意义：①利用化学反应不仅能制备自然界中存在的物质，而且还能制备自然界中不存在的物质。

②利用化学反应制备所需要的物质，例如消毒剂ClO2的制备。

③通过改变材料的结构，提高其性能，扩大适用范围。

利用化学反应制备物质已成为保障人们物质需求的重要手段。

2、实验室里利用化学反应制取氯气：（1）试剂： MnO2和浓盐酸（2）原理： MnO2+4HCl（浓）△MnCl2+Cl2↑+2H2O该反应的氧化剂是MnO2，还原剂是HCl 。

思考：①浓盐酸在该反应是显示了 _______性和 ___________性。

②反应中，被氧化的氯化氢占参加反应的氯化氢的_________ 。

③根据反应物的状态和反应条件，实验室制氯气应选择哪些仪器？（解答：①还原；酸。

②1/2。

③略）（3）仪器：圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、导管、双孔塞、铁架台、铁圈、铁夹等。

（4）实验装置：问题：生成的Cl2中会混有什么气体？如何除去?解答：含有HCl及水蒸气。

气体的净化装置：先通入饱和食盐水中，再通入浓硫酸中。

气体的收集装置：向上排空气或排饱和食盐水。

问题：Cl2能否直接排入空气中？为什么？解答：不可。

Cl2有毒。

尾气的吸收装置：用NaOH 溶液吸收尾气。

【动脑动手】实验室中制取、收集纯净、干燥的氯气，请设计系列化成套装置。

你的装置图：（5）实验步骤：①组装成套装置：按照从下到上、从左到右的顺序。

②检验装置的气密性。

（如何检验？）③向有关仪器中加入化学药品，重新连接各仪器。

④通过分液漏斗向烧瓶中加入适量密度为1.19g/cm3的浓盐酸，缓缓加热，使反应进行。

注意：浓盐酸不要一次加得太多，要先少加，必要时再加；加热要缓缓进行，以减少HCl 的挥发，提高Cl2的纯度，节约盐酸。

原电池电极方程式的书写化学反应速率及化学平衡的图像问题(建议用时：40分钟)1．镁—次氯酸盐电池的工作原理如图，该电池总反应为Mg＋ClO－＋H2O===Mg(OH)2＋Cl －。

下列有关说法正确的是( )A．电池工作时，正极a附近溶液的pH将不断增大B．电池工作时，C溶液中的溶质是MgCl2C．负极反应式：ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－D．a电极发生还原反应，每转移0.2 mol电子，理论上生成0.2 mol Cl－A[放电时，正极反应为ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－，所以正极a附近溶液的pH将不断增大，A正确；根据电池总反应可知，C溶液中的溶质不含镁离子，故B错误；负极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2，故C错误；a电极发生还原反应，电极反应为ClO－＋H2O ＋2e－===Cl－＋2OH－，所以每转移0.2 mol电子，理论上生成0.1 mol Cl－，故D错误。

] 2．汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下： PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

根据此反应判断，下列叙述中正确的是( )A．Pb是正极B．PbO2得电子，被氧化－2e－===PbSO4C．负极反应是Pb＋SO2－4D．电池放电时，溶液的酸性增强C[从铅蓄电池的放电反应可以看出，放电过程中Pb失去电子变为Pb2＋，发生氧化反应，因而Pb是负极；PbO2得到电子发生还原反应，被还原；反应过程中消耗了H2SO4，使溶液的酸性减弱。

]3．某种“全氢电池”的工作原理如图所示。

下列说法错误的是( )A．右边吸附层中发生了氧化反应B ．负极反应是H 2－2e －＋2OH －===2H 2OC ．该电池总反应是H ＋＋OH －===H 2OD ．电解质溶液中Na ＋向右移动、ClO －4向左移动A [右边吸附层是电子流入的一极，为正极，发生了还原反应，故A 错误；左边吸附层为负极，发生氧化反应，电极反应是H 2－2e －＋2OH －===2H 2O ，故B 正确；负极反应是H 2－2e －＋2OH －===2H 2O ，正极反应是2H ＋＋2e －===H 2，该电池总反应是H ＋＋OH －===H 2O ，故C 正确；原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以电解质溶液中Na ＋向右移动、ClO －4向左移动，D 正确。

讲评拓展课2原电池电极反应式的书写、化学反应速率及化学平衡的图像问题1．了解常见化学电源的工作原理，能正确写出其电极反应式，培养“宏观辨识与微观探析”的化学学科核心素养。

2．了解化学反应速率及化学平衡图像的种类及解答技巧，培养“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。

电极反应与电池总反应的书写步骤、技巧以及注意事项1．电极反应式书写的一般步骤2．书写技巧(1)拆分法若已知电池的总反应方程式，先分析元素化合价，确定正、负极的反应物和生成物以及电子转移数目，将氧化还原反应拆分为氧化反应(负极发生氧化反应)和还原反应(正极发生还原反应)，根据电荷守恒、原子守恒配平，从而得出正、负极的电极反应式。

(2)加减法正极反应式加负极反应式等于总反应式，如果已知电池的总反应式，要求写出电极反应式，可以先写出较易写出的电极反应式，然后用总反应式减去较易写出的电极反应式，即可得出较难写出的复杂的电极反应式。

如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中，利用总反应式与易写的正极反应式得出负极反应式。

总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O正极反应式：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O负极反应式：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋3．注意事项(1)两电极得失电子数目相等。

(2)电极反应式常用“===”而不用“―→”表示。

(3)电极反应式中若有气体生成，需要加“↑”；而弱电解质或难溶物均以化学式表示，其余用离子符号表示。

(4)书写电极反应式时要保证电荷守恒、原子守恒，可在电极反应式一端根据需要添加H＋、OH－或H2O。

【典例1】现有以下两种乙醇(C2H5OH)燃料电池。

按要求回答下列问题。

(1)碱性乙醇燃料电池①碱性乙醇燃料电池中，电池的总反应为________________________，电极a上发生的电极反应为___________________________________________________。

（完整word）⼈教⾼中化学必修⼆第⼆章第⼆节原电池电极反应式的书写技巧原电池电极反应式的书写技巧原电池反应是在两极上分别发⽣氧化反应和还原反应，负极上的反应是活动性较强的⾦属电极被氧化或还原性较强的物质发⽣氧化反应，正极上的反应是氧化性较强的物质发⽣得到电⼦的还原反应。

初学原电池，总感到其电极反应很难写，原电池电极反应与⼀般的氧化还原反应的书写不⼀样，有它⾃⾝的书写⽅法和技巧。

但只要掌握规律，加强练习，还是可以写会的。

下⾯谈谈我书写原电池电极反应的⼀些体会：1.若知道电池总反应，根据总反应是两电极反应之和，若能写出某⼀极反应或已知某⼀极反应，由总反应减半反应可得另⼀极反应。

例如，铅蓄电池的总反应为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，已知负极反应为：Pb+ SO42—－2e—=PbSO4，则正极反应为：。

[分析] 由于电极反应⼀般写离⼦⽅程式，先将电池的总反应改写成离⼦⽅程式：Pb+PbO2+4H++2SO42—=2PbSO4+2H2O，由总反应减负极半反应可得：Pb+PbO2+4H++2SO42—－（Pb+ SO42—－2e—）=2PbSO4+2H2O－PbSO4，整理可得正极半反应为：PbO2+4H++SO42—＋2e—=PbSO4+2H2O。

若知道电池总反应：氧化剂＋还原剂+（某介质）==还原产物+氧化产物+（另⼀介质）根据总反应找出氧化剂和氧化产物、还原剂和还原产物，电极反应的总模式是：负极：还原剂－ne—=氧化产物正极：氧化剂＋ne—=还原产物其他参与反应的介质分⼦或离⼦，根据配平需要，添加在半反应的反应物或⽣成物中。

2.若电极反应产物是难溶性碱或盐时，负极上⼀般有阴离⼦参与反应，若为可逆电池，则正极上有同样的阴离⼦⽣成，电解液的浓度基本不变。

阳离⼦⼀般参与正极反应。

参加电极⾮氧化还原反应的阴、阳离⼦可依据电解液类型或反应产物确定。

例如，镍-镉蓄电池的总反应为：Cd+2NiO（OH）+2H2O=Cd（OH）2+2Ni （OH）2，要书写电极反应式，⾸先，应判断电解液类型，由产物可知，电解液⼀定为碱液，镉被氧化成Cd（OH）2，所以，负极有OH—参加反应。

第二章第二节化学反应与能量转化第二课时化学电池1.从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理。

2.能分析简单原电池的工作原理，能辨识原电池的构成要素。

并能设计简单的原电池。

原电池的工作原理和构成要素；原电池电极材料和电解质溶液的选择。

1.根据能量变化，可将化学反应分为和。

2.破坏化学键吸收的能量大于形成化学键释放的能量的反应为反应，反应物的总能量生成物的总能量。

3.破坏化学键吸收的能量小于形成化学键释放的能量的反应为反应，反应物的总能量生成物的总能量。

二、化学反应能量转化的重要应用——化学电池【观察思考】观察“简易氢氧燃料电池的实验”思考完成以下问题：（1）简易氢氧燃料电池是如何将化学能转化成电能的？（2）组装电池需要满足哪些基本条件？氢氧燃料电池中发生的反应为：。

氢分子中的氢原子在石墨电极上电子，氢气作为电池的；氧气分子中的氧原子在石墨电极上得到电子，氧气作为电池的；稀硫酸中存在的自由移动的离子起到的作用，导线起到的作用。

简易氢氧燃料电池能够给用电器提供电势差，是由于在两个石墨电极上有不同的物质——氢气和氧气。

【总结】1.原电池的基本工作原理是和分别在两个不同的区域发生氧化反应和还原反应，并通过形成闭合回路产生电流。

其中，在负极上电子，是负极反应物；在正极上电子，是正极反应物；电极材料（如石墨电极）通常是。

此外，还要有能传导电荷的作为离子导体；而导线则作为，起到传导电子形成闭合回路的作用。

2.原电池的构造：（1）；（2）；（3）；（4）；【交流研讨】生活中平常使用的 5 号电池或7 号电池都是锌锰干电池。

锌锰干电池分为酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池两种。

酸性锌锰干电池的组成如图所示。

请根据原电池原理和构造思考以下问题。

在酸性锌锰干电池中，负极反应物是，正极反应物分别是。

负极材料是，正极材料是。

离子导体是。

【活动探究】小组合作，根据要求设计一个简单的原电池（1）尝试分析如图2-2-12 所示的原电池的工作原理。