河北省石家庄市复兴中学高中化学选修四：4-1原电池学

Cu ×第四章电化学基础第一节原电池一、探究目标体验化学能与电能相互转化的探究过程二、探究重点初步认识原电池概念、原理、组成及应用。

三、探究难点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)实验步骤现象1、锌片插入稀硫酸2、铜片插入稀硫酸【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。

第一节原电池●课标要求1．体验化学能与电能相互转化的探究过程。

2．了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

●课标解读1.通过实验体验由化学能转为电能的探究。

2．掌握原电池的工作原理。

3．能正确书写电极反应和电池反应方程式。

●教学地位本节内容则以必修2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，恰好很好地全面体现本册教材的目标特点。

是本章重点内容之一。

●新课导入建议某化学兴趣小组为了体验水果电池电流的存在进行了下列实验。

用橘子一个，铝片和锌片各一片，电灯泡一个，按图连接好。

在实验前，先用砂纸擦去金属表面的氧化膜，实验时保持两金属插在橘子上不能直接接触。

你知道在上述水果电池中，电流的强弱与两极的距离有什么关系吗？影响电流的因素还可能有哪些呢？【提示】距离越近，电流越大。

另外，电流大小还与两金属片宽度以及两电极金属性相对强弱等因素有关。

●教学流程设计课前预习安排：(1)看教材P71～72页，填写【课前自主导学】中的“知识1，原电池”，并完成【思考交流1】； (2)看教材P72页，填写【课前自主导学】中的“知识2，原电池的设计”，并完成【思考交流2】。

⇒步骤1：导入新课、本课时教材地位分析。

⇒步骤2：建议对【思考交流】1、2多提问几个学生，使80%以上的学生都能掌握该内容，以利于下一步对该重点知识的探究。

⇓步骤6：师生互动完成“探究2”，可利用【问题导思】中的问题由浅入深地进行。

建议教师除【例2】外，再变换一下 ⇓步骤7：教师通过【例2】和教材P72页讲解研析“探究2”中的问题进行总结。

⇒步骤8：在老师指导下由学生自主完成【当堂双基达标】中的4题，验证学生对探究点的理解掌握情况。

⇒步骤9：先让学生自主总结本课时学习的主要知识，然后对照【课堂小结】以明确掌握已学的内容。

安排学生课下完成【课后知能检测】。

第四章电化学基础章前概述本教科书的第一章着重研究了化学反应与热能的关系，本章着重研究化学反应与电能的关系，二者都属于热力学研究的范畴。

电化学是研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学，它的应用十分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等。

因此本章知识有利于学生们了解电化学反应所遵循的规律，知道电化学知识在生产、生活和科学研究中的作用。

同时，本章还设计了一些有趣的实验和科学探究活动，这有利于学生增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。

本章包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四部分内容。

学生在必修化学2中学习了由锌片、铜片和稀硫酸溶液组成的简单原电池，初步了解了原电池原理。

在本章第一节中将学习带有盐桥的较复杂的原电池，进一步认识原电池的构成和反应原理，了解设计原电池、选用正、负电极的原则。

化学电源学生在必修化学2中对于化学电池的原理和应用，已有了初步的了解，本章在电池选用的标准，以及在一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理方面，均有所拓宽和加深。

电解池教科书以CuCl2溶液的电解为例，介绍了电解的原理。

由于课程标准不要求介绍电极电势、分解电压等概念，因此这里只是简单地说明电解的产物，而不能定量地分析电解过程中什么离子能参与放电。

在电解原理的应用中，教科书简单地介绍了电解饱和食盐水制取烧碱、氯气和氢气，电镀，铜的电解精炼以及电冶金制取活泼金属的知识，目的是拓宽学生的知识面，开拓他们的科学技术视野。

关于金属的电化学腐蚀与防护，教科书阐述了金属腐蚀造成的严重危害，指出金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。

这里着重讨论了电化学腐蚀的机制，阐述了析氢腐蚀和吸氧腐蚀的反应原理，指出金属电化学腐蚀的本质是金属表面形成了微型原电池，使金属失去电子而被氧化。

同时指出，人们根据对金属电化学腐蚀本质的认识，发明了防护金属电化学腐蚀的方法，并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。

选修四第四章电化学基础专项训练限时练满分100 时间：45分钟班级：_____ _____组_____号姓名：____________ 分数：__________第Ⅰ部分一、写出本节课有关内容第Ⅱ部分题组1 原电池工作原理1.为将反应2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)( )2.日常所用的干电池，其电极分别为碳棒(上面有帽)和锌(皮)，以糊状NH4Cl和ZnCl2作为电解质溶液(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应可简化为Zn－2e－===Zn2＋、2NH＋4＋2e－===2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋结合)，根据上面叙述判断下列说法正确的是( )A.Zn为正极，碳为负极B.负极反应为2NH＋4＋2e－===2NH3↑＋H2↑C.工作时电子由碳极经外电路流向锌极D.长时间连续使用时，内装的糊状物可能流出腐蚀电器题组2 新型电池的结构与原理3.据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是( )A.锌为正极，空气进入负极反应B.负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2OC.正极发生氧化反应D.电解液可以是强酸也可以是强碱4.燃料电池的基本组成为电极、电解液、燃料和氧化剂。

此种电池的能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右)，产物污染也少。

下列有关燃料电池的说法错误的是( )A.上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质B.氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用C.乙醇燃料电池的电解液常用KOH溶液，该电池的负极反应为C2H5OH－12e－===2CO2↑＋3H2OD.甲烷碱性燃料电池的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－5.LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。

4.1《原电池》限时训练时间：40分钟分值100分班级：_____ _____组_____号姓名：____________ 分数：__________第Ⅰ部分一、写出本节课有关内容第Ⅱ部分1．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是( )2．根据原电池的有关知识，下列反应不能用于原电池的是( )A．2H2＋O2点燃,2H2OB．2CH3OH＋3O2点燃,2CO2＋4H2OC．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑D．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O3．100 mL浓度为2 mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是( )A．加入适量的6 mol/L的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液4．X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下化学反应：(1)水溶液中X＋Y2＋===X2＋＋Y；(2)Z＋2H2O(冷水)===Z(OH)2＋H2↑；(3)M、N为电极，与N盐溶液组成原电池，电极反应为M－2e－===M2＋；(4)Y可以溶于稀硫酸中，M不被稀硫酸氧化。

则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是( )A．M<N<Y<X<Z B．N<M<X<Y<ZC．N<M<Y<X<Z D．X<Z<N<M<Y5．下图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下：实验后的记录：①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子流动方向为Zn―→Cu④Cu极有H2产生⑤若有1 mol电子流过导线，则产生的H2为0.5 mol⑥正极反应式：Zn－2e－===Zn2＋卡片上的描述合理的是( )A. ①②③ B．③④⑤C．④⑤⑥ D．②③④6．控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。

4。

1《原电池》教学案班级姓名________组____号【学习目标】1、掌握原电池的工作原理和构成要素2、掌握正负极的判断和电极反应式的书写【重点难点】重点：原电池的工作原理和构成要素难点：正负极的判断和电极反应式的书写【学情分析】历年考题中，原电池以主观题或客观题的形式出现，学生掌握较好，此考点应加大习题量【导学流程】自主学习一、回顾旧知氧化还原反应的本质：电流的产生：二、基础知识感知原电池1．概念：原电池是将________________________的装置.2。

原电池的构成要素:3．工作原理4．原电池电极的判断负极正极（1）电极材料（2)电子的流向（3）电流的流向（4)电解质溶液中阴、阳离子迁移方向(5)电极反应类型（6）反应现象［例1］用Zn、Cu 片和稀H2SO4 组成的原电池,形成电流后，下列说法中正确的是（)A．锌片是正极,铜片上有气泡产生B．电流从锌片经硫酸溶液流向铜片C．c（H2SO4）保持恒定D．溶液的pH 升高［例2]用铜片、银片、Cu （NO3)2溶液、AgNO3 溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3 的U 型管）构成一个原电池.以下有关该原电池的叙述正确的是( ）①在外电路中，电子由银电极流向铜电极；②正极反应为:Ag＋＋e －===Ag；③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作；④将铜片浸入AgNO3 溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同。

A．①②B．②③C．②④D．③④三、探究问题5.原电池原理的应用1〉比较金属活动性强弱(1）在原电池中，活泼金属作___极，发生______反应；不活泼金属作___极，发生______反应。

(2）电子由__极流向__极,由_____金属流向________金属，而电流方向与电子流向恰好相反。

2>原电池对反应速率的影响形成原电池时反应速率比直接接触的反应速率快，如粗锌与稀硫酸反应产生H2 的速率快,因为锌、杂质金属与稀硫酸形成了原电池.在锌与稀硫酸反应时，向稀硫酸中加入少量CuSO4,也同样会加快产生H2 的速率，因为锌、铜(铜单质是锌与Cu2＋反应生成的)与稀硫酸形成了原电池。

4.1《原电池》限时练满分100 时间：45分钟班级：_____ _____组_____号姓名：____________分数：__________第Ⅰ部分一、写出本节课有关内容第Ⅱ部分一、单项选择题(每小题5分，共50分)1．将锌片和银片接触放入相同物质的量浓度的下列溶液中，反应一段时间后，溶液质量减轻的是（）A．氯化铝B．硫酸铜C．硝酸银D．稀硫酸2．理论上不能设计为原电池的化学反应是( ）A．CH4(g）＋2O2(g）错误!CO2（g）＋2H2O（l) ΔH〈0B．HNO3（aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O（l）ΔH〈0 C．2H2（g)＋O2（g)错误!2H2O（l) ΔH<0D．2FeCl3(aq)＋Fe（s)===3FeCl2(aq) ΔH<03．根据下列事实：（1)A＋B2＋===A2＋＋B；（2）D＋2H2O===D （OH）2＋H2↑;(3）以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池,电极反应为E2＋＋2e－===E，B－2e－===B2＋，由此可知A2＋、B2＋、D2＋、E2＋的氧化性强弱关系是（）A．D2＋>A2＋〉B2＋〉E2＋B．A2＋〉B2＋>D2＋〉E2＋C．D2＋>E2＋〉A2＋>B2＋D．E2＋〉B2＋>A2＋〉D2＋4．下列叙述正确的是( ）A．反应AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，可以设计成原电池B．Zn和稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率C．把Fe片和Cu片放入稀硫酸中，并用导线把二者相连,观察到Cu片上产生大量气泡,说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化D．Zn－Cu原电池工作过程中，溶液中H＋向负极作定向移动5。

如下图所示,把A、B插入C的溶液中，闭合电键K后电流仪G的指针会发生偏转，且B上有气泡产生，则A、B、C可能是以下的（）A．A Ag;B Fe；C HClB．A Cu；B Zn；C CuSO4C．A Zn；B 石墨; C H2SO4D．A 石墨；B Zn；C H2SO46．下列各装置能形成原电池的是（）7．有甲、乙两位同学，他们一起做了水果电池的实验，测得数据如下：实验次数电极材料水果品种电极间距/cm电压/mV1锌铜菠萝390 02锌铜苹果365 03锌铜柑橘385 04锌铜西红柿375 05锌铝菠萝365 06锌铝苹果345 0下列对于甲同学提出的问题，乙同学解释不正确的是( )①甲:实验6中的负极反应式如何写？乙：铝为负极,Al－3e－===Al3＋.②甲：实验1和实验5电流方向为什么相反?乙:实验1中锌为负极,电流由铜经导线流向锌；实验5中铝为负极,电流由锌经导线流向铝。