下面是小编整理的20篇化学原电池教案,欢迎阅读分享,希望对大家有所帮助。
化学原电池教案
化学电源
1. 普通锌锰电池——干电池
干电池是用锌制筒形外壳作负极,位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极,在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质,还填有MnO2黑色粉末,吸收正极放出的H2,防止产生极化现象。
电极反应为:
负极:Zn-2e-=Zn2+
正极:2NH4++2e-=2NH3+H2
H2+2MnO2=Mn2O3+H2O
4NH3+Zn2+=2+
淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两极的迁移速率。
电池的总反应式为:
2Zn+4NH4Cl+4MnO2=Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O
干电池的电动势通常约为1.5V,不能充电再生。
2. 铅蓄电池
铅蓄电池可以放电亦可充电,它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳,在正极板上有一层棕褐色的PbO2,负极板是海绵状的金属铅,两极均浸入硫酸溶液中;且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。
放电时起原电池的作用,电极反应为:
当放电进行到硫酸的浓度降低,溶液的.密度达1.18g 时应停止使用,需充电,充电时起电解池的作用,电极反应为:
阳极:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
阴极:PbSO4+2e-=Pb+SO42-
当溶液的密度增加至1.28 时,应停止充电。
蓄电池充电和放电的总化学方程式为:
3. 银锌电池——钮扣式电池
它是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒,形似纽扣,盒内正极壳一端填充由Ag2O和石墨组成的正极活性材料,负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料,电解质溶液为KOH浓溶液。电极反应为:
负极:Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O
正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
电池的总反应式为:Ag2O+Zn=2Ag+ZnO
电池的电动势为1.59V,使用寿命较长。
4. 微型锂电池
常用于心脏起搏器的一种微型电池叫锂电池,它是用金属锂作负极,石墨作正极,电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酸氯(SOCl2)中组成。电池的总反应式为:8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO4+2S
这种电池容量大,电压稳定,能在-56.7~71.1℃温度范围内正常工作。
5. 氢氧燃料电池
氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池,主要用于航天领域。它的电极材料一般
为活性电极,具有很强的催化活性,如铂电极,活性炭电极等。电解质溶液为40%的KOH溶液。电极反应为:
负极:2H2+4OH—-4e=4H2O
正极:O2+2H2O+4e-=4OH-
电池的总反应式为:2H2+O2=2H2O
6. 海水电池
1991年,我国首创以铝—空气—海水为能源的新型电池,用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。电极反应式为:
负极:4Al-12e-=4Al3+
正极:3O2+6H2O+12e-=12OH-
电池的总反应式为:
这种海水电池的能量比“干电池”高20~50倍。
7. 新型燃料电池
该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极,又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应为:
负极:CH4+10OH—-8e-=CO32-+7H2O
正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-
电池的总反应式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
电解时电极产物的判断
1. 阳极产物判断
首先看电极,如果是活动性电极(金属活动顺序表Ag以前),则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中的离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序判断。
阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
2. 阴极产物判断
直接根据阳离子得电子能力进行判断,阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na2+>Ca2+>K+
3. 电镀条件,由于阳极不断溶解,由镀液中阳离子保持较高的浓度,故在此条件下Zn2+先于H+放电。
原电池、电解池、电镀池之比较
原电池
电解池
电镀池
定义
将化学能转变成电能的装置
将电能转变成化学能的装置
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置
装置举例
形成条件
① 活动性不同的两电极(连接)
② 电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)
③ 形成闭合电路
①两电极接直流电源
②两电极插入电解质溶液
③形成闭合电路
①镀层金属接电源正极,待镀金属接电源负极
②电镀液必须含有镀层金属的离子(电镀过程浓度不变)
电极名称
负极:氧化反应,金属失电子
正极:还原反应,溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子(吸氧腐蚀)
阳极:氧化反应,溶液中的阴离子失电子,或电极金属失电子
阴极:还原反应,溶液中的阳离子得电子
阳极:金属电极失电子(溶液)
阴极:电镀液中镀层金属阳离子得电子(在电镀控制的条件下,水电离产生的H+及OH-一般不放电)
电子流向
负极 正极
电源负极 阴极
电源正极 阳极
同电解池
⑴同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。⑵同一电解池的阳极、阴极电极反应中得、失电子数相等。⑶串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述三种情况下,在写电极反应式时得、失电子数要相等;在计算电解产物的量时,应按得、失电子数相等计算。
用惰性电极电解电解质溶液时的规律
1. 电解水型:含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)的电解。
阴极:
阳极:
总反应:
2. 分解电解质型:无氧酸(除HF外)、不活泼的无氧酸盐(氟化物除外)(如HCl、CuCl2等)溶液的电解。
阴极:
阳极:
总反应:
3. 放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(如NaCl、MgBr2)溶液的电解。
阴极:
阳极:
总反应:
4. 放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4、AgNO3等)溶液的电解。
阴极:
阳极:
总反应:
原电池教案
[课前准备:学生课桌上放有盛稀硫酸的玻璃缸、电流汁、锌片、铜片、导线。(两人一组)] [上课] 师:工农业生产、国防、科研、日常生产中,常常使用哪些电池?××同学。[指定学生] 生(1):蓄电池、干电池、温差电池、氧化银电池、高能电池等。 师:××同学[指生(1)]参加区里少年科技站活动,因此他解得很多,讲得很好。 化学电池一般都是根据原电池原理制成的。为了更好地使用各种电池,并创造出更多更好的新电池,必须学习最简单的电池,也就是学习原电池的构造和它的工作原时。[板书:一、原电池]化学反应时常伴随着光、热这样一些现象。化学反应是否有电流效应呢?如果有的话,电流又是怎样产生的呢?我们一起做一个实验,请大家把书翻到154页(实验5-3)。大家都经过预习,具体操作不必多讲,做实验时请观察三个现象,并认真思考产生这些现象的原因,也可适当地展开一些讨论。第一,锌片、铜片平行插入盛有衡硫酸的玻璃缸里,仔细观察锌片上有没有气体?其次,拿导线把锌片、铜片连接起来,再看一看铜片有没有气体产生?锌片上现象有无变化?最后我们把锌片、铜片连接一个电流计、看看电流计的指针有没有偏转?实验结束以后,锌片和铜片用自来水冲洗冲洗,放在塑料烧杯里。盛衡硫酸的玻璃缸仍放在桌子上。下面大家开始做实验。[教师在黑板上画上原有电池示意图(图1)] [学生边实验边开展讨论;教师边巡视边进行个别指导。] 注意!连接电流计时,铜片上的导线接在电流计刻有正0.6处,锌片上的导钱接在电池计刻有负的地方。[稍待片刻]好,全部结束,请大家迅速把锌片、铜片用水冲洗一下,放在塑料烧杯里,玻璃缸、电流计、烧杯都放在桌子的正上方。 现在我们请同学汇报一下,在实验时看到一些什么现象?××同学。[指定学生] 生(2):看到锌片上面有气泡,用导线连接起来,铜片上有气泡。 师:连接导线前后,锌片和铜片的现象各有什么不同? 生(2):连接导线前,锌片上有气泡,铜片上无气泡;连接导线后,锌片上气泡减少,铜片上出现比较多的气泡。 师:然后在导线中连接电流计,又看到什么现象? 生(2):电流计的指针有一些偏转。 师:锌片、铜片插入稀硫酸中,锌片有气泡产生,铜片上没有气泡产生,这是什么原因?×××同学,[指定学生]你讲讲看。 生(3):锌的活动性大,所以有气泡;铜的活动性小,所以没有气泡产生。 师:大家想想,这样回答完整吗?×××同学。[指定学生] 生(4):在金属活动性顺序表中,锌排在氢的前面,容易失去电子,能置换酸中的氢。 师:铜呢? 生(4):铜排氢的后面,不能置换酸中的氢。 师:在金属活动顺序表中,锌排氢的`前面,锌的化学性质比氢活泼,锌原子易失电子给硫酸溶液中的氢离子。锌不断溶解,锌原子变成锌离子,氢离子得到电子变成氢离子。两上氢原子结合成氢分子,锌片上有气体即氢气逸出。[板书]现在再考虑:为什么锌片、铜片连接了导线以后,如果锌片很纯的话,锌片上的气泡很少。几乎没有,而铜片上的气泡却很多,什么道理?××同学。[指定学生] 生(5):锌被氧化成锌离子进入溶液,溶液中的氢离子从铜片获得电子,被还原成氢原子。 师:同学们能回家预习,很好。但回答问题要针对题意,经过思考后用自己的语言来回答。大家看到铜片上气泡很多,锌片上气泡少了,这是什么道理呢?××。[指定学生] 生(6):锌原子失电子变成锌离子,电子通过导线流向铜片上,氢离子在铜片上得电子,变成氢原子再组成氢分子。铜片上有很多氢气泡。 [评述:在这类探索性实验中,操作并不困难,重要的是观察现象要细微,否则无收获。在观察到现象后,分析电子的流动和转移的路线是重要的课题。一定要让学生得到如下结论:锌片与稀硫酸接解反应时,电子是在锌和氢离子之间直接转换;而在锌片用导线与插在稀硫酸时的铜片接连时,电子是由锌片通过导线到达铜片后,在铜片上向氢离子转移。在学生的回答中,有一句话最重要:“锌原子失去的电子通过导线流到铜片上”,要特别强调。在电子通路得到控制后,原电池的使用才成为可能。] 师:锌是比较活动的金属,锌片的锌原子失电子变成锌离子,溶解在溶液里。锌原子失去电子通过导线流到铜片上,而溶液中的氢离子从铜片上得到电子变成氢原子,二年氢原子组成了氢分子。因此,在铜片上就有气体出发。大家也可以考虑一下:锌原子失电子变成二价锌离子,氢离子得电子变成氢原子都是一些什么反应呀?×××同学。[指定学生] 生(7):锌原子失电子发生氧化反应,氢离子得电子发生还原反应。 师:锌原子失去电子变二价锌离子的反应为氧化反应;氢离子得电子变氢原反应是还原反应。在导线中连接了电流计,大家都看到电流计的指针有偏转的。说明导线里有电流通过,考虑一下上述实验装置,怎么会产生电流的?电子流动的方向,又是怎样的呢?请同学们讨论。 生(8):电流的产生是由于电子从锌片流向铜片。 师:有谁补充?××[指定学生] 生(9):因为锌片上电子多,锌片、铜片之间有电势差 师:产生电流的根本原因是什么? [评述:产生电流的根本原因,在化学里是无法弄明白的。学生回答的产生电势差的事实,也是根本原因之一,如果学生在高中电学里已学过这个原理,教师可提醒一下。如果学生的尚未学到,则化学教师可以轻轻带过,待学生到物理学习中再深究。这里,也许只需突出氧化-还原反应的自动变化。] 生(10):锌片上锌原子发生氧化反应,铜片上的氢离子得电子发生还原反应,使导线中的电子从锌片流向铜片。 师:锌片、铜片上发生了氧化-还原反应,使电子从锌片不断地流向铜片而形成电流,这是上述装置产生电流的根本原因。锌比铜活动,容易失去电子,锌片上的电子比铜片多,锌片与铜片间有电势差,电子从锌片流向铜片。我们再看看上面的实验装置有什么特点?请大家翻开书,第155页,第四行:“把化学能转变为电能的装置叫原电池。”我们刚才做实验的装置就是原, 锌、铜、衡硫酸组成的一个锌铜原电池。现在大家可以搞清楚了,什么是原电池。 原电池中电子流出的这一极称为负极;原电池电子流入的这一极称为正级。锌、铜原电池中锌和铜各是什么极? 生(集体):锌片是负极;铜片是正极。 师:锌、铜原电池中,锌片是电子流出的称为负极,铜片是电子流入的称为正极。负极锌片,正极铜片,各发生什么反应? 生(集体):负极锌片上发生氧化反应;正极铜片上的H+发生还原反应。 师:负极锌片,电极锌本身被氧化正极铜片,H+在电极铜上被还原。锌铜原电池中的电子,从负极锌片流向正极铜片。 为了更好地学习原电池的工作原理,我们可以用电极方程式,表示原电池两电极上所发生的反应。电极方程怎样写法呢?写电极方程式时,[指黑板上所写的电极方程式应写清楚正极、负极;在电极后面括一个括号,写电极材料名称;然后再书写原子(分子)或离子的符号,以及得失电子的数目;最后配平并在反应物、生成物的符号间写等号。] [评述:电极方程式的书写一定要规范,这有利于巩固对电极反应的氧化还原本质的理解。] [教师将放有的盛稀硫酸的玻璃缸,硫酸铜溶液的玻璃缸,酒精溶液的玻璃缸,锌片、铜片、银片、石墨棒以及导线的示教盘和大型电流计摆在讲台上。] 师:下面我再来做几个实验,请大家仔细观察。这是锌片、石墨棒,在玻璃缸里的是稀硫酸[出示实物],现在如果我把锌片和石墨棒放在稀硫酸里,锌片上有气泡吗? 生:有气泡。 师:石墨棒上有气泡吗? 生:没有。 师:现在我用一根导线,把锌片和石墨棒连接起来。[教师演示]请×××同学[指定学生]代表大家来看一下,并向大家汇报看到的现象。 生(11):锌片上气泡减少,石墨棒上有气泡产生。 师:把电流计连接在锌片和石墨棒中间[教师演示],大家看看讲台上电流计指针,电流计指针发生偏转。 下面我们做第二个实验。这里有两块锌片,玻璃缸里是稀硫酸[出示实物]把两块锌片插入稀硫酸里[教师演示],两块锌片有什么现象? 生:都有气泡。 师:如果在两块锌片间,连接一电流计[教师演示],大家看看,电流计的指针是否有偏转? 生:没有偏转。 师:两块锌片插入稀硫酸连接电流计,两块锌片都有气泡产生,电流计指针不发生偏转。 下面我们做第三个实验。这是一块锌片,这是一块银片,玻璃缸是硫酸铜溶液[出示实物],把锌片、银片插入硫酸铜溶液中,放置片刻后,取出银片[教师演示],大家看看,银片上有什么现象? 生(部分):变暗了;(部分):有暗红色。 师:如果在锌片、银片中,连接一个电流计[教师演示],大家看看,电流计的指针是否有偏转? 生:有偏转。 师:锌片、银片插入硫酸铜溶液,连接电流计,锌不断溶解,银片有暗红色物色析出,电流计指针发生偏转。 最后一个实验,也就是第四个实验。这是一块锌片、一块铜片,玻璃缸里是酒精溶液[出示实物]。 现在我们把锌片和铜片插入酒精溶液[教师演示],大家仔细观察,有什么现象? 生:没现象。 师:锌片、铜片插入酒精溶液,锌片、铜片都没有现象。如果用导线把锌片、铜片连接起来,锌片、铜片上仍然没有现象。现在我在锌片、铜片间, 连接一个电流计[教师演示],大家看看,电流计指针是否有偏转? 生:没有偏转。 师:锌片、铜片插入酒精溶液,连接电流计,锌片、铜片上没有现象,电流计指针不发生偏转。 现在请大家考虑:这四个实验中,哪几个既发生化学反应,又能产生电流?请×××同学回答。 生(12):第一和第三。 师:第一和第三个实验。既发生化学反应,又能产生电流,这些装置是原电池;第二个实验发生化学反应,但无电流产生;第四个实验既不发生化学反应,也没有电流产生,这些装置都不是原电池。 现在请大家考虑:原电池由哪几部分构成?每部分用什么材料?材料有什么要求?也就是说,请臧克家总结归纳一下,构成原电池要哪些条件?请×××同学讲讲看。 [评述:在了解原电池作用的 ,分析原电池的构造。而且,教师对构造的教学是一、原电池的原理
1.构成原电池的四个条件(以铜锌原电池为例)
①活拨性不同的两个电极 ②电解质溶液 ③自发的氧化还原反应 ④形成闭合回路
2.原电池正负极的确定
①活拨性较强的金属作负极,活拨性弱的金属或非金属作正极。
②负极发生失电子的氧化反应,正极发生得电子的还原反应
③外电路由金属等导电。在外电路中电子由负极流入正极
④内电路由电解液导电。在内电路中阳离子移向正极,阴离子会移向负极区。
Cu-Zn原电池:负极: Zn-2e=Zn2+ 正极:2H+ +2e=H2↑ 总反应:Zn +2H+=Zn2+ +H2↑
氢氧燃料电池,分别以OH和H2SO4作电解质的电极反应如下:
碱作电解质:负极:H2—2e-+2OH-=2 H2O 正极:O2+4e-+2 H2O=4OH-
酸作电解质:负极:H2—2e-=2H+ 正极:O2+4e-+4H+=2 H2O
总反应都是:2H2+ O2=2 H2O
二、电解池的原理
1.构成电解池的四个条件(以NaCl的电解为例)
①构成闭合回路 ②电解质溶液 ③两个电极 ④直流电源
2.电解池阴阳极的确定
①与电源负极相连的一极为阴极,与电源正极相连的一极为阳极
②电子由电源负极→ 导线→ 电解池的阴极→ 电解液中的(被还原),电解池中阴离子(被氧化)→ 电解池的阳极→导线→电源正极
③阳离子向负极移动;阴离子向阳极移动
④阴极上发生阳离子得电子的还原反应,阳极上发生阴离子失电子的氧化反应。
注意:在惰性电极上,各种离子的放电顺序
三.原电池与电解池的比较
原电池电解池
(1)定义化学能转变成电能的装置电能转变成化学能的装置
(2)形成条件合适的电极、合适的电解质溶液、形成回路电极、电解质溶液(或熔融的电解质)、外接电源、形成回路
(3)电极名称负极正极阳极阴极
(4)反应类型氧化还原氧化还原
(5)外电路电子流向负极流出、正极流入阳极流出、阴极流入
四、在惰性电极上,各种离子的放电顺序:
1、放电顺序:
如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写书写电极反应式。
阴极发生还原反应,阳离子得到电子被还原的顺序为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸电离出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水电离出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>+。
阳极(惰性电极)发生氧化反应,阴离子失去电子被氧化的顺序为:S2->SO32->I->Br ->Cl->OH->水电离的OH->含氧酸根离子>F-。
(注:在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、+这些活泼金属阳离子不被还原,这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。
2、电解时溶液pH值的变化规律
电解质溶液在电解过程中,有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化,有时可以从电解产物上去看。
①若电解时阴极上产生H2,阳极上无O2产生,电解后溶液pH值增大;
②若阴极上无H2,阳极上产生O2,则电解后溶液pH值减小;
③若阴极上有,阳极上有,且V O2=2 V H2,则有三种情况:a 如果原溶液为中性溶液,则电解后pH值不变;b 如果原溶液是酸溶液,则pH值变小;c 如果原溶液为碱溶液,则pH值变大;
④若阴极上无H2,阳极上无O2产生,电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶 液(CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性),一旦CuCl2全部电解完,pH值会变大,成中性溶液。
3、进行有关电化学计算,如计算电极析出产物的质量或质量比,溶液pH值或推断金属原子量等时,一定要紧紧抓住阴阳极或正负极等电极反应中得失电子数相等这一规律。
五、电解原理的应用
(1)制取物质:例如用电解饱和食盐水溶液可制取氢气、氯气和烧碱。
(2)电镀:应用电解原理,在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时,镀件作阴极,镀层金属作阳极,选择含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液。电镀过程中该金属阳离子浓度不变。
(3)精炼铜:以精铜作阴极,粗铜作阳极,以硫酸铜为电解质溶液,阳极粗铜溶解,阴极析出铜,溶液中Cu2+浓度减小
(4)电冶活泼金属:电解熔融状态的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金属单质。
六、电解举例
(1)电解质本身:阳离子和阴离子放电能力均强于水电离出H+和OH -。如无氧酸和不活泼金属的无氧酸盐。
①HCl(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极(H+) 2H++2e-=H2↑
总方程式 2HCl H2↑+Cl2↑
②CuCl2(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极(Cu2+>H+) Cu2++2e-=Cu
总方程式 CuCl2 Cu+Cl2↑
(2)电解水:阳离子和阴离子放电能力均弱于水电离出H+和OH -。如含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐。
①H2SO4(aq):阳极(SO42-
总方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
②NaOH(aq):阳极(OH-)4OH――4e-=2H2O+O2↑ 阴极:(Na+
总方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
③Na2SO4(aq):阳极(SO42-
总方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
(3)电解水和电解质:阳离子放电能力强于水电离出H+,阴离子放电能力弱于水电离出OH-,如活泼金属的无氧酸盐;阳离子放电能力弱于水电离出H+,阴离子放电能力强于水电离出OH -,如不活泼金属的含氧酸盐。
①NaCl(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极:(Na+总方程式 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
②CuSO4(aq):阳极(SO42-H+) Cu2++2e-=Cu
总方程式 2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑
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原电池正负极的判断方法
1.一般两极为活泼性不同电极材料时,往往活泼性强的作负极,活泼性弱的作正极,但是除了一些特例如:Mg-Al-NaOH构成的原电池中,虽然镁比铝活泼,但是镁不与电解质溶液氢氧化钠反应,而铝可以与氢氧化钠反应,故根据原电池的条件可知,原电池要为能自发进行的氧化还原反应,所以此时,铝为负极,镁为正极;
2.根据电极反应,负极发生氧化反应,正极发生还原反应;
3.根据题目中的物质进出工作原理图,看物质进出之后物质元素中化合价的升降,若化合价升高则为发生氧化反应,故为负极,反之为正极;
4.根据电子流向,电子流出极为负极,流入极为正极;
5.根据电流方向,电流流出极为正极,流入极为负极;
6.根据电解质溶液中阴阳离子的移动方向判断,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动;
7.根据现象判断,金属溶解极为负极,有气泡产生极为正极;
8.根据原电池装置中电流表的指针方向判断,指针指向的那一极为正极。
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原电池工作原理
原电池反应属于放热的反应,一般是氧化还原反应,但区别于一般的氧化还原反应的是,电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的,而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应,电子通过外电路输送到正极上,氧化剂在正极上得电子发生还原反应,从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路,使两个电极反应不断进行,发生有序的电子转移过程,产生电流,实现化学能向电能的转化。
但是,需要注意,非氧化还原反应一样可以设计成原电池。从能量转化角度看,原电池是将化学能转化为电能的装置;从化学反应角度看,原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经外接导线传递给氧化剂,使氧化还原反应分别在两个电极上进行。
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高考化学原电池知识点归纳
一、原电池的原理
1.构成原电池的四个条件(以铜锌原电池为例)
①活拨性不同的两个电极 ②电解质溶液 ③自发的氧化还原反应 ④形成闭合回路
2.原电池正负极的确定
①活拨性较强的金属作负极,活拨性弱的金属或非金属作正极。
②负极发生失电子的氧化反应,正极发生得电子的还原反应
③外电路由金属等导电。在外电路中电子由负极流入正极
④内电路由电解液导电。在内电路中阳离子移向正极,阴离子会移向负极区。
Cu-Zn原电池:负极: Zn-2e=Zn2+ 正极:2H+ +2e=H2↑ 总反应:Zn +2H+=Zn2+ +H2↑
氢氧燃料电池,分别以OH和H2SO4作电解质的电极反应如下:
碱作电解质:负极:H2—2e-+2OH-=2 H2O 正极:O2+4e-+2 H2O=4OH-
酸作电解质:负极:H2—2e-=2H+ 正极:O2+4e-+4H+=2 H2O
总反应都是:2H2+ O2=2 H2O
二、电解池的原理
1.构成电解池的四个条件(以NaCl的电解为例)
①构成闭合回路 ②电解质溶液 ③两个电极 ④直流电源
2.电解池阴阳极的确定
①与电源负极相连的一极为阴极,与电源正极相连的一极为阳极
②电子由电源负极→ 导线→ 电解池的阴极→ 电解液中的(被还原),电解池中阴离子(被氧化)→ 电解池的阳极→导线→电源正极
③阳离子向负极移动;阴离子向阳极移动
④阴极上发生阳离子得电子的还原反应,阳极上发生阴离子失电子的氧化反应。
注意:在惰性电极上,各种离子的放电顺序
三.原电池与电解池的比较
原电池电解池
(1)定义化学能转变成电能的装置电能转变成化学能的装置
(2)形成条件合适的电极、合适的电解质溶液、形成回路电极、电解质溶液(或熔融的电解质)、外接电源、形成回路
(3)电极名称负极正极阳极阴极
(4)反应类型氧化还原氧化还原
(5)外电路电子流向负极流出、正极流入阳极流出、阴极流入
四、在惰性电极上,各种离子的放电顺序:
1、放电顺序:
如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写书写电极反应式。
阴极发生还原反应,阳离子得到电子被还原的顺序为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸电离出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水电离出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>+。
阳极(惰性电极)发生氧化反应,阴离子失去电子被氧化的顺序为:S2->SO32->I->Br ->Cl->OH->水电离的OH->含氧酸根离子>F-。
(注:在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、+这些活泼金属阳离子不被还原,这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。
2、电解时溶液pH值的变化规律
电解质溶液在电解过程中,有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化,有时可以从电解产物上去看。
①若电解时阴极上产生H2,阳极上无O2产生,电解后溶液pH值增大;
②若阴极上无H2,阳极上产生O2,则电解后溶液pH值减小;
③若阴极上有,阳极上有,且V O2=2 V H2,则有三种情况:a 如果原溶液为中性溶液,则电解后pH值不变;b 如果原溶液是酸溶液,则pH值变小;c 如果原溶液为碱溶液,则pH值变大;
④若阴极上无H2,阳极上无O2产生,电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶 液(CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性),一旦CuCl2全部电解完,pH值会变大,成中性溶液。
3、进行有关电化学计算,如计算电极析出产物的质量或质量比,溶液pH值或推断金属原子量等时,一定要紧紧抓住阴阳极或正负极等电极反应中得失电子数相等这一规律。
五、电解原理的应用
(1)制取物质:例如用电解饱和食盐水溶液可制取氢气、氯气和烧碱。
(2)电镀:应用电解原理,在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时,镀件作阴极,镀层金属作阳极,选择含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液。电镀过程中该金属阳离子浓度不变。
(3)精炼铜:以精铜作阴极,粗铜作阳极,以硫酸铜为电解质溶液,阳极粗铜溶解,阴极析出铜,溶液中Cu2+浓度减小
(4)电冶活泼金属:电解熔融状态的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金属单质。
六、电解举例
(1)电解质本身:阳离子和阴离子放电能力均强于水电离出H+和OH -。如无氧酸和不活泼金属的无氧酸盐。
①HCl(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极(H+) 2H++2e-=H2↑
总方程式 2HCl H2↑+Cl2↑
②CuCl2(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极(Cu2+>H+) Cu2++2e-=Cu
总方程式 CuCl2 Cu+Cl2↑
(2)电解水:阳离子和阴离子放电能力均弱于水电离出H+和OH -。如含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐。
①H2SO4(aq):阳极(SO42-
总方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
②NaOH(aq):阳极(OH-)4OH――4e-=2H2O+O2↑ 阴极:(Na+
总方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
③Na2SO4(aq):阳极(SO42-
总方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
(3)电解水和电解质:阳离子放电能力强于水电离出H+,阴离子放电能力弱于水电离出OH-,如活泼金属的无氧酸盐;阳离子放电能力弱于水电离出H+,阴离子放电能力强于水电离出OH -,如不活泼金属的含氧酸盐。
①NaCl(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极:(Na+
总方程式 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
②CuSO4(aq):阳极(SO42-H+) Cu2++2e-=Cu
总方程式 2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑
教学重点、难点
??重点:理解电解原理和以电解cucl2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般规律。
??难点:理解电解原理,非惰性电极作阳极对电解产物的判断,电解原理的应用。
教学过程
(第一课时)
教师活动
学生活动
设计意图
【复习提问】在本章的第一节,我们学习了原电池的有关知识,请同学们回忆一下,构成原电池的条件是什么呢?
【总结】构成原电池的条件:
1、活泼性不同的两个电极;
2、电解质溶液;
3、要有导线,形成闭合回路;
思考,回答
原电池是把化学能转化为电能的装置,电解池则相反。复习是为了巩固原电池的组成条件及电极反应,两极判断,为电解cucl2溶液的实验做好对照。
【讲述】原电池是把化学能转变成电能的装置,电解池则相反,下面就来讨论有关电解池的问题。
【板书】一、电解原理
【实验4-2】(教师讲解,学生实验)
【讲述】在实验中规定:与直流电源负极相连的电极叫阴极;与直流电源正极相连的电极叫阳极。
【引导】1、实验观察要点:(1)阴极上的现象(2)阳极上的现象(3)阴极区溶液中的现象2、能使湿润的淀粉-ki试纸变蓝的气体,应是学过的什么气体?
【总结】实验现象:电流表的指针发生偏转,阴极石墨棒周围cucl2溶液绿色加深,阳极石墨棒周围的cucl2溶液绿色变浅;阴极石墨棒上覆盖了一层红色固体,阳极石墨棒上有气泡产生,同时看到湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色。
实验结论:在通直流电的条件下,溶液里的cucl2发生了下列反应:
cu生成于阴极的石墨棒上,cl2生成于阳极的石墨棒上。
【设问】为什么会有这样的结果呢?
【学生讨论】1、通电前溶液中存在哪些离子?这些离子是如何运动的?
2、接通直流电后,原来的离子
运动发生了怎样的改变?
3、有关离子在两极发生了什么样的反应?
【板书】
通电前:cucl2=cu2++2cl-
通电后:
阳极:2cl--2e-=cl2↑(发生氧化反应)
阴极:cu2++2e-=cu(发生还原反应)
总反应化学方程式:
【设问】在cucl2溶液中有自由移动的cu2+、cl-、h+、oh-,为什么只有cu2+、cl-得失电子,而h+、oh-却不能在两极上得失电子呢?
【讲述】电解质溶液中各种离子在两极上得失电子是有一定顺序的,我们称之为放电顺序,放电顺序涉及到多种因素(故阴、阳离子在电极上的放电顺序并不是绝对的),我们在中学阶段只要求掌握:
阳离子放电顺序:按金属活动性顺序,越不活泼的金属,其阳离子越容易得电子(被还原)。
阴离子放电顺序:s2->i->br->cl->oh->含氧酸根离子。
【讲述】cucl2溶液在外加电场的作用下,在阴阳两极发生了氧化还原反应,我们把这个过程叫做电解。
【板书】电解:使电流通过电
解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程,叫做电解。
学习目标
1.习巩固原电池及电解质的有关知识。
2.掌握电解的基本原理。
学习过程
一、自学探究
1.电解质是指在_____________能够导电的_______________。
2.电离是指电解质_____________或__________状态下离解成____________过程。
3.电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作______________运动;在外电源的作用下,形成_________移动而导电。在导电的同时,在阳、阴两极发生氧化—还原反应,即被电解,电离是__________的前题。
4.分析下图,哪个是原电池,哪个是电解池。研究两池的关系(结构、原理)。
(1)原电池由__________ _______组成。较活泼的金属是_____极,较不活泼的金属(或能导电的非金属)是_______极。
(2)电解池由_____ _____ ______组成,其中与外电源的正极相连的极板叫____极,与外电源的负极相连的极板叫_____极。
(3)原电池是把______能转化为________能的装置。电解池是把______能转化为________能的装置。在能量转化过程中,都发生了__________反应。
3.右图的装置会出现什么现象?依据是什么?并完成电极反应式
和总反应式。
二、总结与评价
[总结]
使电流通过电解质溶液,而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程叫电解。电离是电解的前提。电解质的导电过程即是被电解过程。
[评价]
1.下列说法或实验现象的描述不正确的是( )。
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
B.把铜片插入氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁
C.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速度加快
D.与电源负极相连的是电解槽的阴极
2.100mL浓度为2mol/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总量,可采用的方法是( )。
A.加入适量的6mol/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
3.用两支惰性电极插入500mLAgNO3 溶液中,通电电解。当电解液的PH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氯气析出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略),电极上析出银的质量大约是( )。
A.27mg B.54mg
C.108mg D.216mg.
4.A、B、C是三种金属,根据下列①、②两个实验,确定它们的还原性强弱顺序为( )。
① 当A与B浸在稀硫酸中用导线相连,A上有气泡逸出,B逐渐溶解。
② 电解物质的量浓度相同的A、C盐溶液时,阴极上先析出C(使用惰性电极)。
A.A>B>C B.B>C>A
C. C>A>B D.B>A>C
第一节 电解原理(二)
学习目标
1.用电解原理,了解铜的精炼及电镀铜的基本方法。
2.掌握一定条件下的阴、阳离子放电(即微粒得失电子的能力)先后顺序。
学习过程
一、自学探究
1.填写下列空白:
⑴ 电解通电时,电子从电源的_____极沿导线流入电解池的_____极,在阴极区氧化性强的微粒先得电子,被_________。同时,电子又从电解池的________流出,沿导线流回电源的正极,即在阳极区还原性强的微粒(包括极板)先_______电子被_______。
⑵ 当极板材料(阳极)为 Pt 或C时,还原性非常弱,此条件不被氧化称为______电极。当极板材料(阳极)为Cu等金属(除了Pt和C),还原性强,易_______电子,易被氧化称为_______电极。
阴离子放电顺序:S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-
阳离子放电顺序:Ag+ >Hg 2+>Fe 3+>Cu 2+ >H+>Pb 2+ >Sn 2+ >Fe 2+ >Zn 2+>
Al 3+ >Mg 2+>Na+ >Ca 2+ >K+
1.当镀层金属作___极,含有镀层金属离子的电解质为电解液,把待镀金属制品浸入电镀液为____极时的电解即为_________。电镀时,由于两极得失电子相同,所以理论上电解液的浓度保持_________。
2.为什么很多器件是镀铜的,镀层被破坏,结果会怎样?
二、总结与评价
[总结]
1.电镀是电解的应用。电镀是以镀层金属为阳极,待镀金属制品为阴极,含镀层金属离子为电镀液。
2.电镀过程的特点:①牺牲阳极;②电镀液的浓度(严格说是镀层金属离子的浓度)保持不变;③在电镀的条件下,水电离产生的H+、OH—一般不放电。
[评价]
1.用石墨作电极,电解1mol/L下列物质的溶液,溶液的PH值保持不变的是( )。
A.HCl B.NaOH C.Na2SO4 D.NaCl
2.下列关于铜电极的叙述,正确的是( )。
A.铜锌原电池中铜是正极
B.用电解法精炼粗铜时,铜作阳极
C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D.电解稀硫酸制H2、O2时,铜作阳极
3.将两个铂电极插入500ml Cu SO4溶液中,进行电解。通电一定时间后,某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑水解和溶液的体积变化),此时溶液中氢离子浓度约为( )。
A.4×10-3 mol/L B.2×10-3 mol/L C.1×10-3 mol/L D.1×10-7 mol/L
4.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是: H2 + 2 NiO(OH)2 2Ni(OH)2 根据此反应式,判断下列叙述正确的是( )。
A. 电池放电时,电池负极周围溶液的OHˉ不断增大
B.电池放电时,镍元素被氧化
B. 电池充电时,氢元素被还原
D.电池放电时,氢气是负极
5.在外界提供相同电量的条件,Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e→Ag在电极上放电,若析出铜的质量为1.92g,则析出银的质量为( )。
A.1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g
6.关于“电解氯化铜溶液的PH值变化”问题,化学界
有两种不同的观点:
观点一:“理论派”认为电解氯化铜溶液后溶液的PH值升高。
观点二:“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定,
证明电解氯化铜溶液时PH值的变化如图所示曲线关系。请回答下列问题:
(1)电解前氯化铜溶液的PH处于A点位置的原因是:(用离子方程式说明)
。
(2)“理论派”所持观点的理论依据是:
。
(3)“实验派”的结论是: ,他们所述“精确的实验”是通过 确定的。
(4)你持何种观点,你所持观点的理由是:
(从化学原理加以说明)
1、电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气
【科学探究】电解饱和食盐水
【思考题】
1)通电前,饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况怎样?
2)在电解装置中,可否选用铜作阴阳极的电极材料,为什么?
3)通电后,溶液中的离子运动发生了什么变化?
4)溶液中的na+是否可能被还原为金属钠,为什么?
5)电解后,在阴极区和阳极区分别得到产物是什么?如何证明。
【讲述】电解饱和食盐水的原理跟电解cucl2水溶液相同,食盐水中的naoh和h2o发生电离。
【演示】电解饱和食盐水
【学生回答,教师板演】
通电前:nacl=na++cl-
h2o?h++oh-
通电后:阴极(石墨):na+、h+移向阴极,h+优先放电:
2h++2e-=h2↑(还原反应)
阳极(石墨):cl-、oh-移向阳极,cl-优先放电:
2cl--2e-=cl2↑(氧化反应)
【小结】在阴极:由于:
2h++2e-=h2↑,h+不断被消耗,促进h2o?h++oh-向右移动,破坏了水的电离平衡,c(oh-)的浓度相对地增大了,因此,在阴极附近形成了氢氧化钠溶液。
【提问】总的电解化学方程式怎么写?
【板演】
【讲述】工业生产时,这个反应在电解槽中进行。
【过渡】电解cucl2溶液,用惰性材料做电极,(pt或c)电极本身不参加氧化还原反应。因此,两极上的反应只是溶液中的阴、阳离子放电,发生氧化还原反应。
若将两个电极换成活泼材料的电极,情况将会怎样呢?
【板书】2、电镀
电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。(其中金属叫镀件,薄层叫镀层。)
【设问】如果想在fe板上镀铜,请分析镀件是什么?镀层金属是什么?电镀液应选用什么化合物?
【补充实验】铁钉上镀铜。
【思考与交流】铁钉上电镀铜与电解氯化铜溶液有什么不同?
电镀铜
电解氯化铜溶液
能量变化
将电能转变为化学能
将电能转变为化学能
阳极材料
镀层金属(铜)
石墨
阴极材料
待镀件(如无锈铁钉)
石墨
阳极变化
铜溶解
溶液中cl-在阳极氧化为cl2
阴极变化
溶液中的cu2+在阴极析出
溶液中的cu2+在阴极析出
电解质溶液及其变化
cuso4溶液电镀过程中,溶液浓度不变。
cucl2溶液电解过程中,溶液浓度逐渐减小。
【小结、板书】电镀时应选用
阴极:镀件→待镀金属
阳极:镀层金属
电镀液:含有镀层金属离子的溶液。
【讲述】电解原理还可以利用于金属的冶炼。
【板书】3、电冶金
【讲述】金属冶炼就是使金属离子获得电子,从它们的化合物中还原出来。由于电解是最强有力的氧化还原手段,所以电解法是冶炼金属的一种重要方法。对于冶炼象钠、钙、镁、铝这样的活泼金属,电解法几乎是唯一可行的方法。
【板演】通电后:
阴极(石墨):na+移向阴极:
2na++2e-=2na(还原反应)
阳极(石墨):cl-移向阳极:
2cl--2e-=cl2↑(氧化反应)
总反应:
【练习,学生板演】工业上冶炼铝时,是电解纯净的氧化铝和冰晶石的熔融体(助熔剂),试写出电极反应式和总的化学方程式。
原电池电解池教案
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17意大利物理学家----伏打留给我们的历史闪光点!
【实验探究】
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】
、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
、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
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11.2升,另一个产生气体5.6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1mol/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kcl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
.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
高中原电池化学教学设计模板4
【教学目标】
1.掌握原电池的构成条件,理解原电池的工作原理,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.通过实验探究学习,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能力。
3.在自主探究、合作交流中感受学习快乐和成功喜悦,增强学习的反思和自我评价能力,激发科学探索兴趣,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?
(教师巡视各组实验情况)。
[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。
[播放课件]《伏特电池》的发明:
说起原电池的发明,有一段有趣的故事。1786年,着名的意大利医师、生物学家伽伐尼,偶然发现挂在窗前铁栅栏的铜钩上的青蛙腿肌肉,每当碰到铁栅栏就猛烈地收缩一次。这偶然的现象并没有被伽伐尼放过,经不懈的探索和思考,第一个提出了动物电的见解。他认为:青蛙神经和肌肉是两种不同的组织,带有相反电荷,所以两者存在着电位差,一旦用导电材料将两者接通,就有电流通过,铁栅栏和铜钩在此接通了电路,于是有电流产生,由于有动物电流的刺激,蛙腿肌肉发生收缩。
动物电的发现引起了意大利物理学家伏打的极大兴趣,他在多次重复伽伐尼的动物电实验时,发现实验成败的关键在于其中的两种金属――铁和铜,若把钩着蛙腿的铜钩换成铁钩,肌肉就不会收缩。他认为动物电的实质是金属属性不同造成的,不同金属带有不同的电量,它们之间必然存在电位差,若有导线在中间连接,就会产生电流,蛙腿的收缩正是这种原因产生的电流刺激的结果。
伏打经过反复实验,深入钻研,1799年第一个人造电源--伏打电池(伏打曾叫它伽伐尼电池)问世。
[师]:这种可以把化学能转化成电能的装置叫原电池。那么他们是如何构成的呢?下面我们一起来研究原电池的原理。
[板书]:
一、原电池
1.原电池的形成条件:
[师]:请同学们根据自己的设想和实验室提供的仪器、药品,自己选择,试一试,看谁的电流表指针会发生偏转?看谁的音乐盒会响起。
实验仪器、药品:锌板、铜板、铁板、石墨、稀硫酸、硫酸铜溶液、食盐水、白糖水、酒精、硝酸银溶液、导线、烧杯、电流计、音乐盒。
各组学生积极探讨、拟实验方案。由学生的实验方案大致可分为下列四种情况:
第一组:电极用同一种材料并连接,A:溶液用盐酸;B:溶液用酒精。
第二组:电极材料用不同种导电物质并连接,A:溶液用盐酸;B溶液用白糖水。
第三组:电极用不同金属不连接,A:溶液用硝酸银;B:溶液用酒精。
第四组:电极一极插入溶液中,另一极放置在烧杯外。
[要求]:
学生在实验过程中观察并记录实验现象,记录电流计的指针偏转情况、两极现象、,看看音乐盒能否发出美妙的音乐。
各组汇报实验情况:
第一组中A、B均无现象。
第二组中A有电流产生,B无电流产生。
第三组中A、B均无现象。
第四组中无电流产生。
[师]:由上述实验请大家总结,原电池的形成条件是什么?
[生]:讨论、总结:
[板书]:①两个活泼性不同的金属(或导电的非金属)做电极
②电解质溶液
③电极相接触或连接 ④对应自发进行的氧化还原反应(有较强电流产生)
[师]:现在请大家重新分析课前用水果制作的原电池,为什么有的组有电流产生,而有的组没有电流产生?找出症结所在。
【评注】:强调内在条件,有利于学生把握实质、前后呼应,注重知识的产生过程。
[设问]:原电池的化学原理是什么?
[播放课件]铜--锌--稀硫酸原电池的工作原理
[师]:在上面实验探究中,我们看到,可产生电流的装置中电极究竟发生了什么变化?原电池是怎样实现化学能向电能转变的?请大家以上面研究的铜--锌--稀硫酸原电池为例研讨分析。
[生]:总结:
Cu片上发生反应:2H++2e-=H2 Zn片上发生反应:Zn-2e-=Zn2+
氧化还原反应是发生在两极。
电子从Zn片流向Cu片,应该有电流产生。
[板书]:较活泼金属锌做负极:Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应)
较不活泼金属铜做正极:2H++2e-=H2 (还原反应)
电池总反应式: Zn+2H+=Zn2++H2
电子流动方向:锌导线铜
电流方向:铜导线锌
正极发生还原反应,负极发生氧化反应。
[师]:总结:原电池就是这样一种装置,它把一个氧化还原反应分拆成两半,使之在两个电极上进行,从而在导线中产生了电流,实现了化学能向电能的转变。 [探究]:根据反应2Fe3++Zn=Zn2++2Fe2+设计一个原电池,画出装置图,指出电极材料、名称,写出电极反应式。
[练习]:投影:
习题(略)
[课后思维拓展]
1.解释:为什么干电池使用一段时间后会没电?以铜--锌--稀硫酸原电池原理为例加以说明。
2.使用后的电池是否可以随地丢弃?为什么?应如何处理?
3.为什么手机电池充电后还可以继续使用?
4.课外阅读《电池的发展与研究》
【评注】:这是一堂省级优质课的课堂实录。本节课用实验探究法探索原电池的原理及形成条件,注重知识的产生和发展过程,引导学生从身边走进化学,从化学走进社会。在教师的引导下,学生全程都能积极参与教学,课堂气氛活跃,学生学习积极性很高。教学效果好,受到专家好评
【要点扫描】
1.了解原电池工作原理及构成条件,能正确判断电极名称、电子流向、电流方向。会正确书写电极反应式及总反应方程式。
2.根据电极反应方程式,正确判断电解质溶液中离子的迁移方向和溶液的PH值变化。
3.了解常见化学电源的工作原理,了解新型化学电源
4.根据电极反应,理解原电池工作时基本定量关系。
【知识梳理】
一. 原电池
1.工作原理:
2.基本组成:
3.构成条件:
4.原电池正负极的判断方法:
原电池有两个电极,一个是正极,一个是负极。判断正极和负极的方法是
5.电极反应式和总反应式的书写:
例。 已知下列原电池的总反应式,请写出其电极反应式,并归纳如何根据原电池的总反应式正确书写电极反应式。
① Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
② 2Zn+4NH4Cl+4MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O
③ CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
【归纳】根据总反应式书写电极反应式的基本思路:
负极:还原剂 氧化产物(要不要介质参与?)
正极:氧化剂 还原产物(要不要介质参与?) 分享:
(1) 若总反应式中没有H+参加反应,则若一极消耗H+,另一极必定生成H+。
(2) 若总反应式中没有OH-参加反应,则若一极消耗OH-,另一极必定生成OH-。
(3) 氢氧不够,水来凑。
6.PH值变化:
二.常见化学电源
(1)一次电池:一次电池的活性物质消耗到一定程度,就不能使用了。
如普通的锌锰电池:
碱性锌锰电池:
(2)二次电池:二次电池又称充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复使用。
如铅蓄电池:
(3)燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电池。它与一般化学电池不同,一般化学电池的活性物质储存在电池内部,故而限制了电池的容量,而燃料电池的电极本身不包含活性物质,它工作时,燃料和氧化剂连续不断地由外部供给,在电极上不断地进行电极反应,生成物不断地被排除,于是电池就连续不断地提供电能。
如氢氧燃料电池:
a.电解质溶液为硫酸时:负极 ;正极
b.电解质溶液为强碱时:负极 ;正极
c.电解质溶液为水时: 负极 ;正极
如乙醇燃料碱性电池:负极 ;正极
小结:一次电池、二次电池、燃料电池的优缺点:
【典例精析】
例1.下列关于原电池的叙述,正确的是 ( )
A.构成原电池的正极和负极必须是两种活泼性不同的金属
B.电子从负极流向正极,电流从正极流向负极
C.在电解质溶液中,阴离子从负极向正极移动,阳离子从正极向负极移动
D.原电池工作时,正极发生还原反应,负极发生氧化反应
解题体会:
例2.把铁钉和碳棒用铜线联接后,浸入0.01 mol / L的食盐溶液中,可能发生的现象是
A.碳棒上放出氯气 B.碳棒近旁产生OH- ( )
C.碳棒上放出氧气 D.铁钉上放出氢气 E.铁钉被氧化
解题体会:
例3.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体:电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO3)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是
A.在熔融电解质中,O2--由负极移向正极
B.电池的总反应是:2C4H10+13O2 8CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正级,电极反应为:O2+4e- 2O2--
D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C4H10+26e--+13O2-- 4CO2+SH2O
解题体会:
【反馈练习】
1.下列各组金属和溶液,能组成原电池的是
A Cu、Cu、稀硫酸 B Zn、Cu、稀硫酸
C Cu、Zn、酒精 D Zn、Cu、CuSO4溶液
2.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+══Zn2++Cu,该反应的原电池的组成正确的是
(A) (B) (C) (D)
正极 Zn Ag Cu Cu
( )
负极 Cu Cu Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl2
3.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质溶液的pH怎样变化 ( )
A 不变 B 先变小后变大
C 逐渐变大 D 逐渐变小
4.将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中,并经过一段时间后,下列各叙述正确的是 ( )
A 负极有Cl2逸出,正极有H2逸出
B 负极附近Cl的浓度减小
C 正极附近Cl的浓度逐渐增大
D 溶液中Cl的浓度基本不变
5.关于如图所示装置的叙述,正确的是 ( )
A 铜是阳极,铜片上有气泡产生
B 铜片质量逐渐减少
C 电流从锌片经导线流向铜片
D 氢离子在铜片表面被还原
6.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为: Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) ,下列说法错误的是 ( )
A 电池工作时,锌失去电子
B 电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C 电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D 外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上减小6.5 g
7.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
下列叙述不正确的是 ( )
A 放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-====Zn(OH)2
B 充电时阳极反应为:Fe(OH)3-3e-+5OH-====FeO42-+4H2O
C 放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被氧化
D 放电时正极附近溶液的碱性增强
8.锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池,该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为
负极反应:C6Li-xe- C6Li1-x+x Li+ (C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)
正极反应:Li1-xMO2+xLi++xe- LiMO2 (LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)
下列有关说法正确的是 ( )
A 锂离子电池充电时电池反应为C6Li+Li1-xMO2 LiMO2+C6Li1-x
B 电池反应中,锂、锌、银、铅各失去1 mol电子,金属锂所消耗的质量小
C 锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动
D 锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1-x+x Li++x e- C6Li
9.如图所示的装置,在铁圈和银圈的焊接处,用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中,使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后可观察到的现象是 ( )
A 铁圈和银圈左右摇摆不定
B 保持平衡状况
C 铁圈向下倾斜
D 银圈向下倾斜
10.将等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加少量CuSO4溶液,下列各图中产生H2的体积v(L)与时间t(min)的关系如图,其中正确的是 ( )
11.根据右图所示的装置,回答下列问题:
(1) 铁片与铜片不用导线连接,现象是 ,
反应的化学方程式为 。
(2) 用导线把金属片连接起来,现象是 ,
电极反应式为:负极 ,正极 ,
反应的化学方程式为 。
12.(1)将两铂片插入KOH溶液中作为电极,在两极区分别通入甲烷(或氢气、一氧化碳等可燃性气体)和氧气构成燃料电池,则通入甲烷气体的极是原电池的 ,该极的电极反应是 ,电池工作时的总反应的离子方程式是 。
(2)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,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的混合气体为正极助燃气,制得650℃下工作的燃料电池,完成下列反应式:正极: ,
负极:2CO+2CO32-==4CO2+4e-。总反应: 。
(3)铅蓄电池(原电池)工作时,总反应为:PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O由此可以判断。
A 原电池的电极材料:① 正极 ;② 负极 。
B 电极反应式:正极PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O, 负极电极反应式为 。
C 工作后,蓄电池里电解质溶液的pH(填变大变小或不变) 。
理由是 。
13.如右图所示组成一种原电池,试回答下列问题(灯泡功率合适)。
(1)电解质溶液为稀硫酸时,灯泡 (填亮或不亮,填亮做a题,填不亮做b题)。
a.若灯泡亮,则Mg电极上发生的反应为 ;
Al电极上发生的反应为 。
b.若灯泡不亮,其理由为 。
(2)电解质溶液为NaOH溶液时,灯泡 (填亮或不亮,填亮做a题,填不亮做b题)。
a.若灯泡亮,则Mg电极上发生的反应为 ;
Al电极上发生的反应为 。
b.若灯泡不亮,其理由为 。
14.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池,其电池总反应可以表示为:
Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸,以下说法中正确的是
① 以上反应是可逆反应 ② 以上反应不是可逆反应
③ 充电时化学能转变为电能 ④ 放电时化学能转变为电能
A ①③ B ②④ C ①④ D ②③
(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,有资料表明一节废镍锡电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为
(3)另一种常用的电池是锂电池(很是一种碱金属元素,其相对原子质量为7,由于它的比容量(单位质量电板材料所能转换的电量)特别大而广泛应用于心脏起搏器,一般使用时间可长达十年。它的负极用金属锂制成;电池总反应可表示为:Li+MnO2LiMnO2
试回答:锂电池比容量特别大的原因是
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制,为什么这种电池不能使用电解质的水溶液?请用化学方程式表示其原因
15.由铜片、锌片和200mL稀H2SO4组成的原电池,当在铜片上共放出3.36L(标准状况)气体时,H2SO4恰好全部用完。(假设锌片不放出气体)求:
(1)消耗锌的质量;(2)通过导线的电子数;(3)稀H2SO4的物质的量浓度。
原电池 第一课时 参考答案
[典例精析]
例1 BD 例2 BE 例3 BC
[反馈练习]
1.BD 2.C 3.C 4.D 5.D 6.C 7.C 8.BD
9.D 10.A
11.(1) Fe片溶解,周围有气泡逸出 Cu周围无明显现象
(2)Fe片溶解 Cu周围有气泡逸出 负极 Fe 2e- = Fe2+
正极2H+ + 2e- = H2 Fe + 2H+ = H2 + Fe2+
12.(1) 负极 CH4 8e- + 10OH- = CO32- + 7 H2O
CH4 + 2O2 +2OH- = CO32- + 3H2O
(2) 2CO+ 2CO32--4e-=4CO2 2CO+O2=2CO2
(3)A. PbO2 Pb
B. Pb-2e-+SO42-=PbSO4
C. 变大,在过程中消耗了H2SO4
13.(1)亮
a.Mg2e- = Mg2+ 2H+ + 2 e- = H2 (2)亮
a. 2H2O + 2e- = H2 +2OH- Al 3e- + 4 OH- = AlO2- + 2H2O
14.(1)B (2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液。
(3)锂的摩尔质量小 :2Li+ZH2OLiOH+H2
15. 9.75g 0.3mol e- 0.75mol/L
课前准备:学生课桌上放有盛稀硫酸的玻璃缸、电流汁、锌片、铜片、导线。(两人一组)]
[上课]
师:工农业生产、国防、科研、日常生产中,常常使用哪些电池?××同学。[指定学生]
生(1):蓄电池、干电池、温差电池、氧化银电池、高能电池等。
师:××同学[指生(1)]参加区里少年科技站活动,因此他解得很多,讲得很好。
化学电池一般都是根据原理制成的。为了更好地使用各种电池,并创造出更多更好的新电池,必须学习最简单的电池,也就是学习的构造和它的工作原时。[板书:一、]化学反应时常伴随着光、热这样一些现象。化学反应是否有电流效应呢?如果有的话,电流又是怎样产生的呢?我们一起做一个实验,请大家把书翻到154页(实验5-3)。大家都经过预习,具体操作不必多讲,做实验时请观察三个现象,并认真思考产生这些现象的原因,也可适当地展开一些讨论。第一,锌片、铜片平行插入盛有衡硫酸的玻璃缸里,仔细观察锌片上有没有气体?其次,拿导线把锌片、铜片连接起来,再看一看铜片有没有气体产生?锌片上现象有无变化?最后我们把锌片、铜片连接一个电流计、看看电流计的指针有没有偏转?实验结束以后,锌片和铜片用自来水冲洗冲洗,放在塑料烧杯里。盛衡硫酸的玻璃缸仍放在桌子上。下面大家开始做实验。[教师在黑板上画上原有电池示意图(图1)]
[学生边实验边开展讨论;教师边巡视边进行个别指导。]
注意!连接电流计时,铜片上的导线接在电流计刻有正0.6处,锌片上的导钱接在电池计刻有负的地方。[稍待片刻]好,全部结束,请大家迅速把锌片、铜片用水冲洗一下,放在塑料烧杯里,玻璃缸、电流计、烧杯都放在桌子的正上方。
现在我们请同学汇报一下,在实验时看到一些什么现象?××同学。[指定学生]
生(2):看到锌片上面有气泡,用导线连接起来,铜片上有气泡。
师:连接导线前后,锌片和铜片的现象各有什么不同?
生(2):连接导线前,锌片上有气泡,铜片上无气泡;连接导线后,锌片上气泡减少,铜片上出现比较多的气泡。
师:然后在导线中连接电流计,又看到什么现象?
生(2):电流计的指针有一些偏转。
师:锌片、铜片插入稀硫酸中,锌片有气泡产生,铜片上没有气泡产生,这是什么原因?×同学,[指定学生]你讲讲看。
生(3):锌的活动性大,所以有气泡;铜的活动性小,所以没有气泡产生。
师:大家想想,这样回答完整吗?×同学。[指定学生]
生(4):在金属活动性顺序表中,锌排在氢的前面,容易失去电子,能置换酸中的氢。
师:铜呢?
生(4):铜排氢的后面,不能置换酸中的氢。
师:在金属活动顺序表中,锌排氢的前面,锌的化学性质比氢活泼,锌原子易失电子给硫酸溶液中的氢离子。锌不断溶解,锌原子变成锌离子,氢离子得到电子变成氢离子。两上氢原子结合成氢分子,锌片上有气体即氢气逸出。[板书]现在再考虑:为什么锌片、铜片连接了导线以后,如果锌片很纯的话,锌片上的气泡很少。几乎没有,而铜片上的气泡却很多,什么道理?××同学。[指定学生]
生(5):锌被氧化成锌离子进入溶液,溶液中的氢离子从铜片获得电子,被还原成氢原子。
师:同学们能回家预习,很好。但回答问题要针对题意,经过思考后用自己的语言来回答。大家看到铜片上气泡很多,锌片上气泡少了,这是什么道理呢?。[指定学生]
生(6):锌原子失电子变成锌离子,电子通过导线流向铜片上,氢离子在铜片上得电子,变成氢原子再组成氢分子。铜片上有很多氢气泡。
[评述:在这类探索性实验中,操作并不困难,重要的是观察现象要细微,否则无收获。在观察到现象后,分析电子的流动和转移的路线是重要的课题。一定要让学生得到如下结论:锌片与稀硫酸接解反应时,电子是在锌和氢离子之间直接转换;而在锌片用导线与插在稀硫酸时的铜片接连时,电子是由锌片通过导线到达铜片后,在铜片上向氢离子转移。在学生的回答中,有一句话最重要:“锌原子失去的电子通过导线流到铜片上”,要特别强调。在电子通路得到控制后,的使用才成为可能。]
师:锌是比较活动的金属,锌片的锌原子失电子变成锌离子,溶解在溶液里。锌原子失去电子通过导线流到铜片上,而溶液中的氢离子从铜片上得到电子变成氢原子,二年氢原子组成了氢分子。因此,在铜片上就有气体出发。大家也可以考虑一下:锌原子失电子变成二价锌离子,氢离子得电子变成氢原子都是一些什么反应呀?×同学。[指定学生]
生(7):锌原子失电子发生氧化反应,氢离子得电子发生还原反应。
师:锌原子失去电子变二价锌离子的反应为氧化反应;氢离子得电子变氢原反应是还原反应。在导线中连接了电流计,大家都看到电流计的指针有偏转的。说明导线里有电流通过,考虑一下上述实验装置,怎么会产生电流的?电子流动的方向,又是怎样的呢?请同学们讨论。
生(8):电流的产生是由于电子从锌片流向铜片。
师:有谁补充?[指定学生]
生(9):因为锌片上电子多,锌片、铜片之间有电势差
师:产生电流的根本原因是什么?
[评述:产生电流的根本原因,在化学里是无法弄明白的。学生回答的产生电势差的事实,也是根本原因之一,如果学生在高中电学里已学过这个原理,教师可提醒一下。如果学生的尚未学到,则化学教师可以轻轻带过,待学生到物理学习中再深究。这里,也许只需突出氧化-还原反应的自动变化。]
生(10):锌片上锌原子发生氧化反应,铜片上的氢离子得电子发生还原反应,使导线中的电子从锌片流向铜片。
师:锌片、铜片上发生了氧化-还原反应,使电子从锌片不断地流向铜片而形成电流,这是上述装置产生电流的根本原因。锌比铜活动,容易失去电子,锌片上的电子比铜片多,锌片与铜片间有电势差,电子从锌片流向铜片。我们再看看上面的实验装置有什么特点?请大家翻开书,第155页,第四行:“把化学能转变为电能的装置叫。”我们刚才做实验的装置就是原, 锌、铜、衡硫酸组成的一个锌铜。现在大家可以搞清楚了,什么是。
中电子流出的这一极称为负极;电子流入的这一极称为正级。锌、铜中锌和铜各是什么极?
生(集体):锌片是负极;铜片是正极。
师:锌、铜中,锌片是电子流出的称为负极,铜片是电子流入的称为正极。负极锌片,正极铜片,各发生什么反应?
生(集体):负极锌片上发生氧化反应;正极铜片上的H+发生还原反应。
师:负极锌片,电极锌本身被氧化正极铜片,H+在电极铜上被还原。锌铜中的电子,从负极锌片流向正极铜片。
为了更好地学习的工作原理,我们可以用电极方程式,表示两电极上所发生的反应。电极方程怎样写法呢?写电极方程式时,[指黑板上所写的电极方程式应写清楚正极、负极;在电极后面括一个括号,写电极材料名称;然后再书写原子(分子)或离子的符号,以及得失电子的数目;最后配平并在反应物、生成物的符号间写等号。]
[评述:电极方程式的书写一定要规范,这有利于巩固对电极反应的氧化还原本质的理解。]
[教师将放有的盛稀硫酸的玻璃缸,硫酸铜溶液的玻璃缸,酒精溶液的玻璃缸,锌片、铜片、银片、石墨棒以及导线的示教盘和大型电流计摆在讲台上。]
师:下面我再来做几个实验,请大家仔细观察。这是锌片、石墨棒,在玻璃缸里的是稀硫酸[出示实物],现在如果我把锌片和石墨棒放在稀硫酸里,锌片上有气泡吗?
生:有气泡。
师:石墨棒上有气泡吗?
生:没有。
师:现在我用一根导线,把锌片和石墨棒连接起来。[教师演示]请×同学[指定学生]代表大家来看一下,并向大家汇报看到的现象。
生(11):锌片上气泡减少,石墨棒上有气泡产生。
师:把电流计连接在锌片和石墨棒中间[教师演示],大家看看讲台上电流计指针,电流计指针发生偏转。
下面我们做第二个实验。这里有两块锌片,玻璃缸里是稀硫酸[出示实物]把两块锌片插入稀硫酸里[教师演示],两块锌片有什么现象?
生:都有气泡。
师:如果在两块锌片间,连接一电流计[教师演示],大家看看,电流计的指针是否有偏转?
生:没有偏转。
师:两块锌片插入稀硫酸连接电流计,两块锌片都有气泡产生,电流计指针不发生偏转。
下面我们做第三个实验。这是一块锌片,这是一块银片,玻璃缸是硫酸铜溶液[出示实物],把锌片、银片插入硫酸铜溶液中,放置片刻后,取出银片[教师演示],大家看看,银片上有什么现象?
生(部分):变暗了;(部分):有暗红色。
师:如果在锌片、银片中,连接一个电流计[教师演示],大家看看,电流计的指针是否有偏转?
生:有偏转。
师:锌片、银片插入硫酸铜溶液,连接电流计,锌不断溶解,银片有暗红色物色析出,电流计指针发生偏转。
最后一个实验,也就是第四个实验。这是一块锌片、一块铜片,玻璃缸里是酒精溶液[出示实物]。
现在我们把锌片和铜片插入酒精溶液[教师演示],大家仔细观察,有什么现象?
生:没现象。
师:锌片、铜片插入酒精溶液,锌片、铜片都没有现象。如果用导线把锌片、铜片连接起来,锌片、铜片上仍然没有现象。现在我在锌片、铜片间, 连接一个电流计[教师演示],大家看看,电流计指针是否有偏转?
生:没有偏转。
师:锌片、铜片插入酒精溶液,连接电流计,锌片、铜片上没有现象,电流计指针不发生偏转。
现在请大家考虑:这四个实验中,哪几个既发生化学反应,又能产生电流?请×同学回答。
生(12):第一和第三。
师:第一和第三个实验。既发生化学反应,又能产生电流,这些装置是;第二个实验发生化学反应,但无电流产生;第四个实验既不发生化学反应,也没有电流产生,这些装置都不是。
现在请大家考虑:由哪几部分构成?每部分用什么材料?材料有什么要求?也就是说,请臧克家总结归纳一下,构成要哪些条件?请×同学讲讲看。
[评述:在了解作用的 ,分析的构造。而且,教师对构造的教学是通过四个实验,让学生自己去观察、比较,然后独立归纳出构成的条件。这是教师在能力培养的要求下,作出的别具匠心的安排。学生在通过这一过程的教学后,不仅获得了知识,也提高了学习能力。]
生(13):第一是有两种金属;第二是有电解质;第三有要导线。
师:是否一定是两种金属?
生(13):也可以金属和非金属。
师:如果是两种金属,要求两种怎样的金属?
生(13):一种金属在金属活动顺序中排氢前面;一种排在氢的后面。
师:可由两种活泼不同的金属作电极,一种金属比较活泼,一种金属比较不活泼,这是相对比较来说的。两种金属不一定要一种排在金属活动顺序表氢前,一种排在氢后面。如两种金属都排在金属活动顺序表氢后面,只要活动性不同也就可以。当然也可以由一种金属和一种非金属作电极,非金属主要是指石墨。如Zn-C是一种金属和一种非金属作电极;Zn-Ag是一种活泼的金属与一种较不活泼的金属作电极。两电极必须插入电解质溶液。注意!一定要溶液,电解质溶液存在自由移动的离子,阳离子参加电极反应,如稀硫酸溶液中有自由移动的氢离子,H+参加电极反应;硫酸铜溶液中有自由移动的铜离子,Cu2+参加电极反应。[稍停]
现在总结一下,归纳一下:“构成的条件”,请记录:[学生记录]第一,必须有活动性不同的两种金属,或金属和非金属作电极;第二,两电极直接插入电解质溶液;第三,正常工作的两电极,必须用导线连接起来。实验一、三的装置是,它们完全符合构成的三个条件。实验二、四的装置不是。实验二,两块锌片是同种金属,不符合必须要有活动性不同的两种金属作电极的条件;实验四的酒精溶液是非电解持溶解,不符合两电极必须插入电解质溶液的条件。
下面请大家再进一步研究一下:(1)Zn、C、稀H2SO4,(2)Zn、Ag、CuSO4溶液--这两个的工作原理。锌片、石墨棒插入稀硫酸,用导线连接后,石墨棒上产生什么气体?怎样会产生的?锌片上发生了什么变化?怎样会发生的?××同学。[指定学生]
[评述:这里重复地研究的工作原理,教学要求与前面是不同的。上课开始阶段的研究,属于识记水平,只让学生识记一下,获得初步理解;现在研究工作原理,则要求学生从简单应用,达到直接应用的学习水平。教师可以在观察学生应用的现场,了解学生是否已经真懂,而且可以对学生难免出现的一些错误,及时作出纠正。例如,在电解质为硫酸铜溶液时,正极上究竟是什么物质发生了还原反应,这是原理的应用。课堂上的条件很好,有实验可以观察,也有条件作理论分析,纠正学生错误是并不困难的。在这里,任课教师安排教学时,考虑得到周到,要求学生会操作,会口述和会正确书写电极反应式,这类教学是很细腻的。]
生(14):石墨棒上有氢气产生,硫酸溶液中的氢离子,在石墨棒得到电子变成氢原子,两个氢原子进一步变成氢分子。
师:这是什么反应?
生(14):还原反应。
师:锌片上发生什么变化呢?
生(14):锌不断溶解。
师:锌片上的锌原子失去电子变为锌离子,进入溶液。这是什么反应?
生(14):氧化反应。
师:锌、碳中,哪个电极为正极?哪个电极为负极?×同学。[指定学生]
生(15):锌片是负极,锌片上有电子流出;石墨棒是正极,电子流入石墨棒。
师:锌片、银片插入硫酸铜溶液,用导线连接后,银片上生成暗红色物质是什么?怎样会产生的?锌片上发生了什么变化?怎样会发生的?×同学。[指定学生]
生(16):银片上有铜产生,硫酸铜溶液中的铜离子,从银片上得到电了,变成铜原子,铜附在银片上。锌不断溶解,锌片上锌原子失电子变锌离子,进入溶解。
师:负极锌片上锌原子失电子变成锌离子,是什么反应?
生(集体):氧化反应。
师:正极银片上铜离子得到电子,变成铜原子,是什么反应?
生(集体):还原反应。
师:下面请大家在纸上做练习。
在图上标明正负极和电子转移方向,写出电极方程式。
师:我们分析一下,看看做得对不对。锌是负极,银是正极,电子从负极锌片流向正极银片,对吗?
生(集体):对。
师:负极锌片,锌原子失电子成锌离子,正极银片上氢离子得电子变成氧原子,结合成氢分子。对吗?
生(集体):不对。 [议论纷纷]
师:不对在什么地方?×同学。[指定学生]
生(18):正极银片上,铜离子得电子变成铜原子。
师:实验证明,正极银片上有铜生成,从理论上来看,为什么是铜而不是氢气呢?硫酸铜溶液中有较多的铜离子和极少量的氢离子,在金属活动顺序表中,铜排在氢后面,氢原子比铜原子容易失电子,而铜离子比氢离子容易得出电子,因此,应该铜离子得电子生成铜原子。[板书]
现在我们来总结一下的化学原理。大家一起看书,第155页第五行:“电子流出的一极是负极(如锌片),电极被氧化”。Zn、Cu,负极是锌片,而一般负极是相对活泼的金属,相对活泼的金属的原子,容易失去电子,电子流出,电极本身被氧化。在书上锌片边上可写上:“相对活泼的金属”。再往下看:“电子流入的一极是正极H+在电极上被还原。”Zn、Cu,正极是铜片,H+在正极上被还原,而一般,正极是相对不活泼的金属或非的石墨,电了通过导线流入正极,电解质溶液中的阳离子,在正及得到电子被还原。大家在书上铜边上写上:“相对不活泼金属或非的石墨”;氢离子边上写:阳离子。
从外电路来看,电子从负极流向正极;从内电路来看,负极金属原子失去电子被氧化,正极阳离子得电子被还原。内电路两极上发生氧化-还原反应,外电路两极电子定向流动,产生电流,化学能转变为电能。
回家认真复习。预习金属的腐蚀和防护。完成书面作业 160页第一题和补充题:画的示意图,标出正负极和电子流动方向,写出电极方程式,并注意反应所属类型。做实验并进行思考,准备课堂讨论:161页第二题。今天中午和放学后开放实验室,请大家自己选择时间到实验室做实验。
[下课]
[ 附]板书
1.什么是
2.权成的条件
3.的工作原理
[评述:这是一堂概念的理论课。教学要求明白,教学过程 很有层次和节奏,贯彻了由表及里、由易到难的教学原则。而且,本堂课体现了学生是教学中的主体精神,实验是由学生独立进行或观察的,结论是由学生自己得到的。把教学中大多采用的验证性实验,改为探索性实验,把观察实验过程和抽象思维过程结合起来,有利于发展学生的能力。
在教学中,教师的主体任务是向学生提出问题、揭露矛盾、引导思考、组织活动(或实验)、解答疑难和指引进一步学习的途径。教师不能代替学生去学习。用“喂”和“填”的办法进行教学,虽然可以使学生学起来轻易一些,但正因为轻易了,就妨碍了学生的钻研精神的培养和自学能力的提高。本堂课的教学基本上避免了“代替学习”的旧模式。同时,也反对了所谓“放手让学生自己去探索”,模糊教学的具体目标的做法,防止走向另一个极端。它保持了教师的主导作用和学生的主体地位的较好的统一。
学生在回答问题时,不可能十全十美,会出现一些曲折。在班级教学中,各个学生的学习能力不可能完全一致,教师要善于利用这些曲折去“借题发挥”,帮助一部分设疑、解难,使这些学生跟上全班水平。在教学中的一些“迂回”,有时对学习水平较高的学生也是需要的,可以使他们在“回旋”中培养再现性思维和创造性思维。在这个问题上,如何掌握“火侯”,这是教师的教学的教学艺术。本堂课的教学,在这方面似可更放手一些。
未来的文盲将不是那些不识字的人,而是没有学会怎样学习的人。]
课前准备:学生课桌上放有盛稀硫酸的玻璃缸、电流汁、锌片、铜片、导线。(两人一组)]
[上课]
师:工农业生产、国防、科研、日常生产中,常常使用哪些电池?××同学。[指定学生]
生(1):蓄电池、干电池、温差电池、氧化银电池、高能电池等。
师:××同学[指生(1)]参加区里少年科技站活动,因此他解得很多,讲得很好。
化学电池一般都是根据原电池原理制成的。为了更好地使用各种电池,并创造出更多更好的新电池,必须学习最简单的电池,也就是学习原电池的构造和它的工作原时。[板书:一、原电池]化学反应时常伴随着光、热这样一些现象。化学反应是否有电流效应呢?如果有的话,电流又是怎样产生的呢?我们一起做一个实验,请大家把书翻到154页(实验5-3)。大家都经过预习,具体操作不必多讲,做实验时请观察三个现象,并认真思考产生这些现象的原因,也可适当地展开一些讨论。第一,锌片、铜片平行插入盛有衡硫酸的玻璃缸里,仔细观察锌片上有没有气体?其次,拿导线把锌片、铜片连接起来,再看一看铜片有没有气体产生?锌片上现象有无变化?最后我们把锌片、铜片连接一个电流计、看看电流计的指针有没有偏转?实验结束以后,锌片和铜片用自来水冲洗冲洗,放在塑料烧杯里。盛衡硫酸的玻璃缸仍放在桌子上。下面大家开始做实验。[教师在黑板上画上原有电池示意图(图1)]
[学生边实验边开展讨论;教师边巡视边进行个别指导。]
注意!连接电流计时,铜片上的导线接在电流计刻有正0.6处,锌片上的导钱接在电池计刻有负的地方。[稍待片刻]好,全部结束,请大家迅速把锌片、铜片用水冲洗一下,放在塑料烧杯里,玻璃缸、电流计、烧杯都放在桌子的正上方。
现在我们请同学汇报一下,在实验时看到一些什么现象?××同学。[指定学生]
生(2):看到锌片上面有气泡,用导线连接起来,铜片上有气泡。
师:连接导线前后,锌片和铜片的现象各有什么不同?
生(2):连接导线前,锌片上有气泡,铜片上无气泡;连接导线后,锌片上气泡减少,铜片上出现比较多的气泡。
师:然后在导线中连接电流计,又看到什么现象?
生(2):电流计的指针有一些偏转。
师:锌片、铜片插入稀硫酸中,锌片有气泡产生,铜片上没有气泡产生,这是什么原因?×××同学,[指定学生]你讲讲看。
生(3):锌的活动性大,所以有气泡;铜的活动性小,所以没有气泡产生。
师:大家想想,这样回答完整吗?×××同学。[指定学生]
生(4):在金属活动性顺序表中,锌排在氢的前面,容易失去电子,能置换酸中的氢。
师:铜呢?
生(4):铜排氢的后面,不能置换酸中的氢。
师:在金属活动顺序表中,锌排氢的前面,锌的化学性质比氢活泼,锌原子易失电子给硫酸溶液中的氢离子。锌不断溶解,锌原子变成锌离子,氢离子得到电子变成氢离子。两上氢原子结合成氢分子,锌片上有气体即氢气逸出。[板书]现在再考虑:为什么锌片、铜片连接了导线以后,如果锌片很纯的话,锌片上的气泡很少。几乎没有,而铜片上的气泡却很多,什么道理?××同学。[指定学生]
生(5):锌被氧化成锌离子进入溶液,溶液中的氢离子从铜片获得电子,被还原成氢原子。
师:同学们能回家预习,很好。但回答问题要针对题意,经过思考后用自己的语言来回答。大家看到铜片上气泡很多,锌片上气泡少了,这是什么道理呢?××。[指定学生]
生(6):锌原子失电子变成锌离子,电子通过导线流向铜片上,氢离子在铜片上得电子,变成氢原子再组成氢分子。铜片上有很多氢气泡。
[评述:在这类探索性实验中,操作并不困难,重要的是观察现象要细微,否则无收获。在观察到现象后,分析电子的流动和转移的路线是重要的课题。一定要让学生得到如下结论:锌片与稀硫酸接解反应时,电子是在锌和氢离子之间直接转换;而在锌片用导线与插在稀硫酸时的铜片接连时,电子是由锌片通过导线到达铜片后,在铜片上向氢离子转移。在学生的回答中,有一句话最重要:“锌原子失去的电子通过导线流到铜片上”,要特别强调。在电子通路得到控制后,原电池的使用才成为可能。]
师:锌是比较活动的金属,锌片的锌原子失电子变成锌离子,溶解在溶液里。锌原子失去电子通过导线流到铜片上,而溶液中的氢离子从铜片上得到电子变成氢原子,二年氢原子组成了氢分子。因此,在铜片上就有气体出发。大家也可以考虑一下:锌原子失电子变成二价锌离子,氢离子得电子变成氢原子都是一些什么反应呀?×××同学。[指定学生]
生(7):锌原子失电子发生氧化反应,氢离子得电子发生还原反应。
师:锌原子失去电子变二价锌离子的反应为氧化反应;氢离子得电子变氢原反应是还原反应。在导线中连接了电流计,大家都看到电流计的指针有偏转的。说明导线里有电流通过,考虑一下上述实验装置,怎么会产生电流的?电子流动的方向,又是怎样的呢?请同学们讨论。
生(8):电流的产生是由于电子从锌片流向铜片。
师:有谁补充?××[指定学生]
生(9):因为锌片上电子多,锌片、铜片之间有电势差
师:产生电流的根本原因是什么?
[评述:产生电流的根本原因,在化学里是无法弄明白的。学生回答的产生电势差的事实,也是根本原因之一,如果学生在高中电学里已学过这个原理,教师可提醒一下。如果学生的尚未学到,则化学教师可以轻轻带过,待学生到物理学习中再深究。这里,也许只需突出氧化-还原反应的自动变化。]
生(10):锌片上锌原子发生氧化反应,铜片上的氢离子得电子发生还原反应,使导线中的电子从锌片流向铜片。
师:锌片、铜片上发生了氧化-还原反应,使电子从锌片不断地流向铜片而形成电流,这是上述装置产生电流的根本原因。锌比铜活动,容易失去电子,锌片上的电子比铜片多,锌片与铜片间有电势差,电子从锌片流向铜片。我们再看看上面的实验装置有什么特点?请大家翻开书,第155页,第四行:“把化学能转变为电能的装置叫原电池。”我们刚才做实验的装置就是原, 锌、铜、衡硫酸组成的一个锌铜原电池。现在大家可以搞清楚了,什么是原电池。
原电池中电子流出的这一极称为负极;原电池电子流入的这一极称为正级。锌、铜原电池中锌和铜各是什么极?
生(集体):锌片是负极;铜片是正极。
师:锌、铜原电池中,锌片是电子流出的称为负极,铜片是电子流入的称为正极。负极锌片,正极铜片,各发生什么反应?
生(集体):负极锌片上发生氧化反应;正极铜片上的H+发生还原反应。
师:负极锌片,电极锌本身被氧化正极铜片,H+在电极铜上被还原。锌铜原电池中的电子,从负极锌片流向正极铜片。
为了更好地学习原电池的工作原理,我们可以用电极方程式,表示原电池两电极上所发生的反应。电极方程怎样写法呢?写电极方程式时,[指黑板上所写的电极方程式应写清楚正极、负极;在电极后面括一个括号,写电极材料名称;然后再书写原子(分子)或离子的符号,以及得失电子的数目;最后配平并在反应物、生成物的符号间写等号。]
[评述:电极方程式的书写一定要规范,这有利于巩固对电极反应的氧化还原本质的理解。]
[教师将放有的盛稀硫酸的玻璃缸,硫酸铜溶液的玻璃缸,酒精溶液的玻璃缸,锌片、铜片、银片、石墨棒以及导线的示教盘和大型电流计摆在讲台上。]
师:下面我再来做几个实验,请大家仔细观察。这是锌片、石墨棒,在玻璃缸里的是稀硫酸[出示实物],现在如果我把锌片和石墨棒放在稀硫酸里,锌片上有气泡吗?
生:有气泡。
师:石墨棒上有气泡吗?
生:没有。
师:现在我用一根导线,把锌片和石墨棒连接起来。[教师演示]请×××同学[指定学生]代表大家来看一下,并向大家汇报看到的现象。
生(11):锌片上气泡减少,石墨棒上有气泡产生。
师:把电流计连接在锌片和石墨棒中间[教师演示],大家看看讲台上电流计指针,电流计指针发生偏转。
下面我们做第二个实验。这里有两块锌片,玻璃缸里是稀硫酸[出示实物]把两块锌片插入稀硫酸里[教师演示],两块锌片有什么现象?
生:都有气泡。
师:如果在两块锌片间,连接一电流计[教师演示],大家看看,电流计的指针是否有偏转?
生:没有偏转。
师:两块锌片插入稀硫酸连接电流计,两块锌片都有气泡产生,电流计指针不发生偏转。
下面我们做第三个实验。这是一块锌片,这是一块银片,玻璃缸是硫酸铜溶液[出示实物],把锌片、银片插入硫酸铜溶液中,放置片刻后,取出银片[教师演示],大家看看,银片上有什么现象?
生(部分):变暗了;(部分):有暗红色。
师:如果在锌片、银片中,连接一个电流计[教师演示],大家看看,电流计的指针是否有偏转?
生:有偏转。
师:锌片、银片插入硫酸铜溶液,连接电流计,锌不断溶解,银片有暗红色物色析出,电流计指针发生偏转。
最后一个实验,也就是第四个实验。这是一块锌片、一块铜片,玻璃缸里是酒精溶液[出示实物]。
现在我们把锌片和铜片插入酒精溶液[教师演示],大家仔细观察,有什么现象?
生:没现象。
师:锌片、铜片插入酒精溶液,锌片、铜片都没有现象。如果用导线把锌片、铜片连接起来,锌片、铜片上仍然没有现象。现在我在锌片、铜片间, 连接一个电流计[教师演示],大家看看,电流计指针是否有偏转?
生:没有偏转。
师:锌片、铜片插入酒精溶液,连接电流计,锌片、铜片上没有现象,电流计指针不发生偏转。
现在请大家考虑:这四个实验中,哪几个既发生化学反应,又能产生电流?请×××同学回答。
生(12):第一和第三。
师:第一和第三个实验。既发生化学反应,又能产生电流,这些装置是原电池;第二个实验发生化学反应,但无电流产生;第四个实验既不发生化学反应,也没有电流产生,这些装置都不是原电池。
现在请大家考虑:原电池由哪几部分构成?每部分用什么材料?材料有什么要求?也就是说,请臧克家总结归纳一下,构成原电池要哪些条件?请×××同学讲讲看。
[评述:在了解原电池作用的 ,分析原电池的构造。而且,教师对构造的教学是通过四个实验,让学生自己去观察、比较,然后独立归纳出构成原电池的条件。这是教师在能力培养的要求下,作出的别具匠心的安排。学生在通过这一过程的教学后,不仅获得了知识,也提高了学习能力。]
生(13):第一是有两种金属;第二是有电解质;第三有要导线。
师:是否一定是两种金属?
生(13):也可以金属和非金属。
师:如果是两种金属,要求两种怎样的金属?
生(13):一种金属在金属活动顺序中排氢前面;一种排在氢的后面。
师:原电池可由两种活泼不同的金属作电极,一种金属比较活泼,一种金属比较不活泼,这是相对比较来说的。两种金属不一定要一种排在金属活动顺序表氢前,一种排在氢后面。如两种金属都排在金属活动顺序表氢后面,只要活动性不同也就可以。当然也可以由一种金属和一种非金属作电极,非金属主要是指石墨。如Zn-C是一种金属和一种非金属作电极;Zn-Ag是一种活泼的金属与一种较不活泼的金属作电极。两电极必须插入电解质溶液。注意!一定要溶液,电解质溶液存在自由移动的离子,阳离子参加电极反应,如稀硫酸溶液中有自由移动的氢离子,H+参加电极反应;硫酸铜溶液中有自由移动的铜离子,Cu2+参加电极反应。[稍停]
现在总结一下,归纳一下:“构成原电池的条件”,请记录:[学生记录]第一,必须有活动性不同的两种金属,或金属和非金属作电极;第二,两电极直接插入电解质溶液;第三,正常工作的原电池两电极,必须用导线连接起来。实验一、三的装置是原电池,它们完全符合构成原电池的三个条件。实验二、四的装置不是原电池。实验二,两块锌片是同种金属,不符合必须要有活动性不同的两种金属作电极的条件;实验四的酒精溶液是非电解持溶解,不符合两电极必须插入电解质溶液的条件。
下面请大家再进一步研究一下:(1)Zn、C、稀H2SO4,(2)Zn、Ag、CuSO4溶液--这两个原电池的工作原理。锌片、石墨棒插入稀硫酸,用导线连接后,石墨棒上产生什么气体?怎样会产生的?锌片上发生了什么变化?怎样会发生的?××同学。[指定学生]
[评述:这里重复地研究原电池的工作原理,教学要求与前面是不同的。上课开始阶段的研究,属于识记水平,只让学生识记一下,获得初步理解;现在研究原电池工作原理,则要求学生从简单应用,达到直接应用的学习水平。教师可以在观察学生应用的现场,了解学生是否已经真懂,而且可以对学生难免出现的一些错误,及时作出纠正。例如,在电解质为硫酸铜溶液时,正极上究竟是什么物质发生了还原反应,这是原理的应用。课堂上的条件很好,有实验可以观察,也有条件作理论分析,纠正学生错误是并不困难的'。在这里,任课教师安排教学时,考虑得到周到,要求学生会操作,会口述和会正确书写电极反应式,这类教学是很细腻的。]
生(14):石墨棒上有氢气产生,硫酸溶液中的氢离子,在石墨棒得到电子变成氢原子,两个氢原子进一步变成氢分子。
师:这是什么反应?
生(14):还原反应。
师:锌片上发生什么变化呢?
生(14):锌不断溶解。
师:锌片上的锌原子失去电子变为锌离子,进入溶液。这是什么反应?
生(14):氧化反应。
师:锌、碳原电池中,哪个电极为正极?哪个电极为负极?×××同学。[指定学生]
生(15):锌片是负极,锌片上有电子流出;石墨棒是正极,电子流入石墨棒。
师:锌片、银片插入硫酸铜溶液,用导线连接后,银片上生成暗红色物质是什么?怎样会产生的?锌片上发生了什么变化?怎样会发生的?×××同学。[指定学生]
生(16):银片上有铜产生,硫酸铜溶液中的铜离子,从银片上得到电了,变成铜原子,铜附在银片上。锌不断溶解,锌片上锌原子失电子变锌离子,进入溶解。
师:负极锌片上锌原子失电子变成锌离子,是什么反应?
生(集体):氧化反应。
师:正极银片上铜离子得到电子,变成铜原子,是什么反应?
生(集体):还原反应。
师:下面请大家在纸上做练习。
在图上标明正负极和电子转移方向,写出电极方程式。
师:我们分析一下,看看做得对不对。锌是负极,银是正极,电子从负极锌片流向正极银片,对吗?
生(集体):对。
师:负极锌片,锌原子失电子成锌离子,正极银片上氢离子得电子变成氧原子,结合成氢分子。对吗?
生(集体):不对。 [议论纷纷]
师:不对在什么地方?×××同学。[指定学生]
生(18):正极银片上,铜离子得电子变成铜原子。
师:实验证明,正极银片上有铜生成,从理论上来看,为什么是铜而不是氢气呢?硫酸铜溶液中有较多的铜离子和极少量的氢离子,在金属活动顺序表中,铜排在氢后面,氢原子比铜原子容易失电子,而铜离子比氢离子容易得出电子,因此,应该铜离子得电子生成铜原子。[板书]
现在我们来总结一下原电池的化学原理。大家一起看书,第155页第五行:“原电池电子流出的一极是负极(如锌片),电极被氧化”。Zn、Cu原电池,负极是锌片,而一般原电池负极是相对活泼的金属,相对活泼的金属的原子,容易失去电子,电子流出,电极本身被氧化。在书上锌片边上可写上:“相对活泼的金属”。再往下看:“电子流入的一极是正极H+在电极上被还原。”Zn、Cu原电池,正极是铜片,H+在正极上被还原,而一般原电池,正极是相对不活泼的金属或非的石墨,电了通过导线流入正极,电解质溶液中的阳离子,在正及得到电子被还原。大家在书上铜边上写上:“相对不活泼金属或非的石墨”;氢离子边上写:阳离子。
原电池从外电路来看,电子从负极流向正极;从内电路来看,负极金属原子失去电子被氧化,正极阳离子得电子被还原。内电路两极上发生氧化-还原反应,外电路两极电子定向流动,产生电流,化学能转变为电能。
回家认真复习原电池。预习金属的腐蚀和防护。完成书面作业 160页第一题和补充题:画原电池的示意图,标出正负极和电子流动方向,写出电极方程式,并注意反应所属类型。做实验并进行思考,准备课堂讨论:161页第二题。今天中午和放学后开放实验室,请大家自己选择时间到实验室做实验。
[下课]
[ 附]板书
1.什么是原电池
2.权成原电池的条件
3.原电池的工作原理
[评述:这是一堂原电池概念的理论课。教学要求明白,教学过程 很有层次和节奏,贯彻了由表及里、由易到难的教学原则。而且,本堂课体现了学生是教学中的主体精神,实验是由学生独立进行或观察的,结论是由学生自己得到的。把教学中大多采用的验证性实验,改为探索性实验,把观察实验过程和抽象思维过程结合起来,有利于发展学生的能力。
在教学中,教师的主体任务是向学生提出问题、揭露矛盾、引导思考、组织活动(或实验)、解答疑难和指引进一步学习的途径。教师不能代替学生去学习。用“喂”和“填”的办法进行教学,虽然可以使学生学起来轻易一些,但正因为轻易了,就妨碍了学生的钻研精神的培养和自学能力的提高。本堂课的教学基本上避免了“代替学习”的旧模式。同时,也反对了所谓“放手让学生自己去探索”,模糊教学的具体目标的做法,防止走向另一个极端。它保持了教师的主导作用和学生的主体地位的较好的统一。
学生在回答问题时,不可能十全十美,会出现一些曲折。在班级教学中,各个学生的学习能力不可能完全一致,教师要善于利用这些曲折去“借题发挥”,帮助一部分设疑、解难,使这些学生跟上全班水平。在教学中的一些“迂回”,有时对学习水平较高的学生也是需要的,可以使他们在“回旋”中培养再现性思维和创造性思维。在这个问题上,如何掌握“火侯”,这是教师的教学的教学艺术。本堂课的教学,在这方面似可更放手一些。
未来的文盲将不是那些不识字的人,而是没有学会怎样学习的人。]
化学原电池电极方程式总结
1.铝—镍电池(负极—Al,正极—Ni,电解液—NaCl溶液、O2)
负极:4Al-12e-=4Al3+;
正极:3O2+6H2O+12e-=12OH-;
总反应式:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3。
2.镁—铝电池(负极—Al,正极—Mg,电解液—KOH溶液)
负极:2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O;
正极:6H2O+6e-=3H2↑+6OH-;
总反应离子方程式:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。
3.锂电池一型(负极—Li,正极—石墨,电解液—LiAlCl4—SOCl2)
已知电池总反应式:4Li+2SOCl2=SO2↑+4LiCl+S。
试写出正、负极反应式:
负极:4Li-4e-=4Li+;
正极:2SOCl2+4e-=SO2↑+S+4Cl-。
4.铁—镍电池(负极—Fe,正极—NiO2,电解液—KOH溶液)
已知Fe+NiO2+2H2O放电充电Fe(OH)2+Ni(OH)2,则:
负极:Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2;
正极:NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-。
阴极:Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-;
阳极:Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O。
5.LiFePO4电池(正极—LiFePO4,负极—Li,含Li+导电固体为电解质)
已知FePO4+Li放电充电LiFePO4,则
负极:Li-e-=Li+;
正极:FePO4+Li++e-=LiFePO4。
阴极:Li++e-=Li;
阳极:LiFePO4-e-=FePO4+Li+。
6.高铁电池(负极—Zn,正极—石墨,电解质为浸湿的固态碱性物质)
已知:3Zn+2K2FeO4+8H2O放电充电3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,则:
负极:3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2;
正极:2FeO4 2-+6e-+8H2O=2Fe(OH)3+10OH-。
阴极:3Zn(OH)2+6e-=3Zn+6OH-;
阳极:2Fe(OH)3-6e-+10OH-=2FeO4 2-+8H2O。
7.氢氧燃料电池
(1)电解质是KOH溶液(碱性电解质)
负极:2H2-4e-+4OH-=4H2O;
正极:O2+2H2O+4e-=4OH-;
总反应方程式:2H2+O2=2H2O。
(2)电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)
负极:2H2-4e-=4H+;
正极:O2+4H++4e-=2H2O;
总反应方程式:2H2+O2=2H2O。
(3)电解质是NaCl溶液(中性电解质)
负极:2H2-4e-=4H+;
正极:O2+2H2O+4e-=4OH-;
总反应方程式:2H2+O2=2H2O。
8.甲烷燃料电池(铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入甲烷、电解液有三种)
(1)电解质是熔融碳酸盐(K2CO3或Na2CO3)
正极:2O2+8e-+4CO2=4CO32-;
负极:CH4-8e-+4CO32-=5CO2↑+2H2O;
总反应方程式:CH4+2O2=CO2↑+2H2O。
(2)酸性电解质(电解液为H2SO4溶液)
正极:2O2+8e-+8H+=4H2O;
负极:CH4-8e-+2H2O=CO2↑+8H+;
总反应方程式:CH4+2O2=CO2↑+2H2O。
(3)碱性电解质(铂为两极、电解液为KOH溶液)
正极:2O2+8e-+4H2O=8OH-;
负极:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;
总反应方程式:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O。
9.甲醇燃料电池
(1)碱性电解质(铂为两极、电解液为KOH溶液)
正极:3O2+12e-+6H2O=12OH-;
负极:2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O;
总反应方程式:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O。
(2)酸性电解质(铂为两极、电解液为H2SO4溶液)
正极:3O2+12e-+12H+=6H2O;
负极:2CH3OH-12-+2H2O=12H++2CO2;
总反应方程式:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。
10.CO燃料电池(总反应方程式均为2CO+O2=2CO2)
(1)熔融盐(铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气)
正极:O2+4e-+2CO2=2CO32-;
负极:2CO+2CO32--4e-=4CO2。
(2)酸性电解质(铂为两极、电解液为H2SO4溶液)
正极:O2+4e-+4H+=2H2O;
负极:2CO-4e-+2H2O=2CO2+4H+。
化学学习方法
高中如何学好化学
改进化学比改进物理容易得多。每个人的学习方式都不一样,他们在高中学习化学的方式也不一样。对于一些在初中不学习化学的学生来说,在高中学习化学可能会更困难。在学习过程中,我们需要学习初中的知识,掌握最基本的知识,然后才能在高中学习化学。
而对于初中的时候化学成绩还不错的同学,但是高中成绩不是很好,这样导致成绩不好的可能是因为自己在学习的时候,放松了,或者是刚上高中没有适应高中的学习,这种状况,只要你想提高化学,还是比较容易的。
小编建议:如何提高高三学生的化学成绩
无论化学成绩不好的原因是什么,我们都必须首先消化老师在课堂上所说的话。我们不可能在课堂上什么都教。我们只需要稍微听一听,然后得到一些结果。如果我们自己的化学基础太差,我们可以把重点放在一本书里,最重要的是化学方程式,我们可以在可用的时间内,记住化学的相关知识。
化学仅仅依靠记忆也不是很好,我们也经常去化学实验室看更多的老师做化学实验,如果他们能做得更好,这样我们就能理解,不用记住。
高中化学如何提分
化学应该提高,主要是看我们在回答化学论文时,如何回答,没有办法,可以很快掌握里面相应的技能。事实上,化学高分的原因和我们问题的答案是多方面的。老师会告诉我们如何在考试前回答问题,或者在我们平时的课堂上,正确的方法是非常正确的。
但是我们可能都没有太注意听,其实所有的科目答题方式基本都是差不多的,先挑会的做是老师经常说的话,这也是最实用的,很有效果,还有最主要的一点,就是我们在答题的时候,时间也分配好,保证自己能够把所有的题都答好。
原电池化学教案
化学电源
1. 普通锌锰电池——干电池
干电池是用锌制筒形外壳作负极,位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极,在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质,还填有MnO2黑色粉末,吸收正极放出的H2,防止产生极化现象。
电极反应为:
负极:Zn-2e-=Zn2+
正极:2NH4++2e-=2NH3+H2
H2+2MnO2=Mn2O3+H2O
4NH3+Zn2+=[Zn(NH3)4]2+
淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两极的迁移速率。
电池的总反应式为:
2Zn+4NH4Cl+4MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O
干电池的电动势通常约为1.5V,不能充电再生。
2. 铅蓄电池
放电时起原电池的作用,电极反应为:
当放电进行到硫酸的浓度降低,溶液的密度达1.18g 时应停止使用,需充电,充电时起电解池的作用,电极反应为:
阳极:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
阴极:PbSO4+2e-=Pb+SO42-
蓄电池充电和放电的`总化学方程式为:
3. 银锌电池——钮扣式电池
它是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒,形似纽扣,盒内正极壳一端填充由Ag2O和石墨组成的正极活性材料,负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料,电解质溶液为KOH浓溶液。电极反应为:
负极:Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O
正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
电池的总反应式为:Ag2O+Zn=2Ag+ZnO
电池的电动势为1.59V,使用寿命较长。
4. 微型锂电池
常用于心脏起搏器的一种微型电池叫锂电池,它是用金属锂作负极,石墨作正极,电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酸氯(SOCl2)中组成。电池的总反应式为:8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO4+2S
这种电池容量大,电压稳定,能在-56.7~71.1℃温度范围内正常工作。
5. 氢氧燃料电池
氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池,主要用于航天领域。它的电极材料一般为活性电极,具有很强的催化活性,如铂电极,活性炭电极等。电解质溶液为40%的KOH溶液。电极反应为:
负极:2H2+4OH—-4e=4H2O
正极:O2+2H2O+4e-=4OH-
电池的总反应式为:2H2+O2=2H2O
6. 海水电池
1991年,我国首创以铝—空气—海水为能源的新型电池,用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。电极反应式为:
负极:4Al-12e-=4Al3+
正极:3O2+6H2O+12e-=12OH-
电池的总反应式为:
这种海水电池的能量比“干电池”高20~50倍。
7. 新型燃料电池
该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极,又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应为:
负极:CH4+10OH—-8e-=CO32-+7H2O
正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-
电池的总反应式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
电解时电极产物的判断
1. 阳极产物判断
首先看电极,如果是活动性电极(金属活动顺序表Ag以前),则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中的离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序判断。
阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
2. 阴极产物判断
直接根据阳离子得电子能力进行判断,阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na2+>Ca2+>K+
3. 电镀条件,由于阳极不断溶解,由镀液中阳离子保持较高的浓度,故在此条件下Zn2+先于H+放电。
原电池、电解池、电镀池之比较
① 活动性不同的两电极(连接)
② 电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)
③ 形成闭合电路
用惰性电极电解电解质溶液时的规律
1. 电解水型:含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)的电解。
阴极:
阳极:
总反应:
2. 分解电解质型:无氧酸(除HF外)、不活泼的无氧酸盐(氟化物除外)(如HCl、CuCl2等)溶液的电解。
阴极:
阳极:
总反应:
3. 放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(如NaCl、MgBr2)溶液的电解。
阴极:
阳极:
总反应:
4. 放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4、AgNO3等)溶液的电解。
阴极:
阳极:
总反应:
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?
[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)
故事:在伦敦的上流社会,有一位贵族夫人格林太太,她有一口整齐洁白的牙齿。但其中镶有两颗假牙:一颗是黄金的-这是格林太太富有的象征;另一颗是不锈钢的—这是一次车祸留下的痕迹。
令人百思不解的是:打从车祸以后,格林太太经常头疼,夜间失眠,心情烦躁……尽管一些国际上知名的专家教授绞尽脑汁但格林太太的病症未能有丝毫的减轻,而且日趋严重……她的病真的就没治了吗?
后来是一位化学家解除了她的痛苦。 药方:换掉一颗假牙。
病因:口腔内产生了微弱的电流,刺激神经,导致人体生理系统紊乱,引发一系列病症。
大家可能会产生疑问:格林太太的口中怎么会有电流产生呢?下面我们通过以下的类比实验进行进一步的探究来揭穿其中的奥妙。 [演示实验]
1.内容:把锌片和铜片平行地浸入盛有稀硫酸溶液的烧杯中。 现象:锌片表面有氢气泡生成
铜片表面无气泡生成
解释:锌排在氢前能置换出氢气
铜排在氢后不能置换出氢气
2.内容:把锌片和铜片用导线连接起来再平行地浸入盛有稀硫酸溶液的烧杯中。 大家观察到一个很奇怪的现象:锌片表面无气泡生成,
铜片表面有气泡生成
3.内容:在锌片与铜片连接的导线中间接入一个电流计,再把锌片与铜片平行地浸入盛有稀硫酸的烧杯中。
现象:电流计指针偏转
疑问:2实验中铜片表面为什么有气泡生成?3实验中电流计指针为什么偏转? 分析:Zn、Cu用导线连接一同浸入稀硫酸时,Zn比Cu活泼,易失去电子,电子从Zn片流出通过导线流向Cu片,电子定向移动形成电流,故电流计指针有偏转;
溶液中的H+ 从Cu片获得电子,2H+ +2e-=H2,生成氢气,故Cu片表面有气泡生成。从能量变化的角度分析这套装置: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, 比如镁带燃烧发光、放热是化学能转化为光能和热能。那么,我们做的这个实验是化学能转变为哪种能量形式呢?
这是以Zn和稀H2SO4反应为基础,将此反应的化学能转变为电能的装置。
我们把这种将化学能转变为电能的装置称为原电池。
1、原电池定义:将化学能转化为电能的装置。
这一现象早在17被意大利的物理学家伏打捕捉到并加以研究,发明了世界上第一个电池——伏打电池,即原电池
过度:回顾刚才所做实验,我们就是因为组合成了一个原电池才使得电流计指针有偏转,下
面我们以此原电池为例进一步分析原电池内部结构,得出其供电原理
2、原电池原理: 先进行理论分析: 外电路(导线上):锌片上Zn失去电子,电子通过导线流向Cu片,电子定向移动形成电 流
内电路(溶液内):由电性作用,溶液中带正电荷的离子H+、Zn2+ 移向Cu片;带负电荷离子移向Zn片,溶液中带电离子定向移动形成电流
内外电路形成闭合回路,电路中有电流通过便可向外供电。
此原电池所涉及到的反应是:
锌片:Zn-2e- = Zn2+
(氧化反应)
铜片:2H+ +2e- = H2 (还原反应)
我们把锌片和铜片称为此原电池的两个电极
此原电池以Zn和稀硫酸反应为基础,将氧化反应和还原反应分别设置在两个电极上进行,从而产生了电流,实现了Zn和稀硫酸反应的化学能向电能的转化。
由此我们得出了原电池的原理:
原电池以氧化还原反应为基础,将氧化反应和还原反应分别设置在两个电极上进行,从而产生电流,实现化学能转变为电能。以上是理论分析,下面再用动画演示其变化过程,加深对原电池原理的理解。
过渡:我们可以通过原电池的两个电极上发生的反应来理解原电池的原理,人们把原电池的两个电极分别叫做正极和负极,在电极上进行的反应称为电极反应,下面我们讨论原电池的电极和电极反应
3、原电池的电极和电极反应
规定:原电池中电子流出的一极为负极,电子流入的一极为正极 负极:电子流出的一极,(在此电极上物质失电子)发生氧化反应 正极:电子流入的一极,(在此电极上物质得电子)发生还原反应
以Zn、Cu-稀H2SO4原电池为例表示出此原电池的电极反应和电池总反应 (由学生根据正负极的规定判断出此原电池的正负极) 负极:Zn-2e- = Zn2+ 正极:2H++2e-=H2
将负极反应和正极反应相加,并消去电子就得到电池总反应:Zn+2H+= Zn2++ H2
过渡:在书写电极反应时有一点需要特别注意,那就是准确判断出原电池的正负极,下面讨论原电池正负极的判断方法(1) 活泼金属作负极(由电极的活泼性判断) (2) 电子流出的一极为负极(由电子的流向判断) (3) 发生氧化反应的一极为负极(由发生反应的类型判断)过渡:由以上我们知道了原电池的组成中需要有正负两个电极,那么它的构成还需要哪些条件?下面我们讨论构成原电池的条件
4、构成原电池的条件:
讨论以下装置是否能构成原电池:图略 【通过讨论】构成原电池的条件总结为: (1)有活泼性不同的两个电极。
① 两种活泼性不同的金属
② 一种金属与一种能导电的非金属。
(2)两个电极(直接或间接)连接在一起,并插入电解质溶液中,形成闭和回路 (3)能自发地进行氧化还原反应
注意:三个基本条件相互联系,不能孤立、片面的看待某一个条件,核心是氧化还原反应。 根据以上我们总结出的构成原电池的条件判断下面一个装置是否能形成原电池,若能形成写出电极反应和电池总反应
提问:格林太太口中的电流究竟是怎么产生的?
格林太太口中两颗不同金属的假牙与口腔唾液中电解质形成了原电池,虽然产生的电流很微弱,但长时间刺激神经,导致人体生理系统紊乱,引发一系列病症。所以,格林太太应该将两颗假牙换成同一种材料。 过渡:我们说学以致用,下面请你根据所学的知识来设计一组趣味实验: 实验目的:使已取出电池的音乐卡发出响声
实验器材:连有导线的锌片、铜片,西红柿,已取出电池的音乐卡 实验方法:由同学们自己设计(提问)
设计思路:锌片、铜片可以和西红柿内的酸液形成原电池,向外供电进而带动音乐卡,
使其发出响声。
下面我按照大家的设计方案做一下这个实验看能否成功。由于一个西红柿电池的电流可能会很微弱,所以我串联了3个西红柿,相当于3节电池。
由实验结果,证明大家的设计思路是正确的。这就是人们常说的水果电池。
小结:以上是本节课主要内容,学完本节课要求大家熟练掌握原电池原理,会应用原电池原理及其构成条件设计简单的原电池
教学目标
知识技能:通过复习掌握原电池、电解、电镀、金属的腐蚀和防护原理。
能力培养:根据知识点的复习培养总结、归纳的能力,培养应用所学知识解决实际问题的能力。
科学思想:应用电化学的知识综合、归纳,理论联系实际。
科学方法:应用实验研究问题的方法。
重点、难点 原电池与电解池的比较。
教学过程设计
教师活动
一、电化学知识点的复习
【设问】
电化学中有哪些知识点是重点要掌握的呢?
学生活动
回答:
原电池与电解池的不同点;原电池的工作原理以及电解池的工作原理;两极反应的判断和书写;电化学的应用。
很好,我们可以将电化学的知识归纳在网络图中,哪一个同学能够写出?
【投影】知识点的归纳,网络图
学生打出投影:
1.常见的电池
【设问】
①构成原电池的材料是什么呢?
②原电池的原理是什么呢?
③它的原理与电解池有什么不同?
④常见的电池的类型?
看录像或投影:
回答:
①原电池是由金属与金属或非金属,电解质溶液构成的。
②原电池是由化学能转化为电能的装置。
③它的原理与电解池不同,因为电解池是由电能转化为化学能的装置。
④常见的电池有:干电池;蓄电池。
几种电池示意图:
【设问】
根据示意图你能说明电池的种类吗?
回答:
锌锰电池(干电池)、铅蓄电池、燃烧电池(氢氧燃烧电池、甲烷燃烧电池)等。
【设问】
①电池的两极各发生了什么反应?
②电池正、负两极应该如何确定?
它的两极与电解池的两极有什么不同点?
③在可逆电池中,充电、放电过程是应用了原电池的原理还是电解池的原理?
回答:
①活泼的金属为负极,发生氧化反应。
不活泼的金属为正极,发生还原反应。
②原电池与电解池的两极不相同,表现在:原电池活泼金属是负极,而电解池与电源负极相互联结的就是负极(阴极)。
原电池两极金属的金属活动性必须不同,而电解池两极可以是惰性电极,也可以是金属电极。
③放电的过程是应用了原电池的原理,而充电过程应用了电解池的原理。
【讲解】
电池可以分为可逆电池和不可逆电池,比如:干电池、燃烧电池等都是不可逆电池,它们在发生反应时有气体或生成的物质无法在相同的条件下返回,所以,称为不可逆电池。
【设问1】
请举例说明不可逆电池(展示学生解剖的干电池)?
干电池的两极材料是什么?
电解质溶液是什么?
两极反应式如何书写?
总反应如何书写?
回答1:
如:锌-锰电池
两极材料是Zn、MnO2
电解质溶液是:NH4Cl
负极:Zn-2e=Zn2+
总反应:Zn+2NH4=Zn2++2NH3↑+2H2↑
【评价】纠正学生的错误,写出正确的反应。
【设问2】
还有什么实例呢?
两极材料是什么呢?
电解质溶液是什么呢?
回答2:
再如:锌-铜电池,负极-Zn,正极-Cu。
负极:Zn-2e=Zn2+,电解质溶液——稀硫酸。
正极:2H++2e=2H=H2
总反应:2H++Zn=H2↑+Zn2+
什么是可逆电池呢?(看前面的图)
谁能写出两极反应式?
总反应式又如何书写呢?
(教师指导学生书写)
铅蓄电池是可逆电池
两极反应式:
负极:Pb-2e=Pb2+
总反应:
【练习】
书写两极反应式。
若有:
(1)铜、锌、稀硫酸
(2)铜、铁在潮湿的空气中的腐蚀
(3)锌、铁放在食盐水中
(4)氢、氧燃烧电池(电池的产物负极为H2O,正极则有大量的氢氧根生成)
(5)甲烷燃烧电池(电池负极甲烷燃烧失去电子,在碱性条件下
根据信息写出(4)、(5)的电池总反应式。
板演:
(1)负极:Zn-2e=Zn2+
正极:2H++2e=2H=H2
(2)负极:2Fe-4e=2Fe2+
正极:O2+4e+2H2O=4OH-
(3)负极:2Zn-4e=2Zn2+
正极:O2+4e+2H2O=4OH-
(4)负极:2H2+4OH--4e=4H2O
正极:O2+4e+2H2O=4OH-
总反应:2H2+O2=2H2O
正极:2O2+8e+4H2O=8OH-
【设问】
谁能够将燃烧电池小结一下呢?
回答:
在燃烧电池反应中确定哪一极发生的是什么反应的关键是:
负极发生氧化反应,化合价升高,失去电子;
总反应式为:两极反应的加合;
书写反应时,还应该注意得失电子数目应该守恒。
【评价】回答的很好。
燃烧电池反应中确定哪一极发生的是什么反应的关键是:
负极:化合价升高,失去电子,发生氧化反应;
正极:化合价降低,得到电子发生还原反应。
2.分析电解应用的主要方法和思路
【设问】
电解质在通电前、通电后的关键点是什么呢?
在电解时离子的放电规律是什么呢?
电解的结果:溶液的浓度、酸碱性有无变化?
回答:
通电前:电解质溶液的电离(它包括了电解质的电离也包括了水的电离)。
通电后:离子才有定向的移动(阴离子移向阳极,阳离子移向阴极)。
放电规律:
阳极:
金属阳极>S2->I->Cl->OH->含氧酸根
阴极:
Ag+>Cu2+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+>Mg2+
溶液的离子浓度可能发生变化如:电解氯化铜、盐酸等离子浓度发生了变化。
因为溶液中的氢离子或氢氧根离子放电,所以酸碱性可能发生改变。
请同学们看下列的归纳表格。
3.原电池、电解池、电镀池的判
断规律
(1)若无外接电源,可能是原电池,依据原电池的形成条件判断,主要有“三看”。
【设问】看什么呢?
回答:
看电极;看溶液;看回路。
【投影】
先看电极:两极为导体且活泼性不同,有一个先发生化学反应。
再看溶液:两极插入电解质溶液中。
【设问】
这样就可以形成电池了吗?
回答:
不能。
对,还应该看回路:形成闭合回路或者两极板相接触。
【设问】
若有外接电源,两极插入电解质溶液,并有回路,可能是什么池?
回答:
是电解池。
【评价】不完全正确。(纠正后看投影)
(2)若有外接电源,两极插入电解质溶液,可能是电解池或者是电镀池。
【设问】为什么呢?
回答:
当阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同时,则为电镀池,其余的情况是电解池。
【评价】很好,根据电解液、根据阳极的电极材料,确定电解或电镀。
二、电化学的应用
1.原电池原理的应用
【设问】
请同学们根据已经复习的知识回答原电池原理的应用及依据?
回答:
应用到实际中有:
(1)由电极反应现象确定原电池的正极和负极,用来判断电极金属活动性强弱。
(2)分析判断金属腐蚀的快慢程度。
(3)由电池反应分析判断新的化学能源的变化,判断放电、充电。
【投影】
【评价】学生总结的很好,看以下归纳。
根据学生的回答小结:
原电池原理的三个应用和依据:
(1)电极反应现象判断正极和负极,以确定金属的活动性。其依据是:原电池的正极上现象是:有气体产生,电极质量不变或增加;负极上的现象是:电极不断溶解,质量减少。
(2)分析判断金属腐蚀的速率,分析判断的依据,对某一个指定金属其腐蚀快慢顺序是:
作电解池的阳极>作原电池的负极>非电池中的该金属>作原电池的正极>作电解池的阴极。
判断依据:
(1)根据反应现象原电池中溶解的一方为负极,金属活动性强。
(2)根据反应的速度判断强弱。
(3)根据反应的条件判断强弱。
(3)由电池反应分析判断新的化学能源的变化,分析的思路是先分析电池反应有关物质化合价的变化,确定原电池的正极和负极,然后根据两极的变化分析其它指定物质的变化。
【练习】1.下列五个烧杯中均有天然水
铁被腐蚀由快到慢的顺序是:______。
回答:
从图和复习归纳的方法可以分析,有外接电源时铁放在电源的正极,铁被腐蚀的最快;若放在负极腐蚀的最慢;原电池中,两极的金属活动性差别越大,反应越快,但若有活动性强于铁的金属存在则铁不被腐蚀(保护了铁),所以此题的答案是:
(4)、(2)、(1)、(3)、(5)。
2.电解规律的应用
【设问】
电解规律的应用有什么内容?
回答:
主要应用是:依据电解的基本原理分析判断电解质溶液。
【设问】
如何恢复电解液的浓度呢?(举例说明)
回答:
电解液应先看pH的变化,再看电极产物。欲使电解液恢复一般是:
电解出什么物质就应该加入什么,如:电解饱和食盐水在溶液中减少的是氯气和氢气,所以应该加入的是氯化氢。
【设问】
如果电解硫酸铜时,要恢复原来的浓度应该加入什么呢?
回答:
因为电解硫酸铜时,生成的是铜和氧气,所以应该向溶液中加入氧化铜。
【设问】
电解在应用中还应该注意什么呢?
回答:
在分析应用问题中还应该注意:
一要:不仅考虑阴极、阳极放电的先后顺序,还应该注意电极材料(特别是阳极)的影响;二要:熟悉用惰性电极电解各类电解质溶液的规律。
【练习】
用石墨电极电解1mol/L的下列溶液,溶液的pH不变的是______。
(1)HCl (2)NaOH
(3)Na2SO4 (4)NaCl
回答:
盐酸溶液电解产生氯气和氢气,溶液的pH升高。
氢氧化钠溶液电解产生氢气和氧气,溶液的pH升高。
硫酸钠溶液电解产生氢气和氧气,溶液的pH不变。
氯化钠溶液电解产生氢氧化钠、氢气和氯气,溶液的pH升高。
所以(1)、(2)、(4)溶液的pH都增大。
答案:pH不变的是(3)。
以上的四种溶液电解后,如何使其浓度恢复到原来的浓度呢?
回答:
在(1)中应该加入氯化氢。
在(2)中应该加入一定量的水。
在(3)中应该加入一定量的水。
在(4)中应该加入一定量的氯化氢。
3.综合利用——实用电池与可逆电池
常见的电池应用是:
①干电池(Zn-Mn电池)
日常生活和照明。
②铅蓄电池
应用于国防、科技、交通、化学电源等。
③锂电池
密度小,寿命长应用于电脑、手表、心脏起搏器、火箭、导弹的电源。
④燃烧电池
污染小、能量转化高,应用于高科技研究。
⑤其它电池
铝电池:能量高、不污染环境应用于照明、野营作业。
回答:
应用在手电、心脏起搏器、海洋照明、航标电源。
今后我们还可以根据原理设计出更多更好的实用电池。
三、典型习题分析
【投影】
例题1如图2-17,E为沾有Na2SO4溶液的滤纸,并加入几滴酚酞。A,B分别为Pt片,压在滤纸两端,R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni的电极材料,它在碱溶液中可以视为惰性电极。G为电流计,K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液,K打开,接通电源一段时间后,C、D中有气体产生。
(1)外电源的正、负极分别是R为____,S为_____。
(2)A附近溶液的现象是_______,B附近发生的电极反应式为_____。
(3)滤纸上的紫色点向哪方移动____。
(4)当C、D里的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,经过一段时间,C、D中气体逐渐减少,主要因为____,有关的反应式为_____。
根据图分析回答:
(1)C、D产生气体的体积是不相同的,由此可以判断C端的气体是氢气,D端产生的气体是氧气,所以确定R为负极而S端是正极。
(2)A附近的变化是变为红色,因为D端放氧气,N端为阳极,而A端为阴极,吸引阳离子,阳离子放电2H+-2e=H2。因为,电解破坏了水的电离平衡,所以,此处OH-浓度增大,溶液显红色。而在B端发生OH-放电,其反应为:4OH--4e=2H2O+O2。
(4)氢气和氧气在碱的环境下发生的是电池反应,(类似燃烧电池),消耗了氢气和氧气。
(-)2H2+4OH--4e=4H2O
(+)O2+2H2O+4e=4OH-
【评价】此题是一道比较综合的题,它考察了电化学知识的大部分内容。
此题的突破点是,示意图中的两种气体的体积,由此确定电源的正、负极,使题中所有问题迎刃而解。这位同学分析得非常好,我们应该认真的读题,抓住题中的突破口。
【投影】例题2 用石墨电极电解100mLH2SO4和CuSO4混合溶液,通电一段时间后,两极各出现气体2.24L(标准状况),求原来溶液中CuSO4的浓度。
请同学们分析后给出答案。
回答:
阳极产生的氧气为2.24L,阴极产生的氢气为2.24L。
由CuSO4电解时放出的氧气为0.05mol,计算是:
2Cu2+~O2
2/y=1/0.05 y=0.1mol
c(Cu2+)=0.1/0.1=(mol/L)
【评价】
此题的突破口是根据题意分析出两极各产生的气体为2.24L;根据得失电子守恒。
同学们的分析是非常正确的。
【投影】
例题3 人工生成铝表面的氧化铝保护膜的方法是将表面光洁的铝制品作为阳极放入盛18%H2SO4溶液的电解槽。通电一定时间,设阳极氧气全部与铝反应。
思考后回答:
通过的电量为1A×3600s=3600C(库仑)。由3600C/96500C/mol等于0.037mol的电子。
今有表面积约1.0dm2的铝制品,放入电解槽,通入1A的电流1h(小时),已知氧化铝膜的密度为2.67g/cm3,则生成均匀的氧化膜的厚度是多少?
请同学们分析:
在从2molAl与1.5mol氧气反应产生氧化铝可知,得失电子为6mol。根据此反应计算出氧化铝的物质的量,再根据氧化铝的密度和表面求出氧化膜的厚度。
此题的答案是:24μm(微米)。
【评价】
同学们分析的比较清楚,在作此题时应该抓住时间、表面积、电量、物质的量的相互关系,应用数学方法得到正确的答案。
请同学们通过练习巩固复习的知识,提高解题的能力,以适合生活、生产、科技的需要。
精选题
一、选择题
1.银锌电池广泛应用各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为:
反应的物质是 [ ]
A.Ag
B.Zn(OH)2
C.Ag2O
D.Zn
2.应用惰性电极插入500mLAgNO3溶液中,通电电解,当电解溶液的pH从6变为3时(设阴极没有H2析出,电解前后的溶液体积不变),电极上析出银的质量是 [ ]
A.27mg
B.54mg
C.108mg
D.216mg
二、非选择题
离子组成符合下列情况的电解质,进行电解(各离子只能使用一次)。
(1)以碳棒为电极进行电解,电解质的含量减少,水量保持不变,两极都有气体生成,气体体积相同,则该电解质的化学式为____,电解的电极反应____,电解的总方程式是____。
(2)以铂丝为电极进行电解,水量减少,电解质的含量保持不变,两极都有气体生成,气体体积为2∶1,则该电解质的化学式为____,电极反应式为____。
(3)惰性电解,电解质的含量减少,水的含量也减少,pH下降,则电解质的化学式为____,电解总的方程式____。
4.正在研究应用锌顶替铅的电池,它可以减少环境污染容量又很大,其电池反应为2Zn+O2=ZnO,其原料为锌和电解质溶液、空气。请写出:
(1)电极反应____,____。
(2)估计该电解质溶液应该用____(强的酸或强的碱)。
5.定温下,将一定量饱和Na2SO4溶液用铂电极通电电解。当阳极逸出amol气体时,同时从溶液中析出mgNa2SO4•10H2O晶体,则原来饱和Na2SO4溶液的质量分数是____。
6.某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数值,其实验方案的要点为:
①用直流电电解氯化铜溶液,所用仪器如图2-18。
②在电流强度为IA,通电时间为ts后,精确测得某电极上析出的铜的质量为mg。试回答:
(1)连接这些仪器的正确顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示。下同)E接____,C接____,接F____。
实验电路中的电流方向为____→____→____→C→____→____。
(2)写出B电极上发生反应的离子方程式______。
G试管中淀粉KI溶液变化的现象为______,相应的离子方程式为______。
(3)为精确测定电极上析出铜的质量,所必需的实验步骤的先后顺序是______。
①称量电解前电极质量
②刮下电解后电极上的铜并洗净
③用蒸馏水清洗电解后电极
④低温烘干电极后称量
⑤低温烘干刮下的铜后称量
⑥再次低温烘干后称量至恒重
(4)已知电子电量为1.6×10-19C,试列出阿伏加德罗常数的计算表达式:N=______。
答 案
一、选择题
1.D 2.B
二、非选择题
3.(1)HCl阳极:2Cl-—2e→Cl2↑阴极:2H++2e→H2↑
总反应式:2HClH2↑+Cl2↑
(2)KOH阳极:4OH--4e→2H2O+O2↑阴极:4H++4e→2H2↑
(3)CuSO4总反应式:2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑
4.(1)负极:Zn—2e→Zn2+正极:O2+4e+2H2O→4OH-
(2)强碱
6.(1)D、A、BF→B→A→C→D→E
(2)2Cl-—2e=Cl2,变蓝色,2I-+Cl2=I2+2Cl-
(3)①③④⑥
今天我们要讲的内容是原电池的工作原理,节选自高中化学人教版必修二第二章第二节化学能与电能,我将从以下四个板块进行讲解。他们分别是水果电池、原电池的定义、原电池的工作原理、以及习题部分。
今天老师要做一个有趣的家庭小实验,水果电池,用水果真的可以做电池吗?和老师一起走进今天的实验吧。
【视频】实验所需要的材料有:柠檬、铁钉、铜币、导线和发光二极管。在每一块柠檬中插入一枚铜币和一根铁钉,用导线像这样子把它们连接好,最后连上发光二极管,仔细观察,发光二极管亮了。
【ppt】想知道水果电池的原理吗?这节课让我们学习原电池的工作原理。接下来请同学们认真观察下面的演示实验。
【视频】向烧杯中加入稀硫酸,先将锌片插入稀硫酸中,观察到锌片上产生大量气泡,现在我们将铜片插入稀硫酸中,观察到铜片上没有任何现象,这是什么原因呢?这是因为锌的金属活泼性比氢强,铜的金属活泼性比氢弱,所以硫酸中的氢可以被锌置换,而不能被铜置换。 用导线将铜片与电流表的正极相连,锌片与电流表的负极相连,观察到锌片上的气泡减少,铜片上有气泡产生,电流表的指针发生了偏转。
实验的装置是一套将化学能转变成电能的装置,我们就把这样的装置叫做原电池。由刚才实验观察到,电流计的指针偏转方向可知,电子由锌电极流出,流向铜极,那么我们就把有电子流出的一极叫做负极,有电子流入的一极叫做正极,显然,锌在这里是负极,铜在这里是正极。
我们再来看他下面的动画,同学们就更清楚它的工作原理了。锌失去电子成为锌离子,被溶解,失去的电子沿导线流向铜电极,溶液中的氢离子被吸引到铜电极得到电子成为氢气,外电路因为电子的定向移动形成电流,从而使灯泡亮了。
同学们看懂了吗?我们再来看一遍,该原电池的锌电极为负极,铜电极为正极,在负级,锌失去了电子成为锌离子进入溶液,失电子的反应叫氧化反应,锌失去的电子沿导线传递给正极,由于铜电极有了外来的电子,它吸引了溶液中的阳离子-氢离子,氢离子在铜的这一极得到电子,生成了氢气,得电子的反应叫还原反应,在外电路中,电子的定向移动形成电流使指针偏转,电子的移动方向与电流的移动方向相反。 那么在电池的内部,离子有没有发生移动呢?方向又是怎样的呢?其实在电池的内部,正极消耗了大量的H+,所以溶液中的阳离子移向正极,而负极处生成了大量的Zn2+,所以需要大量的阴离子移向负极。
根据以上的两个电极反应式,该原电池的总反应为,锌和两摩尔氢离子反应,生成一摩尔锌离子和一摩尔氢气。
同学们,学习了有关原电池工作原理的知识,大家知道,水果为什么能做成电池了吗?其实柠檬中的化学物质类似于铜锌原电池中的电解质稀硫酸,而铜币相当于铜片做正极,铁钉相当于锌片做负极。水果中的化学能转变为了电能。
掌握了这些知识点,我们来做一道练习题……
C 这节课我们学习了原电池的工作原理,同学们在记忆有关知识点的时候,可以记住这么几句话。负极氧化失电子,正极还原得电子,用六个字概括就是“负失氧,正得还”,要记住,原电池溶液中的阳离子一定是向正极移动的,阴离子一定是向负极移动的,这节课我们就上到这,同学们再见~
一、探究教学目标 知识目标
1、了解并掌握原电池形成的原理及原电池的定义。
2、能利用实验进行探究原电池形成的条件。
3、能利用所学知识进行知识的运用。 能力目标
培养学生利用化学实验进行探究原电池原理和形成条件的能力。 情感、态度目标
引导学生通过化学实验对原电池原理进行探究,培养学生的动手能力和相互合作精神及科学探究问题的能力。
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、探究过程
【引入】电池与我们的生活息息相关,在生活中哪些地方会用到电池?(学生踊跃回答)电池对我们的生活如此重要,那么你知道世界上第一个电池是谁发明的吗?告诉大家世界上第一个电池是意大利物理学家伏打于17发明的,又称伏打电池,也就是今天我们要学习的原电池
【提问]原电池的工作原理是什么呢? 【展示】西红柿电池。(观看趣味实验,激发探究原电池工作原理的欲望。) 【转引】下面我们通过分组实验探究原电池的工作原理
【实验探究】介绍实验桌上的物品,指导学生做以下三个实验:
实验1:把一块锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里。测量溶液的温度,分析能量变化情况 实验2:把一块铜片插入盛有稀硫酸的烧杯里。
实验3:把铜片和锌片用导线连起来插入稀硫酸的烧杯里。 要求同学认真观察现象,并思考原因 【学生回答】
1、锌片上有气泡,因为锌能和稀硫酸反应放出氢气 化学能转化为热能
2、铜片上没有气泡,因为铜不能和稀硫酸反应
3、铜片上有气泡
【教师设疑】铜不与稀硫酸反应,铜片上的气体是哪里来的? 【学生讨论】学生激烈讨论的焦点问题有:
1、铜片上的气体是什么?
2、氢离子转变为氢气所需的电子从何而来?
3、锌片有什么变化?溶液中氢离子浓度发生了什么变化?
讨论结果:锌失去的电子通过导线转移到铜片上,氢离子在铜片上得电子转变为氢气 【引导】怎样通过实验来证明锌片上的电子是否通过导线转移到了铜片上? 【学生回答】在铜片和锌片中间连接一个灵敏电流计,检测有无电流
【实验验证】在连接锌片和铜片的导线中接入一个灵敏电流计。引导学生观察实验现象,总结结论。 【学生回答】电流计指针偏转说明导线中有电子流过,证明氢离子得到的电子确实是锌片失去,通过导线传递到铜片上的。
【追问】能量是如何转化的?(生答:化学能转化为电能) 【师生小结】
原电池的定义:我们把化学能转化为电能的装置叫做原电池; 原电池的工作原理:
负极:电子流出,较活泼,(锌片):Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应) 正极:电子流入,较不活泼,(铜片):2H++2e-=H2↑(还原反应 【提问】通过以上实验探究,你认为构成原电池应满足什么条件呢
【实验验证】用下列实验用品:锌片、铜片、硫酸铜溶液、无水乙醇、稀硫酸、电流表、导线、碳棒、烧杯分析验证下列哪些装置可以构成原电池?
【思考】若把B装置中的一个铜片分别换成铁片和碳棒后,能构成原电池吗? 【学生小结】组成原电池的条件 首先,有自发的氧化还原反应 其次,满足下列条件:
(1)有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极 (2)电极材料均插入电解质溶液中 (3)两极相连形成闭合回路
【教师强调】构成原电池的条件:两极一液成回路
【课堂小结】让学生总结本节课所学内容教师给与补充
【思考与交流】相同条件下,纯锌粒和粗锌粒与同浓度的稀硫酸反应的速率一样吗?为什么?
【课堂练习】
1、根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反应原理设计一个原电池,当Zn为负极时,正极可以选用的金属材料是:
A 镁
B 石墨
C 铝
D 铅
2、X、Y、Z都是金属,把X投入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出, X 与Y组成原电池时,Y为电池的负极,X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为:
A X>Y>Z B X>Z>Y
C Y>X>Z
D Y>Z>X
3、电工操作规程中规定不能把铜导线与铝导线连接在一起,其中的化学原理是。
4、市场上出售的“热敷袋”中含有铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等,热敷袋启 用前,用塑料袋和空气隔绝,启用时打开塑料袋,轻轻揉搓就会放出热量。试回答下列问题: 热敷袋产生热量的来源是 炭粉的主要作用是 加入NaCl的作用
原电池的工作原理教学设计
一、设计意图:
1、引导学生探究原电池概念的形成过程,理解其工作原理,明确原电池的形成条件;会书写简单的电极反应式,设计简单的原电池,会判断电极名称,电子及电流的方向。
2、从概念的形成入手逐步探究其原理,以问题为中心带动学生的学习热情,让学生充分享受学习的全过程,使学生不但知其然,还要知其所以然。
二、教学目标
1.知识与能力:⑴使学生了解原电池概念的形成与发展过程和组成条件,理解原电池的工作原理。⑵初步掌握形成原电池的基本条件,能正确规范书写电极反应方程式,能初步根据典型的氧化还原反应设计设计简单的原电池。
2.过程与方法:⑴通过分组实验培养学生观察能力与分析思维能力。⑵通过化学史实引导学生以问题为中心的学习方法。学会发现问题、解决问题的方法。加深理解实践→认识→再实践→再认识的辨证唯物主义的思维方法。
3.情感态度与价值观:⑴通过原电池的发明、发展史,培养学生实事求是勇于创新的科学态度。⑵激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。⑶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。
三、教学重点
原电池的工作原理。
四、教学难点
原电池的形成条件及电极反应;电子流向和电流方向。
【教师活动】指导学生实验:观察锌片、铜片上各有什么现象发生? 【学生分组实验】⑴锌片、铜片分别插入稀硫酸中。⑵锌片、铜片用导线连接插入稀硫酸中。 【学生记录现象】⑴中锌片溶解,锌片上有气泡产生;铜片上无现象。⑵中锌片溶解,铜片上有气泡产生。
【设计意图】锻炼学生实验能力、观察能力,通过观察、思考发现新问题的能力。 【问题与讨论】铜片与稀硫酸不反应,但与锌片连接后铜片上为什么有气泡产生?气体是什么?怎样产生的?
【学生猜想与推测】铜片上的气体应该是氢气,虽然铜不与稀硫酸反应,但锌片与铜片连接后,锌片仍然发生失电子的氧化反应而溶解,铜片上发生了氢离子得电子的还原反应,生成氢气。铜片上的电子来自于锌片,即锌片上失去的电子通过导线传递到了铜片上,氢离子在铜片上得电子。
【教师活动】动画演示,指导学生观察电子的流动方向、离子的移动方向。 【启发】从物理角度看,电子定向移动就会产生电流,怎样证明电流的产生? 【学生回答】连接灵敏电流计检验电流的存在。
【学生分组实验】锌片、铜片用导线连接以后连上灵敏电流计,插入稀硫酸中。 【问题】灵敏电流计的指针是否偏转,偏向何方。 【学生】指针偏转,偏向铜片一方。
【问题】电流计指针偏转说明有电能产生,请问电能是从什么形式的能转化来的?
【小结】由于发生了氧化还原反应,有电子的转移,电子的定向移动可以形成电流,把化学能转化成电能。这样的装置称为原电池。
【设计意图】通过以上问题的设计与解决,层层递进,锻炼了学生分析推理能力,以及通过实验验证理论推测的能力;在概念的逐步形成过程中体验到了探究的快乐,初步形成了原电池的概念。
四、进一步探究原电池的本质。
【提问】作为电池,有正极和负极之分,锌片和铜片谁是正极,谁是负极,你的判断依据是什么?
【学生】电子流出(电流流入)的电极为负极,电子流入(电流流出)电极为正极。所以 锌片为负极,铜片为正极。指针偏向哪一极,该极为正极。从实验现象知道,指针偏向铜片铜片为正极,那么锌片为负极。 【设计意图】运用已有的物理知识解决化学问题,培养学生的思维迁移能力以及将各学科知识融会贯通与应用能力。有利于培养学生的科学素养。 【过渡】锌片、铜片上发生的变化本质是什么?我们如何用一个最简单的式子把其变化本质描述出来?
【师生互动】学生讨论,教师启发,运用已有的氧化还原反应知识,据反应本质写出电极反应式。
【板书】负极(Zn) Zn→Zn2++2e- 正极(Cu)2H++2e- → H2↑
总式 Zn +2H+ = Zn2+ + H2 ↑
【教师活动】指导学生书写电极反应方程式,强调其写法需注意事项。 【提问】原电池反应与普通化学反应相比有何特点? 【指导实验】⑴锌粒单独与稀硫酸反应,观察现象。
⑵用铜丝接触锌粒,观察现象。
⑶拿走铜丝,观察;再加少量硫酸铜溶液,观察现象。
【学生活动】分组实验、讨论、汇报实验结果:形成原电池反应可加快反应速率。
【小结】发生原电池反应时,电子从负极流出,流入正极;负极发生失电子的氧化反应,正极发生得电子的还原反应。而普通的氧化还原反应,电子直接从还原剂转移到氧化剂。原电池反应可加快反应速率。
【板书】负极:还原剂-ne- →氧化产物(氧化反应) 正极:氧化剂+ne- →还原产物 (还原反应) 还原剂失去的电子流向正极,形成定向移动的电子流,使氧化反应和还原反应被分开在两极发生,使化学能转化成电能。
【设计意图】揭示原电池的反应本质,培养学生分析问题的能力
五、总结原电池形成的条件
【问题与讨论】比较伽伐尼电池、伏打电池和今天的化学模型电池,请你归纳组成原电池的条件。
【教师活动】重新演示这几种电池的投影,启发学生,共同探讨。 【板书】原电池形成的条件:⑴两个电极,能导电。(强调:不一定是金属电极)⑵电解质溶液或者熔融态的电解质,能提供自由移动的阴阳离子导电。(阳离子移向正极,阴离子移向负极)⑶形成闭合的回路 【设计意图】利用化学史料培养学生发现问题,归纳抽象其本质的能力。完成化学源于生活,探究其本质,应用于生活的学习目的。 正在修改的教案
一、探究教学目标 知识目标
1、使学生进一步认识原电池,理解原电池原理,会设计简单的原电池。
2、通过一些探究活动,进一步认识与体验科学探究的过程。
3、能利用所学知识进行知识的运用。 能力目标
培养学生利用化学实验进行探究原电池原理和形成条件的能力。 情感、态度目标
引导学生通过化学实验对原电池原理进行探究,培养学生的动手能力和相互合作精神及科学探究问题的能力。
二、探究重点
进一步探究原电池概念、原理、组成及应用。
三、探究难点 单液原电池向双液原电池的过渡
四、探究过程
【展示】西红柿电池。(观看趣味实验,激发学生进一步探究原电池工作原理的欲望。) 【引入】电池与我们的生活息息相关,在生活中哪些地方会用到电池?(学生踊跃回答)电池对我们的生活如此重要,那么你知道电池是怎样制造出来的吗?
【提问]原电池在必修已介绍过,今天我们来进一步研究原电池。请大家回顾下列问题
1、什么是原电池?
2、要想构成原电池必须满足什么条件 ? 【学生回答】组成原电池的条件 首先,有自发的氧化还原反应 其次,满足下列条件:
(1)有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极 (2)电极材料均插入电解质溶液中 (3)两极相连形成闭合回路
【教师强调】构成原电池的条件:两极一液成回路 【思考】
下面,依据构成原电池的条件,请大家判断下列装置是不是原电池,不是的说明理由,是的写出电极反应方程式
【动画演示】原电池工作原理(以Zn-Cu原电池为例),教师做补充讲解 负极:电子流出,较活泼,(锌片):Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应) 正极:电子流入,较不活泼,(铜片):2H++2e-=H2↑(还原反应
【分组实验】引导学生仔细做下面的实验
Zn-Cu原电池,用一个较大的电流表,用的电解质溶液浓度较小,让学生观察实验现象。
要求同学认真观察现象并思考原因 【学生回答】
两极上都有气泡产生,电流计指针偏转的幅度越来越小 【学生讨论】
为什么两极上均有气泡产生?这个原电池能否持续稳定产生电流?为什么? 【教师总结】汇总学生的讨论结果后,引导学生分析总结 这个原电池不能持续产生稳定电流。主要原因是锌与稀硫酸直接接触,氢气在锌片表面不断析出构成了原电池,致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后,不再构成原电池,也就没有电流产生。其次,两极周围有过剩电荷,阻碍电子的定向移动。
【提问】怎样才能持续产生稳定的电流呢?结合我们刚才分析的原因,应该怎样改进原来的装置呢? 【学生回答】
1、要避免锌与稀硫酸直接接触;
2、想办法消除两极周围的过剩电荷。 【演示实验】
1、演示带有盐桥的改进实验。(边实验边讲解以下内容:
1、该原电池的组成;
2、相关概念:半电池、半反应、外电路、内电路、盐桥。)
2去掉盐桥,电流表指针是否偏转?为什么?眼桥的作用是什么呢 【学生回答】不再偏转,因为这是个断路。盐桥的作用沟通内电路
【讲解】盐桥中阴阳离子的移动方向,并总结出盐桥的另一个作用—平衡电荷 【讨论并比较】盐桥原电池有什么优点简单原电池和带有盐桥原电池有什么相同点和不同点 【设问】能产生持续稳定电流的原电池应具备哪些条件? 【学生总结】
1、电极和与其接触的电解质溶液不发生反应
2、用眼桥接通电路
【过渡】那么依据原电池原理如何设计一个能产生持续稳定电流的原电池? 〔巩固练习〕把反应Fe+2FeCL3=3FeCL2设计成双液原电池 〔课堂总结〕
1、原电池原理
2、产生持续、稳定电流的原电池应具备的条件
3、原电池的设计思路
作业布置完成本节同步练习
一、教材分析
第一课时的主要内容有:原电池的概念、原理、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。首先, 新课引入手机电池创设了教学情景,通过两个演示实验作为探究教学,让学生观察到 “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”。最后,让学生自己设计一个原电池以检验学生对所学知识的实际应用能力。根据学生的知识结构、心理特点和教学内容的实际需要,采取了启发、讨论、实验探究等教学方法,并结合多媒体进行教学。
二、教学设计
通过学生动手实验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直接体验的过程。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。通过一个医学小故事,让学生帮助格林太太解决问题,达到学以致用的目的。
三、教学目标
1.知识目标:理解原电池原理,掌握构成原电池的条件,会进行简单的原电池设计。 2.情感目标:培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学态度, 培养学生的团队协作精神。 3.能力目标:培养学生观察能力、实验能力、实验设计能力、语言表达能 力。培养学生正向思维、逆向思维、发散思维能力。 掌握原电池的工作原理;原电池的形成条件及电极反应式;电子和电流的运动方向;培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神。
四、教学重点
原电池的原理;原电池的形成条件及电极反应式;电子和电流的运动方向;
五、教学难点
原电池的工作原理。
六、教学准备
1.对学生进行分组:四人为一个小组
2.实验准备:每组一个灵敏电流计,两片铜片、两片锌片、一根石墨电极、一杯稀硫酸溶液、一杯蔗糖溶液、西红柿等水果。 3.制作铜锌原电池工作原理的模拟动画
七、教学过程 【引入】日常生活中,我们会接触到不同种类的手机,你们都喜欢用什么款式的手机,为什么?手机待机时间长短与什么有关?这些电池虽小,但是,在生活中却扮演着及其重要的角色。你们知道电池工作的基本原理吗?今天,我们来学习新的知识──原电池。 【实验探究】:
指导学生做以下三个实验: 1.将锌片插入稀硫酸中,将铜片插入稀硫酸中 2.将锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中 3.在第二个实验中连接电流表 【学生活动】实验并观察现象大部分同学都已完成,我们一起来看一下同学们观察到的实验现象
【学生回答】1.锌片上有气泡(因为锌能和稀硫酸反应放出氢气)铜片上没有气泡(因为铜不能和稀硫酸反应) 2.铜片上有气泡 3.电流表指针发生偏转 [问] 化学反应总伴随着光能、热能等的相互转化,在实验三中是否有能量的相互转化呢?是什么形式的能量转化? (化学能转变为电能) [过渡] 我们把这种能将化学能转变为电能的装置叫做原电池 【板书】1.原电池的定义:将化学能转变为电能的装置叫做原电池
上述装置我们称为Cu-Zn 原电池,它的工作原理是什么?我们一起来看一个多媒体动画演示。
【设疑】
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) [“Flash 铜锌原电池”] 配合课件演示。
演示实验分析:1.电子流向。2.电极及电极反应。3.电极的判断。
[生师讨论解释] 原来,当把用导线连接的铜片和锌片一同浸入稀硫酸时,由于锌比铜活泼, 容易失去电子,锌被氧化成锌离子,而进入溶液,电子由锌片通过导线流向铜片, 溶液中的氢离子从铜片获得电子被还原成氢原子,氢原子结合成氢分子从铜片上放出。
这一反应可表示如下:
电极反应:负极(锌片) Zn - 2e = Zn 2+ (氧化反应)
正极(铜片)2H + + 2e = H 2 ↑(还原反应)
原电池反应:Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2 ↑(Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 ↑) [巩固提问] 1.原电池中,电子从哪极流出?通过外电路流回到哪极? 2.原电池中,正负两极哪极是较活泼金属?哪极是较不活泼材料? 3.原电池中,正负两极分别发生什么反应?
4.原电池组成的条件是什么?(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。闭合电路)。
(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。) [再复习演示动画]„„
【实验指导】 刚才我们介绍的是Cu-Zn-H 2 SO 4 原电池,大家可以据此更换电极材料和溶液来探索原电池的形成条件
【活动中介绍】 同学们可以根据给出的实验,动手操作看其能否形成原电池 【学生小结】组成原电池的条件: ①有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极 ②电极材料均插入电解质溶液中 ③两极相连形成闭合回路 【板书】3.原电池的形成条件
【趣味实验】同学们想不想自己制作一个原电池呢?实验“水果电池”
【小结】 原电池是一种负极流出电子,发生氧化反应;正极流入电子,发生还原反应,从而实现化学能转变成电能的装置. 【解决问题】1.格林太太是位漂亮开朗乐观的妇女,当她开怀大笑的时候,人们可以发现她整齐洁白的牙齿里有两颗假牙,其中一颗是黄金的,这是她富有的标志,另一颗是不锈钢的这是一次车祸留下的痕迹。令人百思不解的是,自从车祸后,格林太太经常头疼,虽然医生绞尽了脑汁,格林太太的头疼病仍无好转。这个时候,一位年轻的化学家来看望格林太太并为她治好了头疼病,同学们想知道化学家是怎样治好格林太太的病的吗?
【课堂练习】 2.判断下列装置那些能构成原电池
3.A、B、C都是金属,A与B组成原电池时,A为正极;A与C插入稀硫酸溶液组成原电池时,C电极上有氢气产生。 A、B、C三种金属的活动顺序为( )
A. A>B>C B. A>C>B C. B>A>C D. B>C>A 4.请根据电子的流动方向,将氧化还原反应Fe + Cu 2+ = Cu + Fe 2+ 判断正负极,写出电极反应式和总反应式.