2022年高中化學(xué) (大綱版)第二冊(cè) 第四章幾種重要的金屬 第四節(jié)原電池原理及其應(yīng)用(第一課時(shí))

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1、2022年高中化學(xué) (大綱版)第二冊(cè) 第四章 幾種重要的金屬 第四節(jié)原電池原理及其應(yīng)用(第一課時(shí)) ●教學(xué)目標(biāo) 1.使學(xué)生理解原電池原理。 2.常識(shí)性介紹日常生活中常用的化學(xué)電源和新型化學(xué)電池。 3.使學(xué)生了解金屬的電化學(xué)腐蝕。 ●教學(xué)重點(diǎn) 1.原電池原理。 2.金屬的電化學(xué)腐蝕。 ●教學(xué)難點(diǎn) 金屬的電化學(xué)腐蝕。 ●教學(xué)方法 利用演示實(shí)驗(yàn),啟發(fā)學(xué)生的思維。 實(shí)驗(yàn)——思考——討論——總結(jié) ●教具準(zhǔn)備 1.鐵、銅、鋅、稀硫酸、電流計(jì)、導(dǎo)線、燒杯、試管、橘子、干電池、小燈泡、碳、CuSO4(aq)。 2.投影儀、投影片。 ●課時(shí)安排 二課時(shí) ●教學(xué)過(guò)程 ★第一

2、課時(shí) [引言] 我們已經(jīng)知道,鐵是比較活潑的金屬,能溶于稀硫酸,而銅是不活潑的金屬,不能溶于稀硫酸。下面我們來(lái)觀察兩組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 [演示](實(shí)驗(yàn)4—14)金屬和酸的反應(yīng) [師]我們知道,在燒杯中分別插入一根鐵絲和銅絲后,鐵絲上有氣泡產(chǎn)生,而銅絲上沒(méi)有;那是因?yàn)镠+在鐵絲上得到了電子而生成H2的緣故。可是為什么把鐵絲和銅絲的上端連接在一起時(shí),銅絲上則有氣泡放出,而鐵絲上恰恰沒(méi)有了呢? [生]H+在銅絲上得到了電子。 [師]同學(xué)們的推測(cè)非常正確。但我們必須清楚,H+在銅絲上得到的電子不是銅本身失去的,而是從鐵絲上傳過(guò)來(lái)的,這又是為什么呢?這一節(jié)我們就來(lái)揭穿其中的奧妙。 [板書(shū)]第四節(jié)

3、 原電池原理及其應(yīng)用 一、原電池 [演示]干電池使小燈泡發(fā)光。 [問(wèn)]干電池使小燈泡發(fā)光的過(guò)程中,發(fā)生了怎樣的能量轉(zhuǎn)化? [生]化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。 [師]現(xiàn)在我們就來(lái)研究一下化學(xué)能是如何轉(zhuǎn)變成電能的。 [演示實(shí)驗(yàn)4—15](分步演示) [師]請(qǐng)仔細(xì)觀察并說(shuō)出現(xiàn)象。 [學(xué)生甲]鋅片和銅片平行地插入盛有稀硫酸的燒杯里,可看到鋅片逐漸溶解,且鋅片上有氣泡產(chǎn)生,銅片上沒(méi)有氣泡產(chǎn)生。 [學(xué)生乙]若用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來(lái),銅片上有了氣泡,而鋅片上則沒(méi)有氣泡,但鋅仍在溶解。 [學(xué)生丙]在導(dǎo)線中間接入一個(gè)電流計(jì),可看到電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 [師]很好。電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),說(shuō)明導(dǎo)

4、線中有電流通過(guò)。那么,電流是如何產(chǎn)生的呢?我們先來(lái)思考下面幾個(gè)問(wèn)題。 [思考題](用幻燈片投影) 1.鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中,銅片上為什么有氣泡產(chǎn)生? 2.鋅片的質(zhì)量有無(wú)變化?溶液中c(H+)如何變化? 3.寫(xiě)出鋅片和銅片上變化的離子方程式。 4.從能量變化的角度分析這是什么裝置? (分4個(gè)小組回答后老師板書(shū)并補(bǔ)充) [一小組代表]溶液中H+的銅片上得到了電子生成了H2,因而有氣泡產(chǎn)生。 [二小組代表]鋅片的質(zhì)量減小,溶液中c(H+)也減小。 [三小組代表]鋅片上:Zn-2e-====Zn2+ 銅片上:2H++2e-====H2↑ [四組小組代表]從能

5、量變化的角度分析,這是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原電池裝置。 [師]以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象早在1799年就被意大利物理學(xué)家伏打捕捉并加以研究于是發(fā)明了世界上第一個(gè)原電池——伏打電池。 [板書(shū)]1.原電池:將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。 [師]那么原電池的正、負(fù)極如何確定呢?首先同學(xué)們想一想常見(jiàn)的干電池哪一極是正極,哪一極是正極。 [生]干電池的鋅筒為負(fù)極,有銅帽的碳棒為正極。 [師]對(duì)。我們把原電池中輸出電子的一極叫負(fù)極,流人電子的一極叫正極。那么,正負(fù)兩極各發(fā)生了什么反應(yīng)?電子流向與電流方向是否一致? [學(xué)生回答后教師板書(shū)] (氧化反應(yīng)) (還原反應(yīng))

6、[師]由以上分析可以看出,原電池是通過(guò)使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化的。請(qǐng)同學(xué)們寫(xiě)出剛才用Cu、Zu和稀H2SO4組成的原電池的兩極反應(yīng)式和電池的總反應(yīng)方程式。 [學(xué)生練習(xí)]負(fù)極:Zn-2e-====Zn2+ 正極:2H++2e-==== 總反應(yīng)方程式:Zn+2H+==== Zn2++ H2↑ [師]請(qǐng)同學(xué)們討論以下裝置是否為原電池。 [投影] [引導(dǎo)]通過(guò)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)情況分析以上裝置中哪些可形成原電池,并結(jié)合所給裝置圖來(lái)分析組成原電池的條件和原理。 [板書(shū)2]原電池的構(gòu)成條件 [學(xué)生討論后小結(jié)并板書(shū)](1)有活動(dòng)性不同的兩種金屬(或一種是非金屬

7、導(dǎo)體,如石墨)作電極(較活潑的金屬的負(fù)極) (2)要有電解質(zhì)溶液。 (3)兩電極要相連或接觸,形成閉合回路。 [投影練習(xí)]下列裝置能形成原電池的是( ) 答案:BC [過(guò)渡]前面介紹的原電池結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單.它只能供教學(xué)實(shí)驗(yàn)用,時(shí)間一長(zhǎng).就不能產(chǎn)生電流了,而且攜帶和使用都很不方便。在日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面應(yīng)用的是實(shí)用電池。 [板書(shū)]二、化學(xué)電源 [師]實(shí)用電池一般應(yīng)具有的特點(diǎn)是:能產(chǎn)生穩(wěn)定而具有較高電壓的電流;安全、耐用且便于攜帶;能夠適用于特殊用途;便于回收處理。不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生較小的影響。下面簡(jiǎn)單介紹幾種常見(jiàn)電池和

8、新型電池,首先我們來(lái)看一下手電筒中的干電池。 [學(xué)生活動(dòng)]將事先準(zhǔn)備好的干電池拆開(kāi),了解電池的組成和原理。 [講述]同學(xué)們一定要注意,廢干電池中有很多有毒、有害物質(zhì),如汞、鎘、鉛、鎳以及酸、堿等,是一種嚴(yán)重的污染物,不要隨意丟棄廢電池,也不要把它們混入普通垃圾,一會(huì)咱們收集起來(lái),現(xiàn)在我們來(lái)分析一下干電池的組成和原理。 [師]通過(guò)閱讀課文并結(jié)合拆開(kāi)的干電池,來(lái)回答下列問(wèn)題: 1.干電池的正、負(fù)極分別是用什么材料制成的? 2.電解質(zhì)溶液是什么? 3.干電池的工作原理,即正、負(fù)極上的電極反應(yīng)是什么? [學(xué)生回答、教師板書(shū)] 1.干電池(鋅一錳干電池)

9、[師]以上我們介紹的是干電池,它廣泛應(yīng)用于日常生活中。比如手電筒、鐘表、錄音機(jī)中都可使用.相對(duì)來(lái)說(shuō)較為方便.但不能循環(huán)使用,屬于一次性電源。下面再來(lái)學(xué)習(xí)一種可以循環(huán)使用、電壓穩(wěn)定的化學(xué)電源——鉛蓄電池。同樣,同學(xué)們通過(guò)閱讀課文來(lái)思考幾個(gè)問(wèn)題: 1.鉛蓄電池的組成; 2.鉛蓄電池的工作原理。 [學(xué)生看書(shū)再回答。老師補(bǔ)充后板書(shū)]2.鉛蓄電池 [師]鉛蓄電池長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)溶液硫酸的消耗,因此,要注意在正、負(fù)極之間定期補(bǔ)充H2SO4溶液.以保證鉛蓄電池的循環(huán)使用。 隨著科學(xué)的發(fā)展.人們已經(jīng)研制出壽命更長(zhǎng)、體積更小的電池,如手機(jī)電池、石英表的電

10、池等,其原理都是原電池的原理。我們下節(jié)課再學(xué)習(xí)幾種新的電池。 [布置作業(yè)]P103一、1.3.4 二、1.2.3 第四節(jié) 原電池原理及其應(yīng)用 一、原電池 1.原電池: 將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置。 (氧化反應(yīng)) (還原反應(yīng)) 2.原電池的構(gòu)成條件 (1)有活動(dòng)性不同的兩種金屬(或一種是非金屬導(dǎo)體,如石墨)作電極(較活潑的金屬為負(fù)極)。 (2)要有電解質(zhì)溶液。 (3)兩極要相連或接觸,形成閉合回路。 二、化學(xué)電源 1.干電池(鋅一錳干電池) 2.鉛蓄電池 教學(xué)說(shuō)明 本節(jié)課充分利用實(shí)驗(yàn),

11、改教為導(dǎo),變學(xué)為思,不僅可以加深學(xué)生對(duì)原電池原理的理解,而且可以促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思維,自求理解。從而培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,活躍了課堂氣氛.收到了較好的效果。 參考練習(xí) 1.已知空氣一鋅電池的電極反應(yīng)為: 鋅片:Zn+20H一一2e一======ZnO+H2O 石墨: O2+H2O+2e一=====2OH一 據(jù)此判斷,鋅片是 ( ) A.負(fù)極,并被氧化 B.負(fù)極,并被還原 C.正極,并被氧化 D.正極,并被還原 答案:A 2.如右圖所示的裝置中,B棒逐漸變細(xì)。A棒逐漸變粗,則圖中A、B、C的組成是 ( )

12、 A棒 B棒 C溶液 A. Zn Cu H2SO4 B. Cu Fe HCl C. Ag Zn AgNO3 D. Zn Cu CuS04 答案:C 3.將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接,置于同一稀H2SO4溶液中,下列各敘述正確的是 ( ) A.正極附近c(diǎn)(SO)逐漸增大 &負(fù)極附近c(diǎn)(SO

13、)逐漸增大 C.正極、負(fù)極附近c(diǎn)(SO)基本不變 D.鋅片、銅片同時(shí)有氣泡冒出時(shí),說(shuō)明鋅片不純 答案:BD 4.某原電池總反應(yīng)離子方程式為2Fe3++Fe=====3Fe3+,不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是 ( ) A.正極為Cu,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液為FeCl3 B.正極為C, 負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液為Fe(N03)3 C.正極為Fe, 負(fù)極為Zn,電解質(zhì)溶液為Fez(SO4)3 D.正極為Ag,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液為CuS04 答案:CD [結(jié)合學(xué)生回答板書(shū)] 5.把a(bǔ)、b、c、d四種金屬片浸泡在稀H2SO4中,用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。若a、b相連肘.a(chǎn)為負(fù)極;c、d相連時(shí),c為負(fù)極;a、c相連時(shí),c為正極,b、d相連時(shí).b為正極。則這四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?( ) A.a>b>c>d B.a>c>d>b C. b>d>c>a D. c>a>b>d 答案:B

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