原电池原理教案.docx
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原电池原理教案.docx
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原电池原理教案
原电池原理
适用学科
化学
适用年级
高二
适用区域
天津
课时时长(分钟)
60
知识点
原电池的概念
原电池的形成条件
原电池的工作原理
教学目标
理解原电池的概念
掌握原电池的形成条件
掌握原电池的工作原理
教学重难点
原电池的概念,原电池的形成条件,原电池的工作原理
教学过程
一、复习预习
1.复习氧化还原反应本质———电子转移的过程
2.复习氧化还原反应中,还原剂失电子,氧化剂得电子,分别与化合价升降的关系
3.预习原电池的概念,原电池的构成条件,原电池的工作原理
4.探究判断原电池的正负极的方法
二、知识讲解
考点1原电池
1.原电池定义:
将化学能转变为电能的装置。
2.实质:
将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。
3.原电池的构成条件:
①活泼性不同的两个电极
②电解质溶液
③形成闭合回路
④能自发进行的氧化还原反应
考点2原电池的工作原理
1.工作原理
利用氧化还原反应在不同电极上发生,用导线连接起来(或两电极接触),形成电流。
以CuSO4溶液为电解质溶液,铜锌为电极的原电池为例:
在CuSO4溶液中,锌片逐渐溶解,即Zn被氧化,锌失电子,形成Zn2+进入溶液,锌失去的电子,经过导线流向铜片;Cu2+在铜片上得电子,生成金属铜并沉积在铜片上。
锌为负极,电极反应式:
Zn-2e-===Zn2+发生氧化反应
铜为正极,电极反应式:
Cu2++2e-===Cu发生还原反应
总反应式为:
Zn+Cu2+===Zn2++Cu
考点3原电池电极的判断及电极式的书写
1.原电池正、负极的判断方法:
(1)由组成原电池的两极材料判断:
一般是活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断:
电流由正极流向负极;电子由负极流向正极。
(3)根据原电池里电解质溶液内离子的流动方向判断:
在原电池的电解质溶液内,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断:
原电池的负极失电子发生氧化反应,其正极得电子发生还原反应。
(5)电极增重或减轻:
工作后,电极质量增加,说明溶液中的阳离子在电极(正极)放电,电极活动性弱;反之,电极质量减小,说明电极金属溶解,电极为负极,活动性强。
(6)有气泡冒出:
电极上有气泡冒出,是因为发生了析出H2的电极反应,说明电极为正极,活动性弱。
2.原电池电极反应式和总反应式的书写
题目给定原电池的装置图,未给总反应式:
①首先找出原电池的正、负极,即分别找出氧化剂和还原剂。
②结合介质判断出还原产物和氧化产物。
③写出电极反应式(注意两极得失电子数相等),将两电极反应式相加可得总反应式。
题目中给出原电池的总反应式:
①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况,找出氧化剂及其对应的还原产物,氧化剂发生的反应即为正极反应;找出还原剂及其对应的氧化产物,还原剂参加的反应即为负极反应。
②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时,还应注意介质的反应。
③若有一电极反应较难写出,可先写出较易写出的电极反应,然后再利用总反应式减去该电极反应即得到另一电极反应。
说明:
在书写电极反应式时要注意哪些方面?
(1)两极得失电子数目相等;
(2)电极反应式常用“=”不用“
”表示;
电极反应式中若有气体生成,需加“↑”;而弱电解质或难溶物均以分子式表示,其余以离子符号表示;
(3)写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒,可在电极反应式一端根据需要添加H+或OH-或H2O;
(4)两电极反应、电池总反应的三个方程式,若已知其中两个,可由方程式的加减得到第三个。
考点4原电池工作原理的应用
1.利用原电池原理设计新型化学电池。
2.改变化学反应速率,如实验室用粗锌与稀硫酸反应制取氢气。
3.进行金属活动性强弱比较。
4.电化学保护法,即金属作为原电池的正极而受到保护,如在铁器表面镀锌。
三、例题精析
【例题1】如图所示装置中,能组成原电池的是( )
【答案】BC
【解析】构成原电池的条件是①有电解质溶液;②两个活泼性不同的电极相连接或相互接触并插入电解质溶液中;③能自发地发生氧化还原反应;④形成闭合电路。
A中酒精是非电解质,D中两电极相同。
故正确答案为BC。
四、课堂运用
【基础】
1.下列关于原电池的叙述中正确的是( )
A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B.原电池是将化学能转变为电能的装置
C.原电池中电子流出的一极是负极,该极被还原
D.原电池工作时,电流的方向是从负极到正极
【答案】B
【解析】构成原电池的正极和负极可以是两种不同的金属,也可以是金属和能导电的非金属,所以A错误;原电池中电子流出的一极是负极,该极被氧化,所以C错误;原电池工作时,电流的方向是从正极到负极,则D错误,故正确答案为B
【巩固】
1.某课外活动小组使用下列用品设计原电池.下列说法正确的是用品:
铜片、铁片、导线、金属夹、发光二极管、橙汁500mL、烧杯.( )
A.该装置能将电能转化为化学能
B.电子由铁片通过导线流向铜片
C.铁片上会析出红色的铜
D.实验过程中铜片逐渐溶解
【答案】B
【解析】铜片、铁片、橙汁500mL可构成Fe为负极,Cu为正极的原电池,
A.该装置是化学能转变为电能,故A错误;
B.电子由铁片(负极)通过导线流向铜片(正极),故B正确;
C.铁片逐渐溶解,不会析出Cu,故C错误;
D.Cu为正极,发生铁与橙汁的反应生成氢气,则Cu不会溶解,故D错误;
故选B.
【拔高】
1.理论上讲,任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池.请你利用下列反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设制一个化学电池,并回答下列问题:
①该电池的正极材料是______,负极材料是______,电解质溶液是______.
②在外电路中,电流方向是从______极到______极.
③正极上出现的现象是______.负极上出现的现象是______.
【答案】①C;Cu;AgNO3 溶液;②正;负;③正极质量增加;负极质量减少.
【解析】①根据电池总反应可知,在反应中,Cu被氧化,失电子,应为原电池的负极,则正极为活泼性较Cu弱的金属或非金属,如碳棒,Ag+在正极上得电子被还原,电解质溶液为AgNO3 ,故答案为:
C;Cu;AgNO3 溶液;
②原电池电流方向从正极经外电路流向正极,电子流向相反,故答案为:
正;负;
③原电池工作时,负极反应为Cu-2e-=Cu2+,电极质量不断减小,正极反应为Ag++e=Ag,正极上有银白色物质析出,质量不断增加,故答案为:
正极质量增加;负极质量减少.
五、课程小结
本节内容主要了解原电池的概念,理解原电池的形成条件,掌握原电池的工作原理,学会原电池的正负极的判断方法,能够书写原电池的电极反应式,利用氧化还原反应的本质来解释原电池产生的原因。
六、课后作业
【基础】
1.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是()
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.产生气泡的速度甲比乙慢
【答案】C
【解析】甲装置是原电池,锌作负极,铜作正极。
乙装置不是原电池,发生的反应是锌和稀硫酸的反应。
形成原电池的甲装置速度快。
【巩固】
1.某原电池构造如右图所示。
下列有关叙述正确的是()
A.在外电路中,电子由银电极流向铜电极
B.取出盐桥后,电流计的指针仍发生偏转
C.外电路中每通过0.1mol电子,铜的质量理论上减小6.4g
D.原电池的总反应式为Cu+2AgNO3
2Ag+Cu(NO3)2
【答案】D
【解析】该原电池中,Cu为负极,电子由负极流向正极,A错;取出盐桥,不能形成闭合回路,所以电流计不偏转;负极:
Cu-2e-===Cu2+,电子通过为0.1mol时,铜减少0.05mol,质量为3.2g。
【拔高】
1.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,以便完成下列反应:
2FeCl3+Cu====2FeCl2+CuCl2。
画出原电池的示意图并写出电极反应式。
【答案】原电池示意图如下:
正极:
2Fe3++2e-
2Fe2+
负极:
Cu
Cu2++2e-
【解析】根据形成原电池的条件,必须选择两个电极和电解质溶液。
在反应2FeCl3+Cu====2FeCl2+CuCl2中,Cu是被氧化的,应该是电池的负极上发生的反应,Cu作负极材料最适宜,而正极只能是不如Cu活泼的金属(如Ag、Pt)或碳棒;Fe3+在正极上被还原,所以应选FeCl3的溶液作电解质溶液,最后再选择盐桥。
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- 原电池 原理 教案