化学能与电能的转化-原电池的工作原理(第1课时)(教案)-2024-2025学年高二化学同步备课系列

1.2.1化学能与电能的转化-原电池的工作原理（第1课时）一、核心素养发展目标1.以铜锌原电池为例，从宏观和微观的角度分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。2.进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的过程变化，并能理解带有盐桥原电池的实用性。二、教学重难点重点：1.原电池的工作原理；2.电极反应式的书写。难点：电极反应式的书写。三、教学方法实验探究法、总结归纳法、分组讨论法等四、教学过程【导入】水果电池视频展示【问】回顾高一所学的原电池的定义【生】化学能转化为电能的装置【展示】锌铜硫酸原电池的工作原理动画【讲解】①负极：电子流出的一极，发生氧化反应。②正极：电子流入的一极，发生还原反应。【问】原电池的构成条件？【生】①两个活泼性不同的电极(两种金属或一种金属和一种能导电的非金属)。②电解质溶液。③构成闭合回路。④能自发进行的氧化还原反应。【讲解】角度1电极反应负极-氧化反应正极-还原反应角度2粒子迁移外电路电子迁移：负→正内电路离子迁移：阳离子：移向正极阴离子：移向负极【展示】锌铜硫酸铜原电池【讲解】实验现象：锌片逐渐溶解，铜片上红色固体质量增加，溶液颜色变浅，电流计指针发生偏转。【问】电极反应分别是？【生】负极：Zn－2e－=Zn2＋正极：Cu2＋＋2e－=Cu总电池反应式是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu【展示】锌铜硫酸铜原电池实验过程【问】观察并记录实验现象，其中哪些与预测一致，哪些与预测不同？【生】相同：铜片表面附着红色固体，电流表指针偏转。不同：锌片表面附着红色固体电流逐渐衰减【问】为什么没有电流？【生】两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。【展示】课本中锌铜硫酸铜原电池的图片【讲解】盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼胶，K+和Cl-可在其中自由移动。【展示】盐桥视频【讲解】盐桥的作用①形成闭合回路。②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性。③避免电极与电解质溶液直接反应，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能。【展示】原电池的工作原理总结【强化巩固】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()A．a>b>c>dB．a>c>d>bC．c>a>b>dD．b>d>c>a【生】B【讲解】一般电极反应式的书写方法1、书写电极反应式的原则电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。2、一般电极反应式的书写方法①找出氧化剂和还原剂，判断原电池的正、负极。②结合介质的酸碱性确定还原产物和氧化产物。③写出电极反应式，将两式相加得总反应式。3.书写电极反应式的基本类型(1)类型一题目给定原电池的装置图，未给总反应式首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。结合电解质判断出还原产物和氧化产物。遵循氧化还原反应离子方程式的配平原则，写出电极反应式。将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。【强化巩固】分析下列两个原电池装置，完成下列问题：(1)甲装置中正极为________，电极反应式为__________________，负极为__________，电极反应式为____________________________。(2)乙装置中正极为________，电极反应式为__________________，负极为__________，电极反应式为____________________________。【生】(1)Al2H＋＋2e－=H2↑MgMg－2e－=Mg2＋(2)Mg6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－Al2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O【讲解】(2)类型二题目给出原电池的总反应式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，还原剂发生的反应即为负极反应。当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。【强化巩固】根据下列原电池的总反应式，写出其电极反应式。(1)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制备硫酸铜，若将该反应设计为原电池，其负极反应式是_____________________________________，正极反应式是_______________________________________________________________。(2)某原电池总反应为2FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2=Fe2O3＋4OH－＋H2O，在该原电池中：负极反应式是_______________________________________________________________；正极反应式是_______________________________________________________________。【生】(1)2Cu－4e－=2Cu2＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O(2)3H2－6e－＋6OH－=6H2O2FeOeq\o\al(2－,4)＋5H2O＋6e－=Fe2O3＋10OH－【讲解】设计原电池理论上，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。外电路：还原性较强的物质在负极上失去电子，氧化性较强的物质在正极上得到电子。内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。【问】请用FeCl3溶液、CuCl2溶液、盐桥、铜片、石墨棒设计原电池实现电池反应：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2【生】小组合作完成原电池设计负极材料：Cu正极材料：石墨电解质溶液eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(正极区：FeCl3溶液,负极区：CuCl2溶液))【课堂小结】师生共同完成。【课堂练习】1、某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2=2H2O。下列有关说法正确的是()A．电子通过外电路从b极流向a极B．b极上的电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2D．H＋由a极通过固体电解质移向b极答案：D2、原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是()A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为