原电池公开课教学案

1第二讲原电池化学电源（教学案）【学习目标】1、理解原电池的工作原理；能写出电极反应式和电池反应方程式。2、了解常见化学电源的种类及其工作原理。【学习重点、难点】1、原电池的工作原理；2、电极反应式和电池反应方程式的书写。课前同学们进行了自主复习，完成了预习作业。对原电池的概念、构成条件、原电池的工作原理进行了回顾。从作业的完成情况来看，大部分学生对基础知识掌握的较好，只是部分学生对盐桥原电池中阴阳离子的移动还有些认识不清。【课堂互动】双液原电池中盐桥内电解质中的阴阳离子如何移动？【学生回答】左池中因金属锌失电子，在锌极附近聚集了大量Zn2+而带上正电荷，所以，盐桥内电解质的阴离子向这极（负极）移动，同样，右池中因Cu2+离子得电子使得铜极附近聚集了大量的负电荷，使得盐桥内电解质的阳离子向这极（正极）移动。【师】事实上，高考中涉及到电化学的试题主要以电极正负的判断、电极方程式的书写的方式呈现的。今天，我们就这两个问题展开讨论。一、原电池正负电极的判断我们如何判断原电池的正负极呢？可以从哪些角度进行思考？【学生回答】可以根据电极材料进行判断、根据电极反应判断、根据电子流动方向判断、根据电极上产生的现象判断、根据电解质溶液中离子的运动方向判断。【师】回答的很好。请一位同学具体说说根据电极材料如何判断电极的正负？【生】均为金属、金属和非金属导体、金属和化合物、都是惰性材料的。1、根据电极材料判断：电极材料电极正负均为金属金属与非金属金属与化合物惰性材料（Pt等）【师】对于两极都用惰性材料制作的，通常以Pt为材料，具有超大表面积和强吸附性，2用以吸附可燃物（这一极为负极）和助燃物（通常为氧气，这一极为正极）。除了电极材料以外其他判断，我们也来请这位同学说说。【生】失去电子，发生氧化反应的为负极，得到电子，发生还原反应的为正极；电子流出的极为负极，电子流入的极是正极；电极质量减少的是负极，电极质量增加或产生气体的是正极；阴离子移向的是负极，阳离子移向的是正极。2、根据电极反应判断：3、根据电子流向判断：4、根据电极上的现象判断：5、根据电解质溶液中离子移动方向判断：【师】请运用刚刚总结的规律分析下题：（学生回答）【例1】根据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂­饱和KNO3溶液。请回答下列问题：(1)电极X的材料是__________；电解质溶液Y是________________________________。(2)银电极为电池的______极，写出两电极的电极反应式：银电极：____________________________________________；X电极：____________________________________________。(3)外电路中的电子是从______电极流向________电极。(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是__________(填序号)。A．K＋B．NO－3C．Ag＋D．SO2－4(5)其中CuSO4溶液能否被H2SO4(稀)溶液代替________。Ag电极能否被石墨代替_____【师】思考：原电池中较活泼金属一定做负极吗？请同学们小组讨论，然后派代表全班汇报。【例2】(1)将Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中组成原电池，写出电极名称及电极反应式：Al片()_________________________________________________，Cu片()__________________________________________________。(2)若将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中能否组成原电池？_______(填“能”或“不能”)，若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：Al片()_________________________________________________，Cu片()__________________________________________________。（3）若将Al片和Mg片用导线相连，插入KOH溶液中能否组成原电池？_______(填“能”或“不能”)，若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：3Al片()________________________________________________，Mg片()__________________________________________________。【师】在解决了电极正负判断以后，我们还要解决电极方程式书写的问题。二：原电池电极方程式的书写（1）一般电极反应式的书写【师】有关电极方程式的书写，一般书写方法应该注意一下几个方面。（PPT打出）关键是要考虑电极反应生成的微粒与电解质溶液中的离子能否共存，如能共存，就写得失电子后生成的微粒，如不能共存，则需发生后续反应。具体：负极材料失电子后生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子反应与否。正极则考虑离子得电子顺序：如果电解质溶液为不活泼或酸，则为金属析出或产生氢气；如果电解质为活泼金属盐溶液，则考虑溶解在溶液中的氧气得电子，生成OH-。但，要具体问题具体分析。（2）复杂电极反应式的书写复杂电极反应式=总反应式—较简单一极电极反应式【例3】镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是()A．放电时正极反应：NiOOH+H2O－e—==Ni(OH)2+OH-B．放电过程是化学能转化为电能的过程C．放电时负极附近溶液的碱性不变D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动【例4】肼—空气燃料电池是一种碱性环境友好电池，该电池放电时，负极反应方程式为：___________________________________________________，正极反应方程式为：___________________________________________________。【变式训练1】肼—空气燃料电池是一种酸性环境友好电池，该电池放电时，负极反应方程式为：___________________________________________________，正极反应方程式为：___________________________________________________。【师】燃料电池作为一种特殊原电池，既具有一般原电池的特点，还具有它自身的独特性。【变式训练2】美国阿波罗宇宙飞船上使用的甲烷燃料电池是一种新型电池，其结构如下图所示。两个电极均由多孔碳制成，通入的气体在空隙中逸出,并在电极表面放电。电池反应为：CH4+2O2+2NaOH==Na2CO3+3H2O，通过分析右图和电池反应回答下列问题：（1）a极是（）极，电极反应式是CH4入口O2入口CO32—CO32—NaOH溶液4（2）b极是（）极，电极反应式是（3）每消耗1molCH4可以向外电路提供mole—（4）电池工作一段时间后电解质溶液的pH值（填“增大”、“减小”或“不变”）（5）比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化效率高，其次是。【变式训练3】（1）若将上题中的电解质改为可传导O2－的固体氧化物，电池反应为CH4+2O2==CO2+2H2O，负极反应式为CH4+4O2——8e—==CO2+2H2O，则：正极反应式为。（2）若将上题中的电解质改为熔融盐K2CO3，b电极通入O2和CO2的混合气体，负极反应式为CH4+4CO32——8e—==5CO2+2H2O，则：正极反应式为，总电池反应为。【变式训练4】以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是()A.该电池能够在高温下工作B.电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋C.放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移D.在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.46L【师】燃料电池电极方程式的书写，除了负极的书写外，正极电极方程式书写规律的总结对我们的学习很有帮助。【总结归纳】燃料电池正极方程式的书写规律：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3，正极通入CO2和O2)环境下电极反应式：【课堂总结】今天，我们通过对原电池正负极判断、电极方程式书写的复习，对原电池的有关知识有了进一步了解，为我们解题提供了帮助。课后请同学们完成有关作业。【巩固训练】1、可用于电动汽车的铝­空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极CH4入口O2和CO2入口CO2CO2熔融K2CO3CO32—2CO32—252、一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是()A．CH3OH(g)＋O2(g)－2e－===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l)C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋(aq)D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－3、科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。电池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料电池的说法不正确的是()A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极B．该电池的总反应是C3H8＋5O2===3CO2＋4H2OC．电路中每通过5mol电子，约有5.6L标准状况下的丙烷被完全氧化D．通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O4、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的熔融盐混合物做电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极助燃气，制得6500C下工作的燃料电池，完成下列反应时：正极：负极：2CO+2CO32-=4CO2+4e--总反应式：5、Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为，发生的电极反应为；(2)电池正极发生的电极反应为；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是，反应的化学方程式为；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是。6、Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH溶液中加入适量AgNO3溶液，生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80℃，边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得固体样品。反应方程式为2AgNO3＋4KOH＋K2S2O8===Ag2O2↓＋2KNO3＋2K2SO4＋2H2O回答下列问题：(1)上述制备过程中，检验洗涤是否完全的方法是________________________________________________________________________。(2)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电