4.1 原电池公开课定稿

新课标人教版选修四化学反应原理开放性实验之原电池设计化学教研组——高彩梅预期现象：锌棒溶解，铜棒上有红黑色物质析出电极电极材料电极反应反应类型总反应锌片Zn-2e-=Zn2+氧化反应铜片Cu2++2e-=Cu还原反应电子由锌片经外电路流向铜片负极正极Zn+Cu2+=Zn2++Cu（负极正极）电子流向：完成学案硫酸铜温故而知新一、原电池是利用_________反应，将__________________的装置。化学能转化为电能氧化还原二、组成原电池的条件两极一液成回路，氧化还原是中心三、正负极的判断CuZn酒精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFnZnZ4OS2H1.下列哪些装置能形成原电池？XVXXV典型例题：CuSO4溶液ZnCuKOH溶液H2O2PtPtZnSO4溶液ZnCuX实验现象：电流表指针发生偏转，锌极上沉积一层有色物质【学生实验】温故而知新CuSO4溶液注意分工：实验安全，实验设计、实验操作、实验评价现象锌极上沉积一层有色物质问题锌片上的沉积物是什么？分析对产生的电流有何影响预期结论解决措施【学生互动】由于锌片与CuSO4溶液直接接触，一段时间后，溶液中有Cu2+在锌片表面被直接还原，一旦有少量铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，电子不再经过导线。使向外输出的电流强度减弱，当锌片表面完全被铜覆盖后，反应终止了，也就没有电流产生。此原电池电流衰减较快，能量转化率低，不稳定。使氧化剂还原剂不直接接触。对上述实验如何改进，得到持续稳定的电流？（学生讨论）【提出问题】CuSO4CuZnAZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCu？A改进小知识：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。CuSO4CuZnAZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA对比实验，哪一个装置电流更稳定？还有哪些优点？【实验探究】后者：1．产生更持续、稳定的电流。2．能量转换更率高；3．能防止自放电。ZnCu负极：Zn正极：Cu盐桥在此的作用是什么？（1）形成闭合回路，代替两溶液直接接触。（2）平衡电荷，保持溶液呈电中性。一、盐桥原电池工作原理ZnCu锌半电池铜半电池负极：ZnZn-2e-=Zn2+正极：CuCu2++2e-=Cu总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu外电路内电路2.盐桥原电池的结构ZnCu双池双液—盐桥原电池还存在哪些弊端呢？基于盐桥的作用，你知道上述原电池装置还可以怎么改进？请同学们设计一个有别于之前的原电池，越特别越好，请同学们分工合作，画出原电池结构示意图，并标注特别之处。科学探究二、盐桥变膜-离子交换膜电池一池多变二、盐桥变膜-离子交换膜电池选用什么离子交换膜好呢？三、原电池的设计2、确定电极材料若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接做负极［如为气体或溶液中的还原性离子可用惰性电极做负极，一般正极不如负极活泼］1、将氧化还原反应拆成两个半反应并写出负极和正极反应式3、确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可。4、几乎所有的氧化还原反应都可以设计成原电池化合价降低得2e-负极：Cu–2e-=Cu2+正极：2Fe3++2e-=2Fe2+利用Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，设计一个可产生持续稳定电流的原电池。化合价升高失2e-电极材料：负极：Cu正极：C电解质溶液：Fe2(SO4)3、FeCl3等开放性实验设计（完善认识）从以下仪器和药品中选择合适材料，试设计原电池：1、灵敏电流计、铁片、铝片、锌片、铜片、石墨棒、铂电极、银电极，导线、小烧杯；2、蒸馏水、FeCl3溶液、KI溶液、盐桥，苯、酸性KMnO4溶液、草酸溶液、稀硫酸、盐酸溶液、NaOH溶液、KOH溶液、Na2S溶液、H2O2溶液、NaBr溶液、AgNO3溶液、NaCl溶液、MgCl2溶液请同学们分工合作，画出原电池结构示意图1．下列反应可用于设计原电池的是()A．H2SO4＋2NaOH=Na2SO4＋2H2OB．2FeCl3＋Fe=3FeCl2C．Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2↓＋2NH3↑D．NaCl＋AgNO3=NaNO3＋AgCl↓B2.如右图装置，电流表G发生偏转，同时a极逐渐变粗，b极逐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c可以是下列各组中的()A．a是Zn，b是Cu，c为稀H2SO4B．a是Cu，b是Zn，c为稀H2SO4C．a是Fe，b是Ag，c为AgNO3溶液D．a是Ag，b是Fe，c为AgNO3溶液D3.原电池的电极名称不仅与电极的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是（）A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al-3e-=Al3+B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al-3e-=Al3+C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu-2e-=Cu2+D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu-2e-=Cu2+C盐桥石墨FeCl3溶液KI溶液甲乙石墨灵敏电流计4.控制适合的条件，将反应：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是()A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极5.银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成了硫化银的缘故，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法是：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：（1）在此原电池中，负极发生的反应为_______________________，正极发生的反应为_______________________．（2）反应过程中会产生臭味，原电池总反应的方程式为_____________________________________________。2Al－6e－=2Al3＋3Ag2S＋6e－=6Ag＋3S2－3Ag2S＋2Al＋6H2O=2Al(OH)3↓＋3H2S＋6Ag4Al+3O2+6H2O＝4Al(OH)36.我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，并应用于海上航标灯。负极：正极：总反应式：开拓视野锌－空气金属燃料电池航标灯4Al-12e-＝4Al3+3O2+6H2O+12e-＝12OH-3.依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示，请回答下列问题：（1）电极X的材是；电解质溶液Y是；（2）银电极为电池的极，发生的电极反应为；X电极上发生的电极反应为；（3）外电路中的电子是从电极流向电极。作业设计1.探究市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等,使用完后，会发现有大量铁锈存在。1)“热敷袋”是利用放出热量。2)炭粉的主要作用是。3)加入氯化钠的主要作用是。3.导学案P492.上网查阅新能源电池的前景及如何回收废旧电池的论文。创设问题情境，引入环节3环节3：探究原电池的实用化在你的生活中你接触过哪些电池？刚才设计的原电池能否应用于生活？自主设计原电池（完善认识）根据反应2Fe3++2I-=2Fe2++I2设计原电池并验证相应产物仪器和药品：灵敏电流计、铁片、石墨棒，导线、小烧杯、FeCl3溶液、KI溶液、盐桥，苯、KMnO4溶液。