化學(xué)反應(yīng)原理化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-電池 全國(guó)公開(kāi)課一等獎(jiǎng)

原電池的工作原理第三節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池第一課時(shí)生活中我們常使用各種各樣的電池用于“神七”的太陽(yáng)能電池筆記本電腦專用電池手機(jī)專用電池教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能：1．理解原電池的工作原理，能判斷原電池的正負(fù)極，能寫(xiě)出電極反應(yīng)式。2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)與分析，初步掌握形成原電池的基本條件。過(guò)程與方法：1．學(xué)習(xí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行科學(xué)探究的一般方法，能設(shè)計(jì)并完成一些基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。2．學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等多種手段獲取信息，運(yùn)用比較分析等方法對(duì)信息進(jìn)行加工。情感態(tài)度與價(jià)值觀：1．在學(xué)習(xí)過(guò)程中體驗(yàn)并享受探究帶來(lái)的快樂(lè)，感受化學(xué)世界的奇妙。2．通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步從能量的角度理解化學(xué)科學(xué)對(duì)人類生活的重要貢獻(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)的信心。重點(diǎn)難點(diǎn)本節(jié)教材的重點(diǎn)是原電池的工作原理，寫(xiě)出簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)；難點(diǎn)是雙液原電池的工作原理。將鋅粉加入CuSO4溶液中，測(cè)量溶液溫度的變化，分析能量變化的情況。記錄實(shí)驗(yàn)1的現(xiàn)象和結(jié)論?，F(xiàn)象：鋅粉溶解,有紅色物質(zhì)析出,溫度計(jì)顯示溫度迅速上升.結(jié)論（反應(yīng)的實(shí)質(zhì)）：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu化學(xué)能熱能實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二如果鋅片加入CuSO4溶液的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)將該反應(yīng)釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能并實(shí)施你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。

現(xiàn)象：結(jié)論：鋅片減少,銅上有紅色物質(zhì)析出,電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).Zn失去電子生成Zn2+進(jìn)入溶液Cu2+得到電子生成Cu附著在銅片上化學(xué)能電能原電池的裝置示意圖A鋅銅SO42-Cu2+SO42-Cu2+Cu2+Zn2+Cu2+Cu2+SO42-CuSO4溶液Cu2+SO42-原電池的定義

電化學(xué)上將能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池實(shí)驗(yàn)三

給你一節(jié)干電池，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明銅鋅原電池的正負(fù)極。測(cè)干電池時(shí)，電流計(jì)指針偏向正極方向，測(cè)銅鋅原電池時(shí)，電流計(jì)指針偏向銅片方向?，F(xiàn)象結(jié)論鋅片為負(fù)極，銅片為正極。原電池的工作原理示意圖A鋅e-e-—銅SO42-Cu2+SO42-Cu2+Cu2+Zn2+Cu2+Cu2+SO42-CuSO4溶液Cu2+SO42-e-e-e-e-+陰極陽(yáng)極在外電路中電子由負(fù)極向正極定向移動(dòng)。在內(nèi)電路中陰陽(yáng)離子分別向陽(yáng)極和陰極定向移動(dòng)，形成閉合回路，從而使兩個(gè)電極反應(yīng)不斷進(jìn)行，發(fā)生有序的電子轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生電流。(1)電極反應(yīng)式：

負(fù)極（Zn）：（氧化反應(yīng)）正極（Cu）：（還原反應(yīng)）Zn→Zn2++2e-

Cu2++2e-→Cu(正極、負(fù)極得失電子數(shù)目相等)(2)電池反應(yīng)：原電池的兩個(gè)電極反應(yīng)組成電池的總反應(yīng)，這個(gè)總反應(yīng)叫做原電池的電池反應(yīng)。電池反應(yīng)式：Zn+Cu2+==Zn2++Cu（離子反應(yīng)方程式）Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu(化學(xué)方程式)(3)電子流向：

由負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線，流入正極電流方向：由正極流出，經(jīng)導(dǎo)線，流入負(fù)極(4)電解質(zhì)溶液中：

陽(yáng)離子:陰離子:向陰極定向移動(dòng)向陽(yáng)極極定向移動(dòng)(5)能量轉(zhuǎn)換：

化學(xué)能→電能分析思考一

結(jié)合教材第20頁(yè)，插圖1-3-3，思考原電池的電池反應(yīng)與鋅片直接跟硫酸銅溶液的反應(yīng)有何異同？相同點(diǎn)：反應(yīng)方程式相同,即本質(zhì)相同。

不同點(diǎn)：電子轉(zhuǎn)移途徑不同。鋅片直接跟硫酸銅溶液的反應(yīng)：氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是同時(shí)同位置進(jìn)行，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑。原電池：氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是同時(shí)但在不同位置進(jìn)行（正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)），電子經(jīng)導(dǎo)線由還原劑（鋅）轉(zhuǎn)移給氧化劑（銅離子）。電極反應(yīng)式：負(fù)極（—）：Mg+2OH-

2e-+Mg(OH)2正極（+）：2H2O+2e-H2↑+2OH-分析思考二1、如果用比鋅活潑的金屬鎂代替銅片，用ZnSO4溶液代替CuSO4溶液與鋅組成原電池，如何判斷正負(fù)極？鋅片上將發(fā)生什么電極反應(yīng)？2、原電池中電極反應(yīng)的反應(yīng)物一定來(lái)源于電極材料和電解質(zhì)溶液?jiǎn)?？?fù)極上是電極材料失電子而發(fā)生電極反應(yīng)；正極上是電解質(zhì)溶液中氧化性最強(qiáng)的陽(yáng)離子得電子而發(fā)生電極反應(yīng)。常見(jiàn)陽(yáng)離子的放電順序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+實(shí)驗(yàn)四

請(qǐng)同學(xué)們按照?qǐng)D示，組成裝置，據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷哪些裝置能構(gòu)成原電池？(x)(x)(x)(∨)(∨)(1)(2)(3)(4)(5)構(gòu)成原電池的條件(1)有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極（活潑金屬做負(fù)極）(2)電極材料均插入電解質(zhì)溶液中(3)兩極相連形成閉合回路注意：負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液之間必須能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)分析思考三此裝置能否構(gòu)成原電池？如能請(qǐng)寫(xiě)出電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式。負(fù)極：Cu→Cu2++2e-正極：2H++2e-→H2↑電池反應(yīng)：Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑(x)(x)分析思考四下列裝置能否實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化？如果不行，將如何改進(jìn)使其形成原電池？改進(jìn)的裝置ZnSO4CuSO4AZnCu鹽橋：在U形管中裝滿用飽和KCl溶液和瓊膠作成的凍膠。鹽橋的作用：使Cl-向鋅鹽方向移動(dòng)，K+向銅鹽方向移動(dòng)，使Zn鹽和Cu鹽溶液一直保持電中性，從而使電子不斷從Zn極流向Cu極，使電流持續(xù)傳導(dǎo)。負(fù)極：Zn-2e-→Zn2+（氧化反應(yīng)）正極：Cu2++2e-→Cu（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu此原電池的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行，與前面講的銅鋅原電池在本質(zhì)上是完全相同的。特點(diǎn)：①鋅片不與硫酸銅溶液直接接觸，反應(yīng)后溶液的溫度不變，沒(méi)有能量損失。②電流強(qiáng)度大，電流持續(xù)穩(wěn)定。③化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率高ZnSO4CuSO4鞏固應(yīng)用1、如右圖所示，杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡，然后小心地向燒杯中央滴入濃CuSO4溶液，一段時(shí)間后，下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是（實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不考慮鐵絲反應(yīng)及兩球的浮力變化）（）A．杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時(shí)，均為A端高B端低B．杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時(shí)，均為A端低B端高C．當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí)，A端低，B端高；為導(dǎo)體時(shí)，A端高，B端低D．當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí)，A端高，B端低；為導(dǎo)體時(shí)，A端低，B端高D鞏固應(yīng)用2、判斷下列兩個(gè)裝置，哪個(gè)構(gòu)成了原電池？若不是，請(qǐng)說(shuō)明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。(1)(2)