作为杰出的教学工作者,能够保证教课的顺利开展,作为高中教师就要好好准备好一份教案课件。教案可以让学生能够在教学期间跟着互动起来,帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。所以你在写高中教案时要注意些什么呢?下面是小编帮大家编辑的《高三化学教案:《原电池教案》教学设计》,希望对您的工作和生活有所帮助。
【要点扫描】
1.了解原电池工作原理及构成条件,能正确判断电极名称、电子流向、电流方向。会正确书写电极反应式及总反应方程式。
2.根据电极反应方程式,正确判断电解质溶液中离子的迁移方向和溶液的PH值变化。
3.了解常见化学电源的工作原理,了解新型化学电源
4.根据电极反应,理解原电池工作时基本定量关系。
【知识梳理】
一. 原电池
1.工作原理:
2.基本组成:
3.构成条件:
4.原电池正负极的判断方法:
原电池有两个电极,一个是正极,一个是负极。判断正极和负极的方法是:
①
②
③
④
⑤
5.电极反应式和总反应式的书写:
例。 已知下列原电池的总反应式,请写出其电极反应式,并归纳如何根据原电池的总反应式正确书写电极反应式。
① Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
② 2Zn+4NH4Cl+4MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O
③ CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
【归纳】根据总反应式书写电极反应式的基本思路:
负极:还原剂 氧化产物(要不要介质参与?)
正极:氧化剂 还原产物(要不要介质参与?)
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(1) 若总反应式中没有H+参加反应,则若一极消耗H+,另一极必定生成H+。
(2) 若总反应式中没有OH-参加反应,则若一极消耗OH-,另一极必定生成OH-。
(3) 氢氧不够,水来凑。
6.PH值变化:
二.常见化学电源
(1)一次电池:一次电池的活性物质消耗到一定程度,就不能使用了。
如普通的锌锰电池:
碱性锌锰电池:
(2)二次电池:二次电池又称充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复使用。
如铅蓄电池:
(3)燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电池。它与一般化学电池不同,一般化学电池的活性物质储存在电池内部,故而限制了电池的容量,而燃料电池的电极本身不包含活性物质,它工作时,燃料和氧化剂连续不断地由外部供给,在电极上不断地进行电极反应,生成物不断地被排除,于是电池就连续不断地提供电能。
如氢氧燃料电池:
a.电解质溶液为硫酸时:负极 ;正极
b.电解质溶液为强碱时:负极 ;正极
c.电解质溶液为水时: 负极 ;正极
如乙醇燃料碱性电池:负极 ;正极
小结:一次电池、二次电池、燃料电池的优缺点:
【典例精析】
例1.下列关于原电池的叙述,正确的是 ( )
A.构成原电池的正极和负极必须是两种活泼性不同的金属
B.电子从负极流向正极,电流从正极流向负极
C.在电解质溶液中,阴离子从负极向正极移动,阳离子从正极向负极移动
D.原电池工作时,正极发生还原反应,负极发生氧化反应
解题体会:
例2.把铁钉和碳棒用铜线联接后,浸入0.01 mol / L的食盐溶液中,可能发生的现象是
A.碳棒上放出氯气 B.碳棒近旁产生OH- ( )
C.碳棒上放出氧气 D.铁钉上放出氢气 E.铁钉被氧化
解题体会:
例3.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体:电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO3)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是
A.在熔融电解质中,O2--由负极移向正极
B.电池的总反应是:2C4H10+13O2? → 8CO2+10H2?O
C.通入空气的一极是正级,电极反应为:O2+4e- 2O2--
D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C4H10+26e--+13O2-- 4CO2+SH2O
解题体会:
【反馈练习】
1.下列各组金属和溶液,能组成原电池的是 ? ?
A Cu、Cu、稀硫酸 B Zn、Cu、稀硫酸
C Cu、Zn、酒精 D Zn、Cu、CuSO4溶液
2.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+══Zn2++Cu,该反应的原电池的组成正确的是 ( )
(A) (B) (C) (D)
正极 Zn Ag Cu Cu
负极 Cu Cu Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl2
3.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质溶液的pH怎样变化 ( )
A 不变 B 先变小后变大
C 逐渐变大 D 逐渐变小
4.将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中,并经过一段时间后,下列各叙述正确的是 ( )
A 负极有Cl2逸出,正极有H2逸出
B 负极附近Cl?的浓度减小
C 正极附近Cl?的浓度逐渐增大
D 溶液中Cl?的浓度基本不变
5.关于如图所示装置的叙述,正确的是 ( )
A 铜是阳极,铜片上有气泡产生
B 铜片质量逐渐减少
C 电流从锌片经导线流向铜片
D 氢离子在铜片表面被还原
6.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为: Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) ,下列说法错误的是 ( )
A 电池工作时,锌失去电子
B 电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C 电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D 外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上减小6.5 g
7.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
下列叙述不正确的是 ( )
A 放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-====Zn(OH)2
B 充电时阳极反应为:Fe(OH)3-3e-+5OH-====FeO42-+4H2O
C 放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被氧化
D 放电时正极附近溶液的碱性增强
8.锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池,该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为
负极反应:C6Li-xe- C6Li1-x+x Li+ (C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)
正极反应:Li1-xMO2+xLi++xe- LiMO2 (LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)
下列有关说法正确的是 ( )
A 锂离子电池充电时电池反应为C6Li+Li1-xMO2 LiMO2+C6Li1-x
B 电池反应中,锂、锌、银、铅各失去1 mol电子,金属锂所消耗的质量小
C 锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动
D 锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1-x+x Li++x e- C6Li
9.如图所示的装置,在铁圈和银圈的焊接处,用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中,使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后可观察到的现象是 ( )
A 铁圈和银圈左右摇摆不定
B 保持平衡状况
C 铁圈向下倾斜
D 银圈向下倾斜
10.将等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加少量CuSO4溶液,下列各图中产生H2的体积v(L)与时间t(min)的关系如图,其中正确的是 ( )
11.根据右图所示的装置,回答下列问题:
(1) 铁片与铜片不用导线连接,现象是 ,
反应的化学方程式为 。
(2) 用导线把金属片连接起来,现象是 ,
电极反应式为:负极 ,正极 ,
反应的化学方程式为 。
12.(1)将两铂片插入KOH溶液中作为电极,在两极区分别通入甲烷(或氢气、一氧化碳等可燃性气体)和氧气构成燃料电池,则通入甲烷气体的极是原电池的 ,该极的电极反应是 ,电池工作时的总反应的离子方程式是 。
(2)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的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气体为正极助燃气,制得650℃下工作的燃料电池,完成下列反应式:正极: ,
负极:2CO+2CO32-==4CO2+4e-。总反应: 。
(3)铅蓄电池(原电池)工作时,总反应为:PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O由此可以判断。
A 原电池的电极材料:① 正极 ;② 负极 。
B 电极反应式:正极PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O,
负极电极反应式为 。
C 工作后,蓄电池里电解质溶液的pH(填“变大”“变小”或“不变”) 。
理由是 。
13.如右图所示组成一种原电池,试回答下列问题(灯泡功率合适)。
(1)电解质溶液为稀硫酸时,灯泡 (填“亮”或“不亮”,填“亮”做a题,填“不亮”做b题)。
a.若灯泡亮,则Mg电极上发生的反应为 ;
Al电极上发生的反应为 。
b.若灯泡不亮,其理由为 。
(2)电解质溶液为NaOH溶液时,灯泡 (填“亮”或“不亮”,填“亮”做a题,填“不亮”做b题)。
a.若灯泡亮,则Mg电极上发生的反应为 ;
Al电极上发生的反应为 。
b.若灯泡不亮,其理由为 。
14.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池,其电池总反应可以表示为:
Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸,以下说法中正确的是
① 以上反应是可逆反应 ② 以上反应不是可逆反应
③ 充电时化学能转变为电能 ④ 放电时化学能转变为电能
A ①③ B ②④ C ①④ D ②③
(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,有资料表明一节废镍锡电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为
(3)另一种常用的电池是锂电池(很是一种碱金属元素,其相对原子质量为7,由于它的比容量(单位质量电板材料所能转换的电量)特别大而广泛应用于心脏起搏器,一般使用时间可长达十年。它的负极用金属锂制成;电池总反应可表示为:Li+MnO2→LiMnO2
试回答:锂电池比容量特别大的原因是
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制,为什么这种电池不能使用电解质的水溶液?请用化学方程式表示其原因
15.由铜片、锌片和200mL稀H2SO4组成的原电池,当在铜片上共放出3.36L(标准状况)气体时,H2SO4恰好全部用完。(假设锌片不放出气体)求:
(1)消耗锌的质量;(2)通过导线的电子数;(3)稀H2SO4的物质的量浓度。
原电池 第一课时 参考答案
[典例精析]
例1 BD 例2 BE 例3 BC
[反馈练习]
1.BD 2.C 3.C 4.D 5.D 6.C 7.C 8.BD
9.D 10.A
11.(1) Fe片溶解,周围有气泡逸出 Cu周围无明显现象
(2)Fe片溶解 Cu周围有气泡逸出 负极 Fe — 2e- = Fe2+
正极2H+ + 2e- = H2 Fe + 2H+ = H2 ↑+ Fe2+
12.(1) 负极 CH4— 8e- + 10OH- = CO32- + 7 H2O
CH4 + 2O2 +2OH- = CO32- + 3H2O
(2) 2CO+ 2CO32--4e-=4CO2 2CO+O2=2CO2
(3)A. PbO2 Pb
B. Pb-2e-+SO42-=PbSO4
C. 变大,在过程中消耗了H2SO4
13.(1)亮
a.Mg—2e- = Mg2+ 2H+ + 2 e- = H2
(2)亮
a. 2H2O + 2e- = H2 ↑+2OH- Al —3e- + 4 OH- = AlO2- + 2H2O
14.(1)B (2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液。
(3)锂的摩尔质量小 :2Li+ZH2O→LiOH+H2↑
15. 9.75g 0.3mol e- 0.75mol/L
俗话说,磨刀不误砍柴工。作为高中教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点,帮助高中教师提前熟悉所教学的内容。关于好的高中教案要怎么样去写呢?下面是小编帮大家编辑的《高三化学教案:《原电池与电解》教学设计》,相信能对大家有所帮助。
教学目标
知识技能:通过复习掌握原电池、电解、电镀、金属的腐蚀和防护原理。
能力培养:根据知识点的复习培养总结、归纳的能力,培养应用所学知识解决实际问题的能力。
科学思想:应用电化学的知识综合、归纳,理论联系实际。
科学方法:应用实验研究问题的方法。
重点、难点原电池与电解池的比较。
教学过程设计
教师活动
一、电化学知识点的复习
【设问】
电化学中有哪些知识点是重点要掌握的呢?
学生活动
回答:
原电池与电解池的不同点;原电池的工作原理以及电解池的工作原理;两极反应的判断和书写;电化学的应用。
很好,我们可以将电化学的知识归纳在网络图中,哪一个同学能够写出?
【投影】知识点的归纳,网络图
学生打出投影:
1.常见的电池
【设问】
①构成原电池的材料是什么呢?
②原电池的原理是什么呢?
③它的原理与电解池有什么不同?
④常见的电池的类型?
看录像或投影:
回答:
①原电池是由金属与金属或非金属,电解质溶液构成的。
②原电池是由化学能转化为电能的装置。
③它的原理与电解池不同,因为电解池是由电能转化为化学能的装置。
④常见的电池有:干电池;蓄电池。
几种电池示意图:
【设问】
根据示意图你能说明电池的种类吗?
回答:
锌锰电池(干电池)、铅蓄电池、燃烧电池(氢氧燃烧电池、甲烷燃烧电池)等。
【设问】
①电池的两极各发生了什么反应?
②电池正、负两极应该如何确定?
它的两极与电解池的两极有什么不同点?
③在可逆电池中,充电、放电过程是应用了原电池的原理还是电解池的原理?
回答:
①活泼的金属为负极,发生氧化反应。
不活泼的金属为正极,发生还原反应。
②原电池与电解池的两极不相同,表现在:原电池活泼金属是负极,而电解池与电源负极相互联结的就是负极(阴极)。
原电池两极金属的金属活动性必须不同,而电解池两极可以是惰性电极,也可以是金属电极。
③放电的过程是应用了原电池的原理,而充电过程应用了电解池的原理。
【讲解】
电池可以分为可逆电池和不可逆电池,比如:干电池、燃烧电池等都是不可逆电池,它们在发生反应时有气体或生成的物质无法在相同的条件下返回,所以,称为不可逆电池。
【设问1】
请举例说明不可逆电池(展示学生解剖的干电池)?
干电池的两极材料是什么?
电解质溶液是什么?
两极反应式如何书写?
总反应如何书写?
回答1:
如:锌-锰电池
两极材料是Zn、MnO2
电解质溶液是:NH4Cl
负极:Zn-2e=Zn2+
总反应:Zn+2NH4=Zn2++2NH3↑+2H2↑
【评价】纠正学生的错误,写出正确的反应。
【设问2】
还有什么实例呢?
两极材料是什么呢?
电解质溶液是什么呢?
回答2:
再如:锌-铜电池,负极-Zn,正极-Cu。
负极:Zn-2e=Zn2+,电解质溶液——稀硫酸。
正极:2H++2e=2H=H2
总反应:2H++Zn=H2↑+Zn2+
什么是可逆电池呢?(看前面的图)
谁能写出两极反应式?
总反应式又如何书写呢?
(教师指导学生书写)
铅蓄电池是可逆电池
两极反应式:
负极:Pb-2e=Pb2+
总反应:
【练习】
书写两极反应式。
若有:
(1)铜、锌、稀硫酸
(2)铜、铁在潮湿的空气中的腐蚀
(3)锌、铁放在食盐水中
(4)氢、氧燃烧电池(电池的产物负极为H2O,正极则有大量的氢氧根生成)
(5)甲烷燃烧电池(电池负极甲烷燃烧失去电子,在碱性条件下
根据信息写出(4)、(5)的电池总反应式。
板演:
(1)负极:Zn-2e=Zn2+
正极:2H++2e=2H=H2
(2)负极:2Fe-4e=2Fe2+
正极:O2+4e+2H2O=4OH-
(3)负极:2Zn-4e=2Zn2+
正极:O2+4e+2H2O=4OH-
(4)负极:2H2+4OH--4e=4H2O
正极:O2+4e+2H2O=4OH-
总反应:2H2+O2=2H2O
正极:2O2+8e+4H2O=8OH-
【设问】
谁能够将燃烧电池小结一下呢?
回答:
在燃烧电池反应中确定哪一极发生的是什么反应的关键是:
负极发生氧化反应,化合价升高,失去电子;
总反应式为:两极反应的加合;
书写反应时,还应该注意得失电子数目应该守恒。
【评价】回答的很好。
燃烧电池反应中确定哪一极发生的是什么反应的关键是:
负极:化合价升高,失去电子,发生氧化反应;
正极:化合价降低,得到电子发生还原反应。
2.分析电解应用的主要方法和思路
【设问】
电解质在通电前、通电后的关键点是什么呢?
在电解时离子的放电规律是什么呢?
电解的结果:溶液的浓度、酸碱性有无变化?
回答:
通电前:电解质溶液的电离(它包括了电解质的电离也包括了水的电离)。
通电后:离子才有定向的移动(阴离子移向阳极,阳离子移向阴极)。
放电规律:
阳极:
金属阳极>S2->I->Cl->OH->含氧酸根
阴极:
Ag+>Cu2+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+>Mg2+
溶液的离子浓度可能发生变化如:电解氯化铜、盐酸等离子浓度发生了变化。
因为溶液中的氢离子或氢氧根离子放电,所以酸碱性可能发生改变。
请同学们看下列的归纳表格。
3.原电池、电解池、电镀池的判
断规律
(1)若无外接电源,可能是原电池,依据原电池的形成条件判断,主要有“三看”。
【设问】看什么呢?
回答:
看电极;看溶液;看回路。
【投影】
先看电极:两极为导体且活泼性不同,有一个先发生化学反应。
再看溶液:两极插入电解质溶液中。
【设问】
这样就可以形成电池了吗?
回答:
不能。
对,还应该看回路:形成闭合回路或者两极板相接触。
【设问】
若有外接电源,两极插入电解质溶液,并有回路,可能是什么池?
回答:
是电解池。
【评价】不完全正确。(纠正后看投影)
(2)若有外接电源,两极插入电解质溶液,可能是电解池或者是电镀池。
【设问】为什么呢?
回答:
当阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同时,则为电镀池,其余的情况是电解池。
【评价】很好,根据电解液、根据阳极的电极材料,确定电解或电镀。
二、电化学的应用
1.原电池原理的应用
【设问】
请同学们根据已经复习的知识回答原电池原理的应用及依据?
回答:
应用到实际中有:
(1)由电极反应现象确定原电池的正极和负极,用来判断电极金属活动性强弱。
(2)分析判断金属腐蚀的快慢程度。
(3)由电池反应分析判断新的化学能源的变化,判断放电、充电。
【投影】
【评价】学生总结的很好,看以下归纳。
根据学生的回答小结:
原电池原理的三个应用和依据:
(1)电极反应现象判断正极和负极,以确定金属的活动性。其依据是:原电池的正极上现象是:有气体产生,电极质量不变或增加;负极上的现象是:电极不断溶解,质量减少。
(2)分析判断金属腐蚀的速率,分析判断的依据,对某一个指定金属其腐蚀快慢顺序是:
作电解池的阳极>作原电池的负极>非电池中的该金属>作原电池的正极>作电解池的阴极。
判断依据:
(1)根据反应现象原电池中溶解的一方为负极,金属活动性强。
(2)根据反应的速度判断强弱。
(3)根据反应的条件判断强弱。
(3)由电池反应分析判断新的化学能源的变化,分析的思路是先分析电池反应有关物质化合价的变化,确定原电池的正极和负极,然后根据两极的变化分析其它指定物质的变化。
【练习】
1.下列五个烧杯中均有天然水
铁被腐蚀由快到慢的顺序是:______。
回答:
从图和复习归纳的方法可以分析,有外接电源时铁放在电源的正极,铁被腐蚀的最快;若放在负极腐蚀的最慢;原电池中,两极的金属活动性差别越大,反应越快,但若有活动性强于铁的金属存在则铁不被腐蚀(保护了铁),所以此题的答案是:
(4)、(2)、(1)、(3)、(5)。
2.电解规律的应用
【设问】
电解规律的应用有什么内容?
回答:
主要应用是:依据电解的基本原理分析判断电解质溶液。
【设问】
如何恢复电解液的浓度呢?(举例说明)
回答:
电解液应先看pH的变化,再看电极产物。欲使电解液恢复一般是:
电解出什么物质就应该加入什么,如:电解饱和食盐水在溶液中减少的是氯气和氢气,所以应该加入的是氯化氢。
【设问】
如果电解硫酸铜时,要恢复原来的浓度应该加入什么呢?
回答:
因为电解硫酸铜时,生成的是铜和氧气,所以应该向溶液中加入氧化铜。
【设问】
电解在应用中还应该注意什么呢?
回答:
在分析应用问题中还应该注意:
一要:不仅考虑阴极、阳极放电的先后顺序,还应该注意电极材料(特别是阳极)的影响;二要:熟悉用惰性电极电解各类电解质溶液的规律。
【练习】
用石墨电极电解1mol/L的下列溶液,溶液的pH不变的是______。
(1)HCl (2)NaOH
(3)Na2SO4(4)NaCl
回答:
盐酸溶液电解产生氯气和氢气,溶液的pH升高。
氢氧化钠溶液电解产生氢气和氧气,溶液的pH升高。
硫酸钠溶液电解产生氢气和氧气,溶液的pH不变。
氯化钠溶液电解产生氢氧化钠、氢气和氯气,溶液的pH升高。
所以(1)、(2)、(4)溶液的pH都增大。
答案:pH不变的是(3)。
以上的四种溶液电解后,如何使其浓度恢复到原来的浓度呢?
回答:
在(1)中应该加入氯化氢。
在(2)中应该加入一定量的水。
在(3)中应该加入一定量的水。
在(4)中应该加入一定量的氯化氢。
3.综合利用——实用电池与可逆电池
常见的电池应用是:
①干电池(Zn-Mn电池)
日常生活和照明。
②铅蓄电池
应用于国防、科技、交通、化学电源等。
③锂电池
密度小,寿命长应用于电脑、手表、心脏起搏器、火箭、导弹的电源。
④燃烧电池
污染小、能量转化高,应用于高科技研究。
⑤其它电池
铝电池:能量高、不污染环境应用于照明、野营作业。
回答:
应用在手电、心脏起搏器、海洋照明、航标电源。
今后我们还可以根据原理设计出更多更好的实用电池。
三、典型习题分析
【投影】
例题1如图2-17,E为沾有Na2SO4溶液的滤纸,并加入几滴酚酞。A,B分别为Pt片,压在滤纸两端,R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni的电极材料,它在碱溶液中可以视为惰性电极。G为电流计,K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液,K打开,接通电源一段时间后,C、D中有气体产生。
(1)外电源的正、负极分别是R为____,S为_____。
(2)A附近溶液的现象是_______,B附近发生的电极反应式为_____。
(3)滤纸上的紫色点向哪方移动____。
(4)当C、D里的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,经过一段时间,C、D中气体逐渐减少,主要因为____,有关的反应式为_____。
根据图分析回答:
(1)C、D产生气体的体积是不相同的,由此可以判断C端的气体是氢气,D端产生的气体是氧气,所以确定R为负极而S端是正极。
(2)A附近的变化是变为红色,因为D端放氧气,N端为阳极,而A端为阴极,吸引阳离子,阳离子放电2H+-2e=H2。因为,电解破坏了水的电离平衡,所以,此处OH-浓度增大,溶液显红色。而在B端发生OH-放电,其反应为:4OH--4e=2H2O+O2。
(4)氢气和氧气在碱的环境下发生的是电池反应,(类似燃烧电池),消耗了氢气和氧气。
(-)2H2+4OH--4e=4H2O
(+)O2+2H2O+4e=4OH-
【评价】此题是一道比较综合的题,它考察了电化学知识的大部分内容。
此题的突破点是,示意图中的两种气体的体积,由此确定电源的正、负极,使题中所有问题迎刃而解。这位同学分析得非常好,我们应该认真的读题,抓住题中的突破口。
【投影】
例题2 用石墨电极电解100mLH2SO4和CuSO4混合溶液,通电一段时间后,两极各出现气体2.24L(标准状况),求原来溶液中CuSO4的浓度。
请同学们分析后给出答案。
回答:
阳极产生的氧气为2.24L,阴极产生的氢气为2.24L。
由CuSO4电解时放出的氧气为0.05mol,计算是:
2Cu2+~O2
2/y=1/0.05 y=0.1mol
c(Cu2+)=0.1/0.1=(mol/L)
【评价】
此题的突破口是根据题意分析出两极各产生的气体为2.24L;根据得失电子守恒。
同学们的分析是非常正确的。
【投影】
例题3 人工生成铝表面的氧化铝保护膜的方法是将表面光洁的铝制品作为阳极放入盛18%H2SO4溶液的电解槽。通电一定时间,设阳极氧气全部与铝反应。
思考后回答:
通过的电量为1A×3600s=3600C(库仑)。由3600C/96500C/mol等于0.037mol的电子。
今有表面积约1.0dm2的铝制品,放入电解槽,通入1A的电流1h(小时),已知氧化铝膜的密度为2.67g/cm3,则生成均匀的氧化膜的厚度是多少?
请同学们分析:
在从2molAl与1.5mol氧气反应产生氧化铝可知,得失电子为6mol。根据此反应计算出氧化铝的物质的量,再根据氧化铝的密度和表面求出氧化膜的厚度。
此题的答案是:24μm(微米)。
【评价】
同学们分析的比较清楚,在作此题时应该抓住时间、表面积、电量、物质的量的相互关系,应用数学方法得到正确的答案。
请同学们通过练习巩固复习的知识,提高解题的能力,以适合生活、生产、科技的需要。
精选题
一、选择题
1.银锌电池广泛应用各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为:
反应的物质是[ ]
A.Ag
B.Zn(OH)2
C.Ag2O
D.Zn
2.应用惰性电极插入500mLAgNO3溶液中,通电电解,当电解溶液的pH从6变为3时(设阴极没有H2析出,电解前后的溶液体积不变),电极上析出银的质量是 [ ]
A.27mg
B.54mg
C.108mg
D.216mg
二、非选择题
离子组成符合下列情况的电解质,进行电解(各离子只能使用一次)。
(1)以碳棒为电极进行电解,电解质的含量减少,水量保持不变,两极都有气体生成,气体体积相同,则该电解质的化学式为____,电解的电极反应____,电解的总方程式是____。
(2)以铂丝为电极进行电解,水量减少,电解质的含量保持不变,两极都有气体生成,气体体积为2∶1,则该电解质的化学式为____,电极反应式为____。
(3)惰性电解,电解质的含量减少,水的含量也减少,pH下降,则电解质的化学式为____,电解总的方程式____。
4.正在研究应用锌顶替铅的电池,它可以减少环境污染容量又很大,其电池反应为2Zn+O2=ZnO,其原料为锌和电解质溶液、空气。请写出:
(1)电极反应____,____。
(2)估计该电解质溶液应该用____(强的酸或强的碱)。
5.定温下,将一定量饱和Na2SO4溶液用铂电极通电电解。当阳极逸出amol气体时,同时从溶液中析出mgNa2SO4?10H2O晶体,则原来饱和Na2SO4溶液的质量分数是____。
6.某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数值,其实验方案的要点为:
①用直流电电解氯化铜溶液,所用仪器如图2-18。
②在电流强度为IA,通电时间为ts后,精确测得某电极上析出的铜的质量为mg。试回答:
(1)连接这些仪器的正确顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示。下同)E接____,C接____,接F____。
实验电路中的电流方向为____→____→____→C→____→____。
(2)写出B电极上发生反应的离子方程式______。
G试管中淀粉KI溶液变化的现象为______,相应的离子方程式为______。
(3)为精确测定电极上析出铜的质量,所必需的实验步骤的先后顺序是______。
①称量电解前电极质量
②刮下电解后电极上的铜并洗净
③用蒸馏水清洗电解后电极
④低温烘干电极后称量
⑤低温烘干刮下的铜后称量
⑥再次低温烘干后称量至恒重
(4)已知电子电量为1.6×10-19C,试列出阿伏加德罗常数的计算表达式:N=______。
答 案
一、选择题
1.D 2.B
二、非选择题
3.(1)HCl阳极:2Cl-—2e→Cl2↑阴极:2H++2e→H2↑
总反应式:2HClH2↑+Cl2↑
(2)KOH阳极:4OH--4e→2H2O+O2↑阴极:4H++4e→2H2↑
(3)CuSO4总反应式:2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑
4.(1)负极:Zn—2e→Zn2+正极:O2+4e+2H2O→4OH-
(2)强碱
6.(1)D、A、BF→B→A→C→D→E
(2)2Cl-—2e=Cl2,变蓝色,2I-+Cl2=I2+2Cl-
(3)①③④⑥
一名优秀负责的教师就要对每一位学生尽职尽责,作为教师就要精心准备好合适的教案。教案可以保证学生们在上课时能够更好的听课,有效的提高课堂的教学效率。怎么才能让教案写的更加全面呢?下面是由小编为大家整理的“高一化学教案:《再探原电池》教学设计”,欢迎您参考,希望对您有所助益!
高一化学教案:《再探原电池》教学设计
一、化学课程标准对原电池这部分内容的要求
《普通高中化学课程标准》对原电池这部分内容的要求——第一部分:体验化学能与电能转化的探究过程。了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。第二部分:通过查阅资料,了解常见化学电源的种类及其工作原理,认识化学能与电能转化的实际意义及其重要应用。第三部分:能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害,通过实验,探究防止金属腐蚀的措施。
二、教材分析和学情分析
这一节内容是以必修2第二章第二节《化学能与电能》为基础,是对必修2基础的加深和提高——加深的是学生对原电池工作原理、原电池的形成条件的认识等,提高的是学生对原电池本质条件(氧化还原反应)、实用性开发等方面的认知发展。
具体说明如下:在化学必修2中,学生已经学习了原电池的相关知识,如锌铜(稀硫酸)原电池的工作原理,简单原电池的形成条件。但在理解原电池本质条件(氧化还原反应)、锌铜(稀硫酸)原电池作为化学电源开发的缺点等方面还有不足。所以本节教学的重点应该放在引导学生分析现象产生的原因,学生在加深理解原电池原理的基础之上,体会必修2中单液原电池的缺点,并根据实际需要,能设计出较为科学的原电池模型(双液或盐桥原电池),学生体会盐桥的设置不仅仅是一个普通的实验技术的改进,而是对旧的思维模式的一个质的突破,在有盐桥的原电池这种特定装置中氧化剂、还原剂近乎完全隔离却能实现电子的定向转移,其优点是能持续、稳定产生电流,这也为原电池原理的实用性开发奠定了理论基础。
三、设计思路和教学流程
指导思想:充分调动学生的积极性和主动性,以学生为主体,让学生自主地参与知识的获得过程,并给学生充分的表达自己想法的机会。以实验为载体,创设问题情境,将设计原电池与知识回顾、新知识引入融为一体,将实验探究与思考交流交替进行,充分利用学生的好奇心和求知欲,设计层层实验和问题情境,使学生在自主实验、积极思考和相互讨论中自己发现问题、分析问题和解决问题。在教学内容的安排上,按照从易到难,从实践到理论再到实践的顺序,首先通过橙子电池视频,引人课题。在实验——观察——讨论——推测——验证的过程中,学习和理解原电池的概念和原理。在此基础上,通过实验探索能产生持续稳定电流的原电池的条件。最后,让学生体会盐桥原电池在实用性开发方面的积极意义。根据学生的知识结构、心理特点和教学内容的实际需要,采取了启发、讨论、实验探究等教学方法,并采用多媒体进行教学。
教学流程图:
四、教学设计
课 题
《再探原电池》
授课人
淮北市实验高级中学 马 辉
教学目标
[知识与技能目标]
1.学生进一步认识原电池,了解原电池的工作原理;
2.通过设计简单原电池,学生加深对形成原电池本质条件的认识;
3.通过实验与分析,了解简单原电池的缺点和改进方法。知道原电池输出电能的能力与氧化还原反应等有关;
4.了解盐桥原电池的功能与价值。
[过程与方法目标]
1.经过对简单原电池装置的优化过程,进一步理解科学探究的意义;
2.在科学探究的过程中要具有较强的问题意识,敢于质疑,勤于思考;
3.在学习中,学会运用观察、实验等多种手段获取信息,并运用比较等方法对信息进行加工。
[情感态度与价值观目标]
1.在学习中体验并享受探究带来的快乐,感受化学世界的奇妙;
2.增强联系实际学习化学并将化学知识应用于生活的意识。
教学重点
简单原电池的优化方法
教学难点
盐桥原电池的功能与价值
教学方法
诱思——探究——实验,分析一推理——归纳
仪器、药品
药品:锌片、铜片、硫酸铜、硫酸锌等
仪器:电流表、导线、原电池槽、烧杯、盐桥等
教学环节
教师活动预设
学生活动预设
设计意图
引入新课
[播放]橙子电池视频
[提问]视频中,你看到了什么?想到了什么?
[板书]再探原电池
学生认真观看
学生交流观看视频后的感受
体会化学学科源
于生活,而又用
于生活的学科价
值。
设计原电池
[过渡]由于橙子中的电池反应发生在果肉内,不便于观察,因此我们的首要任务是选择一个合适的化学反应,并进行装置设计。
[投影]选择合适的化学
反应
1.HCl+Na0H一
2.C+C02—
3.Zn+Cu2+-
[说明]自发的氧化还原
反应是形成原电池的本质
条件
[讲解]分析锌和铜离子
反应的能量转换和氧化反
应与还原反应
[提问]怎样将此反应设
计成原电池反应呢?
[投影]
学生选择反应
学生讨论,并确定实验方案
预测现象:
1.锌片溶解
2.铜片上红色物质产生
3.电流表指针偏转
加深对形成原电
池本质条件的认
识——自发的氧
化还原反应
培养学生设计简单原电池的能力。
通过现象预测,为实验真实情况
预设认知冲突
体验原电池
应用原电池
[说明]请同学们根据设计,完成实验探究
[投影]注意事项
1.使用温度计(精确度0.1℃)测量反应前后溶液的温
度;
2.观察锌片、铜片、电流表和温度计的变化并如实记录
3.注意合作分工,讲究效
率
[质疑1]你发现了什么问
题?
[质疑2]锌片上产生大量铜对原电池电能的提供有没有影响?
[质疑3]如何改进这套装置?
[质疑4]盐桥原电池的优点有哪些?
[师生总结]盐桥原电池的优点。
1.能量转换率高
2.产生持续、稳定的电流
3.防止自放电
[质疑5]氧化剂与还原剂不直接接触,就一定不能发生化学反应吗
[投影]盐桥原电池与化学电源的关系
【投影】手机隔膜锂电池新能源汽车动力电池
学生实验探究
现象交流
1.锌片上有红色物质产生
2.铜片上有红色物质产生
3.电流表指针偏转且逐渐减小
4.溶液的温度升高
学生质疑:为什么实验现象和预期的现象有的地方不同?(具体略)
学生思考、讨论、交流
1.锌片本身不纯
2.锌片与硫酸铜溶液因为直接接触而发生氧化还原反应,在锌片上产生少量铜,致使锌片与析出的铜形成了原电
这种原电池的工作效率低
学生提出改进的实验方案
师生共同完成实验二
主要现象记录
1.锌片上没有明显现象
2.电流表指针恒定氧化剂和还原剂可以不直接接触,在有盐桥的特定原电池装置下,也能发生氧化还原反应,这为原电池原理的实用性开发奠定了理论基础。
发挥想象
倾听与思考
培养观察、记录
实验现象的能力。
提高学生的问题
意识,敢于质疑,
勤于思考。
培养学生利用信
息、分析问题的
能力培养学生运用比较的方法加工信息
体会盐桥原电池
的功能与价值
板书设计
主板书
副板书
再探原电池
一、设计原电池
二、体验原电池
三、应用原电池
负极:Zn一2e-=Zn2+
正极:Cu2++2e-=Cu
总反应:
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
一名合格的教师要充分考虑学习的趣味性,作为高中教师就要好好准备好一份教案课件。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐,让高中教师能够快速的解决各种教学问题。你知道如何去写好一份优秀的高中教案呢?以下是小编收集整理的“高一化学教案:《原电池原理及其应用》教学设计”,大家不妨来参考。希望您能喜欢!
高一化学教案:《原电池原理及其应用》教学设计
一、 学习目标
1、 掌握原电池实质,原电池装置的特点,形成条件,工作原理
2、 了解干电池、铅蓄电池、锂电池、燃料电池
3、 了解金属的电化学腐蚀
二、 知识重点、难点
原电池原理、装置特点、形成条件、金属的电化学腐蚀
三、教学过程
引入: 你知道哪些可利用的能源?电池做为能源的一种,你知道
是怎么回事吗?它利用了哪些原理?你知道金属是如何生
锈的吗?
新授: 原电池原理及其应用
实验:4-15:①将锌片插入稀硫酸中报告实验现象。
②将铜片插入稀硫酸中报告实验现象。
③将与铁锌铜片相互接触或用导线连接起来插入稀硫酸中报
告实验现象。
④在③中把锌片和铜片之间连上电流计,观察其指针的变化。
结论:①锌片能和稀硫酸迅速反应放出H2
②铜片不能和稀硫酸反应
③铜片上有气体生成
④电流计的指针发生偏转,说明在两金属片间有电流产生
结论:什么是原电池?(结论方式给出)它的形成条件是什么?
原电池定义:把化学能转化为电能的装置叫做原电池.
形成条件: ①两个电极
②电解质溶液
③形成闭合电路
讨论:1、Zn|H2SO4|Cu形成装置后有电流产生,锌片上发生了什么
反应?铜片上发生了什么反应?(可以取锌片周围的溶液
用NaOH溶液鉴别;取铜片上生成的气体检验。)
结论:在锌片周围有锌离子生成;铜片上生成的是H2
讨论:可能造成此现象的原因?俩金属片上的反应式的书写。
结论:在Zn上:Zn – 2e- = Zn2+
在Cu上:2H++2e-= H2
Zn失去电子?流出电子?通过导线--?Cu--电解质中的离子获得电子
我们把: 流出电子的一电极叫负极;
电子流入的一极叫做正极
两极反应的本质:还是氧化还原反应,只是分别在两极进行了。
负极失电子 被氧化 ,发生氧化反应
正极得电子 被还原 发生还原反应
实验:分别用两个铜片和两个锌片做上述实验④。
结论:两种情况下电流计不发生偏转,说明线路中无电流生成,铜
片上无气体生成。即两电极必须是活泼性不同的金属与金属
或金属与非金属(能导电)
文章来源:http://m.jab88.com/j/112102.html
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