归纳与整理名师教学设计2

化学能与电能归纳与总结

教材分析

本节课的地位和作用：从知识体系看，原电池原理是在氧化还原反应知识基础之上发展起来的一种重要基础理论，是中学化学课程标准中的重要内容之一，也是中学化学中的重要基础理论之一。

通过前几节课的章节知识系统学习，学生对原电池的相关知识已有了基本的认识，这节课主要是通过归纳与总结让学生对原电池的知识有一个系统的思维导图。今后还要选修“化学反应原理”这一模块，将进一步学习原电池、电解池、金属的腐蚀和保护这些内容。因此，学习本节知识，不但可加深对氧化还原反应知识的理解，为学习更深层次的电池理论奠定基础，而且还可提高学生生活能力和科学素养。

学情分析

学生已具备一定的认知水平和观察能力，思维活跃，好奇心、求知欲强，已有了初步的实验操作能力和分析能力。学生已经系统学习了金属的性质、电解质溶液、氧化还原反应的相关知识，以及最近学习了化学能与其他能量的转换关系、原电池的相关知识、化学反应的速率和限度。但是作为刚刚学完的新知识而言，同学们掌握的还不是特别牢固，很多知识还是处于零散状态，不能灵活应用于做题以及生活实践。因此需要进行知识疏导和整理，培养学生归纳整理知识的能力以及全面掌握相关知识，扎实知识储备。

三维目标

知识与技能：

1、认识原电池的结构，理解原电池的工作原理。

2、能正确判断原电池的正负极，并会写简单的电极反应式和总反应方程式。

过程与方法：

1．通过典型例题的分析学习，掌握分析问题、解决问题的方法。

2．能对自己的化学学习过程进行计划、反思、总结等，并形成化学思维，从而提高自主学习化学的能力。

情感、态度与价值观：

赞赏化学科学对个人生活和社会文明发展的贡献，关注与化学有关的社会点问题，逐步形成可持续发展的思想。

教学重点

以典型例题做向导，引出对相关知识点的分类、归纳、概括等，从而形成化学思维导图。

教学难点

培养举一反三的能力，培养发散思维、创新思维的能力。

教具准备

实物投影仪

教学过程

复习知识板块，建立基本的知识逻辑框架。

原电池原理：概念、工作原理、正负极判断、构成条件

化学电源分类：干电池、充电电池、燃料电池

原电池电极反应式和原电池总方程式的书写

原电池原理应用：比较金属的活动性、加快反应速率、设计原电池

【典型例题】

例1

如图所示，将镁片、铝片平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成闭合回路，该装置在工作时，下列叙述中正确的是

A.镁比铝活泼，镁失去电子被氧化成Mg2+。

B.铝是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成。

C.该装置的内、外电路中，均是电子的定向移动形成电流。

D.该装置开始工作时，铝片表面的氧化膜可不必处理。

解题思路：从概念入手，并把概念与例题的解题思路相结合，培养学生的发散思维以及知识的迁移能力。

教师引出解题思路，引导学生对相关知识点的复习。

原电池概念：将氧化还原反应释放的能量直接转化为电能的装置，叫原电池。

构成条件：

①

能自发进行氧化还原反应（前提）；

②

两个能导电的电极；

③

电极材料插入电解质溶液（导电，参与电极反应）；

④

导线相连，形成闭合电路。

本题有自发进行的氧化还原反应2Al+2OH- +2H2O===2AlO2- +3H2↑，符合整个原电池装置。

正负极判断：

负极

电极名称

正极

活泼性较强的金属

电子流出的一极

电极材料

泼性较弱的金属

电子流向

泼性较弱的金属

发生氧化反应

反应类型

发生还原反应

阴离子移向的一极

离子移向

阳离子移向的一级

质量减少的一极

实验现象

增重或有气泡放出

【讲解】通过简单的正负极判断方法发现，有些知识点也不是绝对的。比如活泼性强的金属不一定是负极。本题中镁比铝活泼，但是负极是铝。因为镁没有参与氧化还原反应，故A错误。因此做题一定要根据原理来具体题目具体分析。由于原电池的原理是自发进行的氧化还原反应，因此负极一定是发生氧化反应，失去的电子只能通过导线从负极流入到正极；正极得到电子发生还原反应。本题中

铝做负极，在氢氧化钠的过量溶液中被氧化成AlO2-，不会有白色沉淀，因此B错误。而溶液中导电是通过定向移动的离子，故C错误。铝片表面的氧化膜可溶于NaOH溶液，故可不处理，D正确。

通过例题总结原电池的原理，进一步做到题目与理论知识结合，既培养了知识的迁移能力，又有利于学生从整体把握原电池的原理，从而形成化学思维导图。

原电池的原理：

-Al 负极失去电子发生氧化反应

OH- e

外电路

内电路

正极得电子发生还原反应

Mg 阴离子|电解质溶液|阳离子

Na+

例2

铅蓄电池（原电池）工作时，总反应为

Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 由此可以判断：

(1)原电池的电极材料：①正极为____，②负极为___

(2)两极的电极反应式：①负极为________________________，

②正极为________________________________ 。

(3)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_________________________。

解题思路：先复习相关知识点

化学电源分类

干电池（酸性锌锰电池）

负极(锌筒)：Zn - 2e- = Zn2+

正极(石墨棒)：2MnO2 + 2e- + 2NH4+ = Mn2O3 + H2O + 2NH3

总反应：2MnO2 + Zn + 2NH4+ = Mn2O3 + Zn2+ + 2NH3

碱性锌锰电池

负极：Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2

正极：2MnO2 + 2H2O + 2e- = 2MnOOH + 2OH-

总反应：Zn + 2MnO2 + H2O = Zn(OH)2 + Mn2O3

充电电池（铅蓄电池）

负极：Pb + SO42- - 2e- = PbSO4

正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O 总反应：PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 氢氧燃料电池

负极

正极

总反应

电极反应书写方法（一）

(1)

列物质、标得失

按负氧正还的原则，正极得电子负极失电子，并找出得失电子的数目。

(2)

看环境、配守恒

环境：电极产物在电解溶液的环境中是否能共存，如果不能共存，则要写出能发生的反应。

守恒：电极反应要遵守电荷守恒，质量守恒，电子守恒等加以配平。

(3)

两式加、验总式

两极反应式相加与总反应对照验证(总反应可以由氧化剂，还原剂以及结合电解质环境，直接写出氧化还原反应) 电极反应书写方法（二）

复杂电极反应式

= 总反应

—

较简单一极的电极反应式

答案：（1）PbO2

Pb

（2）

Pb + SO42- - 2e- = PbSO4

PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O （3）变大，在反应过程中消耗了H2SO4

【知识巩固】

1、某氢氧燃料电池的原理如右图所示。该电池的负极反应式为：H2 - 2e- = 2H+。则下列判断中错误的是

A.a处通入的是H2

B.电解质溶液可能是NaOH溶液

电解质溶液为酸性

H2 +2e- = 2H+

O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 电解质溶液为碱性

H2 - 2e- + 2OH- = 2H2O O2 + H2O + 4e- = 4OH-

2H2 + O2 = 2H2O

C.电极X是负极，被氧化

D.Y极的反应为O2 + 4e-＋4H＋

= 2H2O 答案：B 2、某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：

方案I：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸（或稀盐酸）中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为_________________________。

方案II：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。

正极反应式：_________________________；

负极反应式：_________________________。

若该电池中有0.1mol的电子转移，请问消耗_______克Fe 方案Ⅲ．结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案（与方案I、II不能雷同：___________________________________ ，

用离子方程式表示其反应原理：_______________________________ 答案：方案I：Fe + 2H+ === Fe2++H2↑

方案II：

2H+ + 2e- = H2↑

Fe - 2e -= Fe2+

2.8 g

方案Ⅲ：把铁片插入CuSO4溶液中，一段时间后，观察铁片表面是否生成红色物质。

Fe + Cu2+ === Cu + Fe2+

【课堂总结】

找准氧化还原反应，牢记负极氧化反应，正极还原反应。根据具体反应特点，推导出电子从负极流出，正极流入。电流方向与电子方向相反。电极反应式和电池方程式的书写，要注意电解质溶液的环境，物质是否能共存，如果不能共存，一定要写出其反应。原电池的应用就是以理论为基础，进行发散思维思考出来的一系列题型。因此，同学们要做到对知识点厚积薄发，灵活运用，结合生活中的电化学多思考，做到知识不仅仅是应用于做题，而是学会运用知识解决生活中的问题。

【板书】

【课后习题】

1、下列叙述正确的是

(

) ①原电池是把化学能转化成电能的一种装置

②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应

③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现④碳棒不能用来作原电池的正极

⑤反应Cu + 2Ag＋

=== 2Ag + Cu2＋，能以原电池的形式来实现

A.①⑤

B.①④⑤

C.②③④

D.②⑤

2、下列说法中正确的是（

）

A.镍氢电池、锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次电池

B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池

C.化学电池的反应基础是氧化还原反应

D.铅蓄电池放电的时候：正极是Pb，负极是PbO2 3、某固体酸燃料电池以NaHSO4固体为电解质传递H+其基本结构见如图所示，电池总反应表示为：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.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极

C.b极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e- === 4OH-

D.每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2 4、最早使用的化学电源是锌锰电池，即大家所熟悉的干电池（dry cell），其结构如图所示：尽管这种电池的历史悠久，但对它的电化学过程尚未完全了解。一般认为，放电时，电池中的反应如图：

E极：2MnO2 + 2H2O + 2e- === 2MnO（OH）+ 2OH-

F极：Zn + 2NH4Cl - 2e- === Zn（NH3）2Cl2 + 2H+

总反应式：2MnO2 + Zn + 2NH4Cl === 2MnO（OH）+ Zn（NH3）2Cl2

下列说法正确的是（

）

A.E极是电池的正极，发生的是氧化反应

B.F极是电池的负极，发生的是氧化反应

C.从结构上分析，锌锰电池应属于可充电电池

D.锌锰电池内部发生的氧化还原反应是可逆的

5、下列各图所示装置属于原电池的是（

）

6、一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH + O2 === CH3COOH + H2O．下列有关说法正确的是（

）

A.检测时，电解质溶液中的H+向负极移动

B.若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气

C.负极上的反应为：CH3CH2OH - 4e- + H2O === CH3COOH + 4H+ D.正极上发生的反应为：O2 + 4e- + 2H2O === 4OH- 7、研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2

+ 2Ag + 2NaCl === Na2Mn5O10 + 2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是：

A.正极反应式：Ag + Cl- - e- === AgCl B.每生成2 mol Mn5O10转移1 mol电子

C. AgCl是还原产物

D.Na+不断向“水”电池的正极移动

8、原电池正、负电极的极性不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列由不同材料组成的原电池，电极反应正确的是

A.由Fe、Cu与稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为Fe -3e-=== Fe3＋

B.由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为：Mg -2e- + 2OH- === Mg(OH)2 C.Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池，其正极反应式为Cu - 2e- === Cu2＋

D.Al、Cu与浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为Cu - 2e-=== Cu2＋

9、某化学兴趣小组为了探索与电极在原电池的作用设计，并进行了一系列实验，实验结果如下：

试根据表中的实验现象回答下列问题：

（1）实验1、2中Al所作的电极（正极或负极）是否相同（填“是”或“否”）?

答：______。

（2）对实验3完成下列填空：

①铝为____极，电极反应式：______________________。

②石墨为____极，电极反应式：____________________。

③电池总反应式：____________________。

（3）实验4中铝作负极还是正极______，理由是_________。

写铝电极的电极反应式_____________________________。

（4）解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：______________________。

（5）根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：___________________。

10、常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生．

（1）0 - t1时，原电池的负极是___片，此时，负极的电极反应式是_____________________，溶液中的H+向___极移动。

t1时，原电池的正极的电极反应式是__________________，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是__________________。