原電池的工作原理

宏觀變式和微觀探析

能運用電極反應式和定量計算等手段說明原電池的組成及其變化，能分析原電池中能量轉化與物質性質關系。

變化觀念和平衡思想

能從不同角度認識原電池反應，能運用對立統一思想和定性定量結合的方式揭示原電池原理的本質特征；能對具體物質的性質和化學變化做出解釋或預測，能運用原電池原理分析說明生産、生活實際中的化學變化。

證據推理與模型認知

能對複雜的化學問題情境中的關鍵要素進行分析并能解釋原電池原理或解決複雜的化學問題。

原電池的工作原理、電極反應式的書寫、雙液鹽橋電池的設計

學生實驗試劑和用品

【知識回顧】學生根據必修2學習内容完成學案上的問題。

1.原電池的概念：将 能轉化為 能的裝置。

2.構成原電池的條件：

（1）自發進行的 反應。

（2）電極 和電極 。

（3） 導體和 導體。

【投影】形形色色的電池

【聯想質疑】

汽車等機動車往往需要配備電池，人造衛星、宇宙飛船等必須攜帶電池，人們在日常生活中也經常要使用電池……這些足以說明電池的重要作用。

現在，為滿足人們生産和生活水平不斷提高的需要，性能優異的新型電池相繼出現，如鋅銀電池、锂電池、燃料電池等。那麼，電池究竟是一種什麼樣的裝置？他們在工作時，裝置中發生了什麼變化？

【闆書】一.原電池的工作原理

【活動探究】探秘銅鋅原電池

活動一：你認為圖1—2—2所示裝置是否能夠構成原電池，将化學能轉化為電能？請說明理由。

【投影介紹】鹽橋中通常裝有瓊脂凝膠，内含氯化鉀或硝酸铵。鹽橋中的離子能夠定向移動。通過鹽橋可将兩個相互隔離的電解質溶液連接起來，傳導電流。

活動二：學生根據所給的實驗用品，按裝置(a)，完成實驗并觀察實驗現象。完成學案相關内容。

活動三：學生根據所給的實驗用品，按裝置(b)，完成實驗并觀察實驗現象。完成學案相關内容。

【投影】

【總結質疑】兩套裝置，檢流計指針均發生偏轉，說明均有電流産生，即發生了化學能轉化為電能的過程，都形成了原電池。

【讨論】結合（a）、（b）裝置的實驗現象小組交流讨論以下問題

1.分析（a）（b）兩個原電池各部分的作用，确定其電極反應物、電極材料和離子導體。

2.分析（a）（b）兩個原電池的工作原理，寫出電極反應式。

3.分析（a）（b）兩個原電池，說明各自的優缺點。

【提問】（a）（b）兩個原電池各部分的作用，電極反應物、電極材料和離子導體分别是什麼？

【投影總結】

【展示】分析（a）（b）兩個原電池的工作原理，寫出電極反應式。（找學生闆演）

【動畫投影】兩種裝置形成原電池的原理，根據動畫教師進行總結歸納兩裝置形成原電池的過程。

【投影】負極：Zn-2e-=Zn2 正極：Cu2 2e-=Cu 總反應：Zn Cu2 =Zn2 Cu

【思考交流】若用溫度計測量溶液的溫度，發現（a）裝置溶液的溫度略有升高，而（b）裝置溶液的溫度不變，試分析原因是什麼？對比分析（a）（b）兩個原電池，說明各自的優缺點。并将自己的想法在小組内進行交流。

【展示】分小組展示組内讨論結果

【總結】 (a)裝置中，鋅片和硫酸銅溶液直接接觸，還有Cu2＋直接在鋅電極上得電子被還原，部分化學能轉化成熱能。(b)裝置中鋅片和CuSO4溶液沒有直接基礎，CuSO4溶液中的Cu2＋不能移向鋅片得電子被還原。

【投影】

【歸納】相同點：氧化還原反應原理；兩個電極及電極反應；都能産生電流；外電路均是電子的定向移動， 内電路均是離子的定向移動。

不同點：單液電池Zn和Cu2 直接接觸，兩個半反應在同一區域進行，能量轉化率低，電流強度弱不穩定，持續時間短。雙液電池Zn和Cu2 不直接接觸，兩個半反應在不同區域進行，能量轉化率高，電流強度大穩定，持續時間長。

【投影】原電池工作原理圖示

【講述】在原電池中，氧化還原反應是在兩個電極上分别進行的。每個電極上或是發生失去電子的變化，或是發生獲得電子的變化，分别相當于氧化還原反應的一半，這種反應稱為半反應。在電極上進行的半反應叫做電極反應。電極反應式可以表示電極上物質的變化情況以及電子的轉移情況。

原電池原理是将氧化反應和還原反應分開進行，還原劑在負極上失去電子發生氧化反應，電子流出通過導線流向正極，氧化劑在正極上得到電子發生還原反應。在原電池中，正極上得電子數和負極上失電子的數目相同。原電池的兩個電極反應組成電池的總反應，這個總反應叫做電池反應。

【歸納】原電池原理是将氧化反應和還原反應分開進行，還原劑在負極上失去電子發生氧化反應，電子通過導線流向正極，氧化劑在正極上得到電子發生還原反應。

【遷移應用】學生完成學案遷移應用内容

【投影】根據學生完成情況投影展示正确答案，并進行點撥講評。

【總結】

1.簡單原電池電極方程式的寫法：先寫出總反應——離子反應的将總反應拆成離子方程式——根據化合價變化判斷正負極和得失電子——寫出電極反應式

2.原電池設計：根據氧化還原反應電子轉移判斷電極反應——根據電極反應選擇電極反應物、電極材料、離子導體等。

【歸納提升】

1.原電池電極(正極、負極)的判斷依據有多種。請根據表格歸納總結判斷原電池正負極的依據。

2.有一紐扣電池，其電極分别為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質溶液，電池的總反應為Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。

(1)Zn發生____反應，是___極，電極反應式是________________________。

(2)Ag2O發生___反應，是__極，電極反應式是____________ 。

【投影】

【總結】已知總反應式，書寫電極反應式放法

(1)分析化合價，确定正極、負極的反應物與反應産物。

(2)在電極反應式的左邊寫出得失電子數，使得失電子守恒。

(3)根據質量守恒配平電極反應式。

(4)複雜電極反應式＝總反應式－簡單的電極反應式。

原電池的工作原理是本節教學的重點，在教學過程中主要注意以下幾點：充分利用微觀模型和動畫課件幫助學生理解原電池的内外電路中微粒的運動狀況和反應情況；利用好實驗，使實驗稱為學生解決問題的重要工具，同時讓他們在實驗中獲得感性認識。

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