第四章 电化学基础
第一节 原电池
1、探究目的
体验化学能与电能相互转化的探究过程
2、探究重点
初步认识原电池定义、原理、组成及应用。
3、探究难题
通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，与这种转化的综合借助价值。
4、教学过程
电能是现代社会中应用广泛，用便捷、污染小的一种二次能源，又称电力。比如，日常用的笔记本电脑、手机、相机、摄像机……这所有都依靠于电池的应用。那样，电池是如何把化学能转变为电能的呢？大家这节课来一块复习一下有关原电池的有关内容。
§4.1 原电池
1、原电池实验探究
讲：铜片、锌片、硫酸都是同学们很了解的物质，借助这三种物质大家再现了1799年意大利物理学家----伏打留给大家的历史亮点！
实 验 步 骤 现 象
1、锌片插入稀硫酸
2、铜片插入稀硫酸
3、锌片和铜片上端连接在一块插入稀硫酸
1、锌片和铜片分别插入稀硫酸中有哪些现象发生？
2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又如何？为何？
3、锌片的水平有无变化？溶液中c 怎么样变化？
4、锌片和铜片上变化的反应式如何书写？
5、电子流动的方向怎么样？
讲：大家发现检流计指针偏转，说明产生了电流，如此的装置架起了化学能转化为电能的桥梁，这就是日常提供电能的所有电池的开山鼻祖----原电池。
（1）原电池定义：学能转化为电能的装置叫做原电池。
问：在原电池装置中只能发生什么样的化学变化？
学生： Zn+2H+=Zn2++H2↑
讲：为何会产生电流呢？
答：其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应，有电子的转移，但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转移时，因为分子热运动无肯定的方向，因此电子转移不会形成电流，而一般以热能的形式表现出来，激烈的时候还随着有光、声等其他的形式的能量。显然从理论上讲，一个能自发进行的氧化还原反应，若能设法使氧化与还原分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的定向移动形成电流。
（2）实质：将肯定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。马上化学能转化成电能的形式释放。
问：那样这个过程是如何达成的呢？大家来看原电池原理的工作原理。
（3）原理：（负氧正还）
问：在锌铜原电池中哪种物质失电子？哪种物质得到电子？
学生：活泼金属锌失电子，氢离子得到电子
问：导线上有电流产生，即有电子的定向移动，那样电子从锌流向铜，还是铜流向锌？
学生：锌流向铜
讲：当铜上有电子富集时，又是哪个得到了电子？
学生：溶液中的氢离子
讲：整个放电过程是：锌上的电子通过导线流向用电器，从铜流回原电池，形成电流，同时氢离子在正极上得到电子放出氢气，这就讲解了为何铜片上产生了气泡是什么原因。
讲：大家了解电流的方向和电子运动的方向正好相反，所以电流的方向是从铜到锌，在电学上大家了解电流是从正极流向负极的，所以，锌铜原电池中，正负极分别是什么？
学生：负极（Zn） 正极（Cu）
实验：大家用干电池验证一下大家剖析的正负极是不是正确！
讲：大家一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理，又叫电极方程式或电极反应。一般先写负极，所以可表示为：
负极（Zn）：Zn－2e＝Zn2＋ （氧化）
正极（Cu）：2H＋＋2e＝H2↑（还原）
讲：其中负极上发生的是氧化反应，正极上发生的是还原反应，即负氧正还。
注意：电极方程式要①注明正负极和电极材料 ②满足所有守衡
总反应是：Zn+2H+=Zn2++H2↑
讲：原来一个自发的氧化还原反应通过肯定的装置让氧化剂和还原剂不规则的电子转移变成电子的定向移动就形成了原电池。
转折：可以看出一个完整的原电池包含正负两个电极和电解质溶液，及导线。那样铜锌原电池中的正负极和硫酸电解质能否换成其他的物质呢？
学生：当然能，日常有形形色色的电池。
过渡：也就是构成原电池要拥有什么样的条件？
2、原电池的构成条件
1、活泼性不一样的两电极
2、电解质溶液
3、形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液
4、自发的氧化还原反应
考虑：锌铜原电池的正负极可换成什么物质？保证锌铜原电池原理不变，正负极可换成什么物质？（ C、Fe、 Sn、 Pb、 Ag、 Pt、 Au等）
问：锌铜原电池中硫酸能换成硫酸钠吗？
判断是不是构成原电池，是的写出原电池原理。
（1）镁铝/硫酸；铝碳/氢氧化钠；锌碳/硝酸银 ；铁铜在硫酸中短路；锌铜/水；锌铁/乙醇；硅碳/氢氧化钠
（2）[锌铜/硫酸（无导线）；碳碳/氢氧化钠] 若一个碳棒产生气体11.2升，另一个产生气体5.6升，判断原电池正负极并求锌片溶解了多少克？设原硫酸的浓度是1mol/L，体积为3L，求此时氢离子浓度。
（3）银圈和铁圈用细线连在一块悬在水中，滴入硫酸铜，问是不是平衡？（银圈下沉）
（4）Zn/ZnSO4//Cu/CuSO4盐桥（充满用饱和氯化钠浸泡的琼脂）
（5）铁和铜一块用导线相连插入浓硝酸中
镁和铝一块用导线相连插入氢氧化钠中
考虑：怎么样依据氧化还原反应原理来设计原电池呢？
请将氧化还原反应 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+设计成电池：

此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。
其中，用到了盐桥
什么是盐桥？
盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻有哪些用途是预防管中溶液流出。
盐桥有哪些用途是什么？
可使由它连接的两溶液维持电中性，不然锌盐溶液会因为锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会因为铜的析出降低了Cu2+而带上了负电。
盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。
导线有哪些用途是传递电子，交流外电路。而盐桥有哪些用途则是交流内电路。

3、原电池的工作原理：
正极反应：得到电子 （还原反应）
负极反应：失去电子 （氧化反应）
总反应：正极反应+负极反应
想一想：怎么样书写复杂反应的电极反应式？
较繁电极反应式=总反应式-简单电极反应式
例：熔融盐燃料电池具备高的放电效率，因而遭到看重，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的混合气为正极助燃气，已制得在6500C下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式：
负极反应式为：2CO+2CO32--4e-=4CO2
正极反应式为：2CO2+O2+4e-=2CO32-
电池总反应式：2CO+O2=2CO2
4、原电池中的几个判断
1.正极负极的判断：
正极：活泼的一极 负极：不活泼的一极
考虑：这办法肯定正不正确？
2.电流方向与电子流向的判断
电流方向：正→负 电子流向：负→正
电解质溶液中离子运动方向的判断
阳离子:向正极区移动 阴离子:向负极区移动