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原電池原理及其應(yīng)用教學(xué)教案
第四章 第四節(jié) 原電池原理及其應(yīng)用
教學(xué)重點：
①原電池的化學(xué)工作原理；
②原電池的形成條件及電極反應(yīng)式；電子流和電流的運動方向；
③培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心科學(xué)、研究科學(xué)和探索科學(xué)的精神。
教學(xué)難點：
原電池的化學(xué)工作原理和金屬的腐蝕。
教學(xué)過程：
Ⅰ復(fù)習(xí)
[提問]化學(xué)反應(yīng)通常伴有能量的變化，能量有那些轉(zhuǎn)換（或傳遞）能量的形式？
Ⅱ新課： §3-4原電池原理及其應(yīng)用
[學(xué)生實驗，教師指導(dǎo)]
[學(xué)生思考的問題]
（1）鋅和稀H2SO4直接反應(yīng)的實質(zhì)是什么？
（2）插入銅絲接觸到鋅粒后，為什么在銅絲上出氣泡？
（3）銅絲上的電子由何處而來，出來的是什么氣體？
學(xué)生根據(jù)實驗，建議討論步驟：現(xiàn)象（易）——解釋（難）——結(jié)論（難）
一、原電池
對比銅鋅原電池與直流電源或干電池的實驗，得出有關(guān)的電極名稱，電流流動方向，電子流動方向等。
電極反應(yīng)：負(fù)極（鋅片） Zn - 2e = Zn2+（氧化反應(yīng)）
正極（銅片）2H+ + 2e = H2↑（還原反應(yīng)）
原電池反應(yīng)：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。
原電池中：電子流入的一極是正極（較不活潑金屬），電子流出的一極是負(fù)極（較活潑金屬）。
原理：較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬（負(fù)極）流向較不活潑的金屬（正極）。
原電池組成：①兩塊相連的活潑性不同的金屬（或可以導(dǎo)電的其它材料）；②電解質(zhì)溶液（中學(xué)只局限活潑金屬與電解質(zhì)溶液能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的情況）。
原電池形成電流的條件：兩塊相連的活潑性不同的金屬（或可以導(dǎo)電的其它材料）與電解質(zhì)溶液接觸構(gòu)成閉合回路。
經(jīng)常用做惰性電極材料的物質(zhì)是Pt（鉑）或C（石墨），如下圖兩個裝置的電極反應(yīng)是相同的。
說明：教學(xué)軟件不能代替教學(xué)實驗，不過可以在總結(jié)時用演示教學(xué)軟件。
[練習(xí)]判斷下列裝置那些能構(gòu)成原電池，標(biāo)出電極名稱，寫出電極反應(yīng)。
二、化學(xué)電源
（教師可以布置課外文獻(xiàn)檢索，課堂時間有限，不可能涉及過多內(nèi)容，局限于教材即可）
1、干電池
家庭常用電池。
常見的是鋅-錳干電池。如圖：
2、鉛蓄電池
目前汽車上使用的電池。
鉛蓄電池的構(gòu)造是用含銻5%—8%的鉛銻合金鑄成格板。PbO2作為陽極，Pb作為陰極，二者交替排列而成。電極之間充有密度為1.25%—1.28%gcm-3的硫酸溶液。
3、鋰電池
鋰電池是一種高能電池，鋰作為負(fù)極，技術(shù)含量高，有質(zhì)量輕、體積小、電壓高、工作效率高和壽命長等優(yōu)點。常用于電腦筆記本、手機(jī)、照相機(jī)、心臟起博器、火箭、導(dǎo)彈等的動力電源。
4、新型燃料電池
還原劑（燃料）在負(fù)極失去電子，氧化劑在正極得到電子。
目前常見的有，氫氣、甲烷、煤氣、鋁等燃料與空氣、氯氣、氧氣等氧化劑組成的燃料電池。
特點是能量大、使用方便、不污染環(huán)境和能耗少等。
三、金屬的腐蝕和防護(hù)
（1）金屬的腐蝕
金屬腐蝕是指金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。
◇ 析氫腐蝕（在酸性條件下）
說明：析氫腐蝕備有Flash演示教學(xué)軟件，請查閱或選用。
鋼鐵在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附的水膜由于溶入二氧化碳，使H+增多。
H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-
構(gòu)成的原電池：鐵（負(fù)極）——碳（正極）——酸性電解質(zhì)薄膜
負(fù)極（鐵）Fe – 2e = Fe2+ （被氧化）
正極（碳）2H+ + 2e = H2↑（被還原）
◇ 吸氧腐蝕（在弱酸性或中性條件下）
說明：吸氧腐蝕備有Flash演示教學(xué)軟件，請查閱或選用。
鋼鐵在潮濕的空氣中，鋼鐵表面水膜溶解了氧氣。
構(gòu)成的原電池：鐵（負(fù)極）——碳（正極）——電解質(zhì)薄膜
負(fù)極（鐵）2Fe – 4e = 2Fe2+ （被氧化）
正極（碳）2H2O + O2 + 4e = 4OH-（被還原）
◇ 析氫腐蝕和吸氧腐蝕往往同時發(fā)生，一般情況下，鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕。
[討論] 析氫腐蝕或吸氧腐蝕鋼鐵表面水膜溶液的PH值會有什么變化？
（2）金屬的防護(hù)
[通過研究討論學(xué)習(xí)]
1、 改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。
2、 在金屬表面覆蓋保護(hù)層。
涂油脂、油漆，覆蓋搪瓷、塑料，電鍍、熱鍍、噴鍍，在鋼鐵表面形成致密而穩(wěn)定的氧化膜。
3、 電化學(xué)保護(hù)法。
Ⅲ作業(yè)——教材69頁：一、二、三題
[課后研究課題]
通過查找資料（包括上網(wǎng)）了解一種新型電池的詳細(xì)化學(xué)原理和優(yōu)缺點。（如海水電池、氫氧燃料電池、紐扣電池、鋰電池等）
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