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原電池原理及其應用教學教案
第四章 第四節(jié) 原電池原理及其應用
教學重點：
�、僭姵氐幕瘜W工作原理；
②原電池的形成條件及電極反應式；電子流和電流的運動方向；
�、叟囵B(yǎng)學生關心科學、研究科學和探索科學的精神。
教學難點：
原電池的化學工作原理和金屬的腐蝕。
教學過程：
�、駨土�
[提問]化學反應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？
�、蛐抡n： §3-4原電池原理及其應用
[學生實驗，教師指導]
[學生思考的問題]
�。�1）鋅和稀H2SO4直接反應的實質(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？
學生根據(jù)實驗，建議討論步驟：現(xiàn)象（易）——解釋（難）——結論（難）
一、原電池
對比銅鋅原電池與直流電源或干電池的實驗，得出有關的電極名稱，電流流動方向，電子流動方向等。
電極反應：負極（鋅片） Zn - 2e = Zn2+（氧化反應）
正極（銅片）2H+ + 2e = H2↑（還原反應）
原電池反應：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
定義：把化學能轉(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極（較活潑金屬）。
原理：較活潑的金屬發(fā)生氧化反應，電子從較活潑的金屬（負極）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（或可以導電的其它材料）；②電解質(zhì)溶液（中學只局限活潑金屬與電解質(zhì)溶液能自發(fā)進行氧化還原反應的情況）。
原電池形成電流的條件：兩塊相連的活潑性不同的金屬（或可以導電的其它材料）與電解質(zhì)溶液接觸構成閉合回路。
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是相同的。
說明：教學軟件不能代替教學實驗，不過可以在總結時用演示教學軟件。
[練習]判斷下列裝置那些能構成原電池，標出電極名稱，寫出電極反應。
二、化學電源
（教師可以布置課外文獻檢索，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，鋰作為負極，技術含量高，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、照相機、心臟起博器、火箭、導彈等的動力電源。
4、新型燃料電池
還原劑（燃料）在負極失去電子，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
�。�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行化學反應而腐蝕損耗的過程。
◇ 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-
構成的原電池：鐵（負極）——碳（正極）——酸性電解質(zhì)薄膜
負極（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。
構成的原電池：鐵（負極）——碳（正極）——電解質(zhì)薄膜
負極（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
[通過研究討論學習]
1、 改變金屬的內(nèi)部組織結構。
2、 在金屬表面覆蓋保護層。
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、 電化學保護法。
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化學原理和優(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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