【创设情境】问题1： 林同学上午把吃完的苹果放在桌子上，下午回来时发现苹果变成“红褐色”，他好奇想知道为什么苹果会“生锈”。

问题2： 林同学很喜欢晨练，他说早上空气中氧气的浓度高？你认可林同学的观点吗？

【过渡】问题3： 为什么苹果会“生锈”，呼吸作用是怎么消耗氧气的？回顾一下高中所学，什么是氧化反应？什么是还原反应？

观看图片，思考问题

【回答1】新鲜的苹果中含有二价铁离子（淡绿色），会被空气中的氧气氧化成三价铁离子（红褐色），所以“生锈”。

【回答2】不认可，植物通过自身的光合和呼吸，调节空气中O₂和CO₂的量，让二者在大气中保持着一种动态的平衡。晚上没有光照，植物进行呼吸作用，消耗O₂和葡萄糖，经过体内一些转化，产生一定的能量，维持自身各项机能处于一种正常的状态。反应方程式为：C₆H₁₂O₆+O₂→H₂O+CO₂+能量，因而早上空气中的O₂浓度较低。

【回答3】得到氧的是氧化反应，失去氧的是还原反应。

【讲授】氧化还原反应的基本概念

根据得氧失氧来进行分类判断，有很大的局限性（被称为狭义的氧化还原反应）。

【设问】问题1： 判断钠与氯气、氢气与氯气是否为氧化还原反应？

根据是否有电子转移来进行分类判断。

氧化和还原是一对矛盾的两方面，是对立着的相互矛盾的过程，二者相互联系。正如毛主席所说的“原来矛盾着的各方面不能孤立地存在，假如没有和它作对的矛盾的一方，它自己这一方就失去存在的条件”。

【延深】问题2： 解密魔术：在白色纸张上，老师用淀粉碘化钾溶液写字，他是无色的。大家猜一下，往上喷了什么溶液而导致了无中生有呢？那还有其他的试剂让字显现出来吗？

【讲授】氧化还原反应方程式

【设问】问题3： 氧化还原反应的配平方式有哪些方法？

看板书，思考问题

【回答1】钠与氯气、氢气与氯气为氧化还原反应。

【回答2】具有氧化性的溶液将碘离子氧化成碘单质而遇淀粉变蓝。

【回答3】氧化数法、离子- 电子法

【小组讨论】日常生活中我们常使用3%的过氧化氢溶液进行消毒，在说明书上写着“使用效果会受到氧化性和还原性物质的影响，使用过程中要避免与这类性质的物质混合使用”。

请每一组学生根据学过的知识，选择出适合的氧化性物质和还原性物质，设计试验方案验证过氧化氢能否与它们混用，并进行小组汇报。

【小组汇报1】我们小组经过讨论后选择高锰酸钾作为氧化性物质，高锰酸钾中的锰元素是+7价，具有强氧化性。在过氧化氢与高锰酸钾的反应中，还原剂是过氧化氢，具有还原性，具体化学反应方程式如下所示：

在酸性条件下，反应方程式为：

$2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4+5{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4={\mathrm{K}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4\text{?}+5{\mathrm{O}}_2\text{?}$$\uparrow +8{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

在中性或碱性条件下，反应方程式为：

2KMnO₄+3H₂O₂=2KOH+2MnO₂+2H₂O+3O₂↑

如果过氧化氢过量，在KOH环境下，还会发生以下反应：

$\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_2+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2=\mathrm{M}\mathrm{n}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_2+{\mathrm{O}}_2\text{?}$$\uparrow$

【小组汇报2】我们小组选择含有最低价态碘元素的KI作为还原剂进行实验。由于过氧化氢中的氧元素为-1价，可以降到-2价，具有氧化性，因此H₂O₂能够被还原成H₂O，而KI中碘元素化合价则升高，发生氧化反应，生成 I₂。

${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2+2\mathrm{K}\mathrm{I}={\mathrm{I}}_2+2\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}$

【创设情境】以香港古装剧《寻秦记》中关于制作原电池的视频片段引入。

【提问】问题1： 怎么利用稀硫酸发电？

【引导分析】问题2： 氧化还原反应有电子转移吗？如何证明氧化还原反应有电子转移？

【小组讨论】能否用实验事实验证氧化还原反应的特征？反应产生的化学能能否转化为电能？

【过渡】原电池（电池）是利用自发氧化还原反应产生电流的装置，它能将化学能转化为电能。

观看视频和图片，思考问题，小组讨论

【回答1】 将硫酸作为电解质，再用2种不同的金属棒（或一金属棒一碳棒）作正负极 然后就可以发电。

【回答2】 把一个氧化还原反应设计成一个能够获得电流的装置，就可以证明氧化还原反应有电子转移。

【小组汇报】导线中由于有电子的定向移动，从而产生电流，观察到电流计的指针发生偏转，从而该装置实现化学能到电能的转变。

【讲授】 原电池

1．原电池

原电池（电池）是利用自发氧化还原反应产生电流的装置，它能将化学能转化为电能。

2.原电池的组成

1）半电池和电极： 锌片和锌盐溶液构成锌半电池。铜片和铜盐构成铜半电池。组成电池的导体叫做电极。

2）盐桥： U形管中装满饱和KCl琼脂的混合液，既起到固定溶液的作用，又起到沟通电路、使溶液保持电中性的作用。

3）外电路

【总结和拓展】 原电池的知识、盐桥的作用等

【练习】 任一自发的氧化还原反应都可以设计成一种原电池。 在稀H₂SO₄溶液中，KMnO₄ 和FeSO₄发生以下反应：

$\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4^{-}+{\mathrm{H}}^{+}+\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{2+\text{?}}\to \mathrm{M}{\mathrm{n}}^{2+}+\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{3+}$

【引入】 学习了原电池的组成，以及书写原电池的半反应式的方法，接下来介绍一个新的概念--电极电势。

【提出问题】 问题1：为什么在铜锌原电池中，电流从铜电极流向锌电极呢？

【讲解】 电极电势是电极中极板与溶液之间的电势差。为了获得各种电极的电极电势数值，通常以某种电极的电极电势作标准与其它各待测电极组成电池，通过测定电池的电动势，而确定各种不同电极的相对电极电势E值。

【引导】 双电层理论：通过介绍金属在盐溶液当中的溶解和沉积，引出“电荷局部过剩”的概念，提出电极电势的实质。

【讲解】 由电动势或电极电势计算Gibbs自由能变，并进行推导，引出电池反应的Nernst方程。同时讲解Nernst方程的意义。

看板书，思考问题

【练习】电极为离子电极，即将一金属铂片插入到含有Fe²⁺、Fe³⁺溶液中，另一铂片插入到含有MnO₄^-、Mn²⁺及H⁺的溶液中，分别组成负极和正极：

负极反应：Fe²⁺＝Fe³⁺+e

正极反应：MnO₄^-+8H⁺+5e=Mn²⁺+4H₂O

电池反应：

MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O

电池符号：

$\begin{array}{l}(-)\mathrm{P}\mathrm{t}|\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{2+}(\mathrm{c}1),\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{3+}(\mathrm{c}2)||\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}^{4-}(\mathrm{c}3),{\mathrm{H}}^{+}\\ (\mathrm{c}4),\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{2+}(\mathrm{c}5)|\mathrm{P}\mathrm{t}\text{?}(+)\end{array}$

【回答1】

锌在负极被氧化，失去的电子通过导线流向正极的铜电极，铜电极上的铜离子得到电子被还原成铜金属。在这个过程中，电流在外部电路中持续流动，同时在电池内部，离子的溶解和沉积维持了电势差。锌电极上的锌不断溶解，形成锌离子，而铜电极上的铜离子不断被还原，形成铜金属。由于这种电极反应，电极表面的双电层被破坏。为了重新建立双电层，锌电极不断析出锌离子进入溶液，而铜电极表面不断有铜离子被还原为铜金属。

了解科学家前辈的故事：德国化学家能斯特提出了双电层理论解释电极电势的产生的原因。

【小组讨论】通过以上分析，我们了解到电子在导体中定向移动，那么根据实验现象，我们能否从微观视角分析，电解质溶液如何构成闭合回路的呢？

【提问】

①溶液中存在的离子有哪些？

②根据电子的移动方向，能否判断离子的移动方向如何？

③能否写出正负极电极反应式和总反应方程式？

【课后作业】让学生主动建构模型，利用所学知识设计水果电池。

【思考并回答】外电路靠电子的移动；内电路是靠离子的移动，溶液中H⁺、Zn²⁺、$\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{2-}$可以移动，参与导电。