专题6 第3单元 第1课时 化学能转化为电能 教案
文档属性
| 名称 | 专题6 第3单元 第1课时 化学能转化为电能 教案 |  | |
| 格式 | DOCX | ||
| 文件大小 | 179.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-02-02 21:54:58 | ||
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文档简介
|第三单元 化学能与电能的转化 |
第1课时 化学能转化为电能
1．通过对铜—锌原电池的探究，能辨识简单原电池的构成要素。
2．通过对铜—锌原电池的探究，能分析原电池的工作原理。
3．通过对铜—锌原电池的学习，能举出化学能转化为电能的实例。
(一) 概念：将__化学__能转化为__电__能的装置。
(二) 原电池工作原理(以Zn|H2SO4|Cu原电池为例)
Cu－Zn原电池工作原理示意图
(三) 原电池工作的一般条件：
① 大多数情况下，一般存在氧化还原反应。
② 两根活泼性不同的电极。
③ 有电解质溶液(或熔融电解质)。
④ 形成闭合回路。
素材1 问题导入——化学能如何转化为电能？
【科学史话】 1800年，意大利物理学家伏打将不同的金属用导线相连并浸入盐溶液中，发现导线中有电流产生。伏打因此研制出世界上第一个电池。
【科学探究】 学生根据提供的仪器和试剂设计能够产生电流的装置。
仪器和试剂：锌片(两块)、铜片(两块)、温度计、检流计、导线、烧杯、CuSO4溶液、酒精。
【设计意图】 通过科学家的启示以及提供的仪器和试剂，为学生创设了一个广阔的动手和思考的空间。学生可能会下意识地把同种金属或不同种金属相连并浸入CuSO4溶液或酒精中，激发了学生勇于探索的科学精神。
素材2 重难点突破——钢铁的电化学腐蚀。
(1) 条件：铁和少量的碳形成两个电极；钢铁表面的水膜里含有少量H＋、OH－和O2等，形成电解质溶液。
(2) 电极反应：负极(铁)2Fe－4e－===2Fe2+，正极(碳)O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
总反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。
后续反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
Fe(OH)3在一定条件下发生脱水反应，生成红色的铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)。
(3) 应用：暖贴。暖贴的内部含有铁粉、活性炭、食盐、蛭石、木粉等。铁粉、活性炭、食盐一旦与空气中的氧气、水蒸气接触就会形成原电池，木粉能够吸水并保持水分，蛭石能够保温。原电池的形成加快了铁被氧气氧化的速率，能在短时间内产生较多的热量。
问题一 如何判断原电池的正、负极？
问题二 如何正确书写原电池的电极反应式？
1．按照负极上发生氧化反应(元素的化合价升高)，正极上发生还原反应(元素的化合价降低)，判断电极反应的反应物、生成物、转移的电子数。
2．电极产物在电解质溶液中应该能够稳定存在，如在CH4燃料电池中，当电解质溶液是碱性溶液(如KOH溶液)时，其对应的产物应该写成CO，而不应该写成CO2，因为CO2能与KOH溶液发生反应。
3．正、负极的电极反应式相加等于原电池的总反应式。
问题三 钢铁在空气中是如何被腐蚀的？
1．电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化。
2．钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀：
负极(铁)：2Fe － 4e－===2Fe2+
正极(碳)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
正、负极产物结合成Fe(OH)2，会进一步被O2氧化为Fe(OH)3。反应的化学方程式为：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
某同学用如下图所示装置探究原电池的工作原理，并推出下列结论，其中错误的是( C )
A．锌片不断溶解，说明Zn失去电子
B．铜片上产生气泡，说明溶液中的H＋在其表面得到电子
C．电流计指针发生偏转，说明该装置将电能转换为化学能
D．该装置中发生的总反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
【解析】 锌片作负极，发生反应Zn－2e－===Zn2+；铜片作正极，发生反应2H＋＋2e－===H2↑。原电池是将化学能转化为电能的装置，该装置中发生的总反应是Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
【素养要求】 能分析原电池的工作原理。
原电池中的常见考点
(1) 能量转化方式：化学能转化为电能。
(2) 电子的流动方向：负极→外电路→正极。
(3) 电流的方向：正极→外电路→负极。
(4) 离子的移动方向：阳离子→正极；阴离子→负极。
(5) 电极反应的特征：负极上发生氧化反应；正极上发生还原反应。
下列各个装置中能组成原电池的是( C )
A B C D
【解析】 酒精溶液不能导电，故不能组成原电池，A项错误。两种金属没有活泼性差异，故不会产生电流，B项错误。没有形成闭合回路，不会产生电流，D项错误。
【素养要求】 能辨析简单原电池的构成要素。
*选做强化题 物质中的化学能在一定条件下可转化为电能。
(1) 将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，反应的离子方程式是__Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑__。
(2) 将锌片、铜片按照下图所示装置连接，能证明化学能转化为电能的实验现象是铜片上有气泡产生、__电流计指针发生偏转__。
(3) 稀硫酸在下图所示装置中的作用是传导离子、__作为正极反应物__。
(4) 下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是__②③__(填序号)。
① CaO＋H2O===Ca(OH)2
② 2H2＋O22H2O
③ Cu＋2Ag＋===Cu2+＋2Ag
【解析】 (2) 原电池工作时，会产生电流，电流计指针也就会发生偏转。 (3) 正极的反应为2H＋＋2e－===H2↑，硫酸作为正极反应物提供H＋。 (4) 原电池工作时，存在电子的定向转移，这就通常需要存在自发的氧化还原反应。
【素养要求】 能分析原电池的工作原理。
第1课时 化学能转化为电能
1．通过对铜—锌原电池的探究，能辨识简单原电池的构成要素。
2．通过对铜—锌原电池的探究，能分析原电池的工作原理。
3．通过对铜—锌原电池的学习，能举出化学能转化为电能的实例。
(一) 概念：将__化学__能转化为__电__能的装置。
(二) 原电池工作原理(以Zn|H2SO4|Cu原电池为例)
Cu－Zn原电池工作原理示意图
(三) 原电池工作的一般条件：
① 大多数情况下，一般存在氧化还原反应。
② 两根活泼性不同的电极。
③ 有电解质溶液(或熔融电解质)。
④ 形成闭合回路。
素材1 问题导入——化学能如何转化为电能？
【科学史话】 1800年，意大利物理学家伏打将不同的金属用导线相连并浸入盐溶液中，发现导线中有电流产生。伏打因此研制出世界上第一个电池。
【科学探究】 学生根据提供的仪器和试剂设计能够产生电流的装置。
仪器和试剂：锌片(两块)、铜片(两块)、温度计、检流计、导线、烧杯、CuSO4溶液、酒精。
【设计意图】 通过科学家的启示以及提供的仪器和试剂，为学生创设了一个广阔的动手和思考的空间。学生可能会下意识地把同种金属或不同种金属相连并浸入CuSO4溶液或酒精中，激发了学生勇于探索的科学精神。
素材2 重难点突破——钢铁的电化学腐蚀。
(1) 条件：铁和少量的碳形成两个电极；钢铁表面的水膜里含有少量H＋、OH－和O2等，形成电解质溶液。
(2) 电极反应：负极(铁)2Fe－4e－===2Fe2+，正极(碳)O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
总反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。
后续反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
Fe(OH)3在一定条件下发生脱水反应，生成红色的铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)。
(3) 应用：暖贴。暖贴的内部含有铁粉、活性炭、食盐、蛭石、木粉等。铁粉、活性炭、食盐一旦与空气中的氧气、水蒸气接触就会形成原电池，木粉能够吸水并保持水分，蛭石能够保温。原电池的形成加快了铁被氧气氧化的速率，能在短时间内产生较多的热量。
问题一 如何判断原电池的正、负极？
问题二 如何正确书写原电池的电极反应式？
1．按照负极上发生氧化反应(元素的化合价升高)，正极上发生还原反应(元素的化合价降低)，判断电极反应的反应物、生成物、转移的电子数。
2．电极产物在电解质溶液中应该能够稳定存在，如在CH4燃料电池中，当电解质溶液是碱性溶液(如KOH溶液)时，其对应的产物应该写成CO，而不应该写成CO2，因为CO2能与KOH溶液发生反应。
3．正、负极的电极反应式相加等于原电池的总反应式。
问题三 钢铁在空气中是如何被腐蚀的？
1．电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化。
2．钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀：
负极(铁)：2Fe － 4e－===2Fe2+
正极(碳)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
正、负极产物结合成Fe(OH)2，会进一步被O2氧化为Fe(OH)3。反应的化学方程式为：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
某同学用如下图所示装置探究原电池的工作原理，并推出下列结论，其中错误的是( C )
A．锌片不断溶解，说明Zn失去电子
B．铜片上产生气泡，说明溶液中的H＋在其表面得到电子
C．电流计指针发生偏转，说明该装置将电能转换为化学能
D．该装置中发生的总反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
【解析】 锌片作负极，发生反应Zn－2e－===Zn2+；铜片作正极，发生反应2H＋＋2e－===H2↑。原电池是将化学能转化为电能的装置，该装置中发生的总反应是Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
【素养要求】 能分析原电池的工作原理。
原电池中的常见考点
(1) 能量转化方式：化学能转化为电能。
(2) 电子的流动方向：负极→外电路→正极。
(3) 电流的方向：正极→外电路→负极。
(4) 离子的移动方向：阳离子→正极；阴离子→负极。
(5) 电极反应的特征：负极上发生氧化反应；正极上发生还原反应。
下列各个装置中能组成原电池的是( C )
A B C D
【解析】 酒精溶液不能导电，故不能组成原电池，A项错误。两种金属没有活泼性差异，故不会产生电流，B项错误。没有形成闭合回路，不会产生电流，D项错误。
【素养要求】 能辨析简单原电池的构成要素。
*选做强化题 物质中的化学能在一定条件下可转化为电能。
(1) 将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，反应的离子方程式是__Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑__。
(2) 将锌片、铜片按照下图所示装置连接，能证明化学能转化为电能的实验现象是铜片上有气泡产生、__电流计指针发生偏转__。
(3) 稀硫酸在下图所示装置中的作用是传导离子、__作为正极反应物__。
(4) 下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是__②③__(填序号)。
① CaO＋H2O===Ca(OH)2
② 2H2＋O22H2O
③ Cu＋2Ag＋===Cu2+＋2Ag
【解析】 (2) 原电池工作时，会产生电流，电流计指针也就会发生偏转。 (3) 正极的反应为2H＋＋2e－===H2↑，硫酸作为正极反应物提供H＋。 (4) 原电池工作时，存在电子的定向转移，这就通常需要存在自发的氧化还原反应。
【素养要求】 能分析原电池的工作原理。