选修4 1.3 化学能转化为电能——电池 教案 (1)
文档属性
| 名称 | 选修4 1.3 化学能转化为电能——电池 教案 (1) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 94.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2016-09-10 07:01:56 | ||
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文档简介
第一章第3节 化学能转化为电能——电池第1课时
知识与技能：通过对铜锌原电池的分析，了解原电池的工作原理，根据电流的方向判断原电池的正极和负极的方法，以及电池反应的概念；通过学习、了解常见化学电池的种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用；
通过分析铜-铁接触处形成原电池的例子，理解金属腐蚀的电化学原理以及防护的原理。
过程与方法：通过原电池装置的设计实验，培养学生动手、动脑的能力，以及分析、处理实验数据的能力；通过交流讨论，训练学生的思维能力，培养学生获取分析处理、归纳信息的能力。
情感态度与价值观：通过学习，使学生从能量的角度比较深刻的了解化学学科学对人类的贡献，从而赞赏化学的作用。
教学重点：原电池的工作原理，写出简单的电极反应及电池反应，金属腐蚀的电化学原理以及据此而设计的防护原理。
教学难点：原电池的工作原理，金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。
课时安排：共三课时
教学过程：
第一课时
【联想质疑】通过电解可以将化学能转化为电能，而通过原电池可以将化学能转化为电能。那么原电池是怎样将化学能转化为电能的呢？原电池的工作原理与电解的原理有什么异同呢？
电池的重要性不言而喻，交通工具，人造卫星，平时我们用的手电等都需要。下面我们就以典型的原电池为例讨论电池——化学电源的工作原理。
【板书】第3节 化学能转化为电能——电池
【活动探究1】
将锌粉加入CuSO4溶液中，测量温度的变化，分析能量变化情况。
【现象】锌片溶解，表面产生了一层红色的固体物质，溶液颜色变浅，温度升高。
【分析】发生的反应为：Zn ＋ Cu2＋ === Zn2＋ ＋ Cu
在这个反应中，锌失电子，直接给了与它接触的铜离子。该反应失将化学能转化为了热能。
【过渡】那么，我们能不能把这个反应的化学能转化为电能呢？下面我们来探究一下。
【活动探究2】
注意分析溶液中的阴阳离子的移向问题
如果锌粉加入CuSO4溶液的反应是放热反应，试设计试验将反应释放的能量转化为电能。
【现象】（1）电流表指针发生偏转；
（2）锌片溶解，其表面出现一层红色的固体物质；
（3） CuSO4溶液颜色变浅；
（4）铜表面也出现一层红色的固体物质；
（5）溶液温度略有升高。
【分析】（1）（2）说明Zn失去电子变成Zn2+，故在锌片上发生的反应为：
Zn Zn2+ + 2e— （氧化反应）
（3）（4）说明溶液中的Cu2+在铜片上得到电子变成Cu，故在铜片上发生的反应为：
Cu2+ + 2e— Cu （还原反应）
（1）（2）（3）（4）说明化学能转化为电能
【板书】一、原电池的工作原理
1、原电池：通过氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置。
【分析】（2）（5）说明了锌片不纯有少量的Cu2+直接在Zn的表面得到电子被还原，故有少量的化学能转化为热量释放出来。
【提问】大家看看这个原电池，它由几个部分组成？
【学生】回答。
【总结并板书】 2、原电池的构成：
（1）自发的氧化还原反应
（2）两个活泼性不同的电极
金属与金属
金属与非金属
金属与金属化合物
惰性电极
（3）电解质溶液或熔融液
（4）闭合电路
【提问】大家都知道，电池由正负极，那么如何判断电池的正负极呢？
【交流讨论】学生交流，讨论
【师生总结并板书】3、正负极的判断
（1）负极：
发生氧化反应的电极
失去电子的电极，电流的流入极
较活泼的电极
阴离子移向负极
常见溶解的电极
（2）正极：
发生还原反应的电极
得到电子的电极，电流的流出极
较不活泼的电极
阳离子移向负极
常见由气泡冒出或由金属析出的电极
【观察思考】P21的双液原电池
1mol/LZnSO4溶液 1mol/LCuSO4溶液
【现象】锌片溶解，铜片表面有红色的固体物质析出，铜片质量增加。
【分析】外电路：电子流向和得失电子的情况。
内电路：离子移动的方向
【板书】4、原电池的电路
（1）外电路：电子流动的电路（+ 、— 极)
（2）内电路：离子移动的电路（阴、阳极）
【比较】双液原电池比单液原电池的优点（由现象的比较到本质的比较）：
（1）有利于最大程度的将能量转化为电能。
（2）可以获得单纯的电极反应，便于分析电极过程。
【过渡】接下来我们来看看原电池的电极方程式和总方程式的书写。书写方程式一般有两种情况。
【板书】5、原电池的电极方程式和总方程式的书写
（1）没给总方程式
【举例】
CuSO4溶液
【板书】①判断正负极（根据定义（主要依据）或金属的活泼性）
②写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）
③写出总方程式（电子守恒）
【练习】将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入H2SO4和NaOH溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。
【解答】①Mg—Al—稀H2SO4原电池：
负极（Mg）：Mg = Mg2+ + 2e— （氧化反应）
正极（Al）：2H+ + 2e—= H2↑（还原反应）
电池反应：Mg + 2H+ = Mg2+ + H2↑
②Al—Mg—NaOH原电池：
负极（Al）：2Al+8OH—=2[Al(OH)4]—+4H2O+6e—（氧化反应）
正极（Mg）：6H2O+6e—=3H2↑+6OH—（还原反应）
电池反应：2Al+2OH—+2H2O=2[Al(OH)4]—+3H2↑
【板书】（2）给出总方程式
【举例】甲烷燃料电池：CH4 + O2 + 2OH— = CO32— + 3H2O
【板书】①判断正负极（把总反应式拆成氧化反应和还原反应）
②写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）
③两式加，验总式
注意：若只能写出较简单一极反应式，在遵循电子守恒的条件下，可将总反应式减去阳极反应式，即得另一极反应式
【解答】正极好写：4H2O + 2O2 + 8e- → 8OH-
负极：CH4 + 10OH— → CO32- + 7H2O + 8e- （总—正）
说明碱液的作用：消除CO2对CH4吸收的影响。
重点强调：电解质溶液有时候也会参与电极的反应
【小结】小结本节课的内容。
【作业】P31 1
【板书设计】第3节 化学能转化为电能——电池
一、原电池的工作原理
1、原电池：通过氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置。
2、原电池的构成：
（1）自发的氧化还原反应
（2）两个活泼性不同的电极
金属与金属
金属与非金属
金属与金属化合物
惰性电极
（3）电解质溶液或熔融液
（4）闭合电路
3、正负极的判断
（1）负极：
发生氧化反应的电极
失去电子的电极，电流的流入极
较活泼的电极
阴离子移向负极
常见溶解的电极
（2）正极：
发生还原反应的电极
得到电子的电极，电流的流出极
较不活泼的电极
阳离子移向负极
常见由气泡冒出或由金属析出的电极
4、原电池的电路
（1）外电路：电子流动的电路（+ 、— 极)
（2）内电路：离子移动的电路（阴、阳极）
5、原电池的电极方程式和总方程式的书写
（1）没给总方程式
①判断正负极（根据定义（主要依据）或金属的活泼性）
②写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）
③写出总方程式（电子守恒）
（2）给出总方程式
①判断正负极（把总反应式拆成氧化反应和还原反应）
②写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）
③两式加，验总式
知识与技能：通过对铜锌原电池的分析，了解原电池的工作原理，根据电流的方向判断原电池的正极和负极的方法，以及电池反应的概念；通过学习、了解常见化学电池的种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用；
通过分析铜-铁接触处形成原电池的例子，理解金属腐蚀的电化学原理以及防护的原理。
过程与方法：通过原电池装置的设计实验，培养学生动手、动脑的能力，以及分析、处理实验数据的能力；通过交流讨论，训练学生的思维能力，培养学生获取分析处理、归纳信息的能力。
情感态度与价值观：通过学习，使学生从能量的角度比较深刻的了解化学学科学对人类的贡献，从而赞赏化学的作用。
教学重点：原电池的工作原理，写出简单的电极反应及电池反应，金属腐蚀的电化学原理以及据此而设计的防护原理。
教学难点：原电池的工作原理，金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。
课时安排：共三课时
教学过程：
第一课时
【联想质疑】通过电解可以将化学能转化为电能，而通过原电池可以将化学能转化为电能。那么原电池是怎样将化学能转化为电能的呢？原电池的工作原理与电解的原理有什么异同呢？
电池的重要性不言而喻，交通工具，人造卫星，平时我们用的手电等都需要。下面我们就以典型的原电池为例讨论电池——化学电源的工作原理。
【板书】第3节 化学能转化为电能——电池
【活动探究1】
将锌粉加入CuSO4溶液中，测量温度的变化，分析能量变化情况。
【现象】锌片溶解，表面产生了一层红色的固体物质，溶液颜色变浅，温度升高。
【分析】发生的反应为：Zn ＋ Cu2＋ === Zn2＋ ＋ Cu
在这个反应中，锌失电子，直接给了与它接触的铜离子。该反应失将化学能转化为了热能。
【过渡】那么，我们能不能把这个反应的化学能转化为电能呢？下面我们来探究一下。
【活动探究2】
注意分析溶液中的阴阳离子的移向问题
如果锌粉加入CuSO4溶液的反应是放热反应，试设计试验将反应释放的能量转化为电能。
【现象】（1）电流表指针发生偏转；
（2）锌片溶解，其表面出现一层红色的固体物质；
（3） CuSO4溶液颜色变浅；
（4）铜表面也出现一层红色的固体物质；
（5）溶液温度略有升高。
【分析】（1）（2）说明Zn失去电子变成Zn2+，故在锌片上发生的反应为：
Zn Zn2+ + 2e— （氧化反应）
（3）（4）说明溶液中的Cu2+在铜片上得到电子变成Cu，故在铜片上发生的反应为：
Cu2+ + 2e— Cu （还原反应）
（1）（2）（3）（4）说明化学能转化为电能
【板书】一、原电池的工作原理
1、原电池：通过氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置。
【分析】（2）（5）说明了锌片不纯有少量的Cu2+直接在Zn的表面得到电子被还原，故有少量的化学能转化为热量释放出来。
【提问】大家看看这个原电池，它由几个部分组成？
【学生】回答。
【总结并板书】 2、原电池的构成：
（1）自发的氧化还原反应
（2）两个活泼性不同的电极
金属与金属
金属与非金属
金属与金属化合物
惰性电极
（3）电解质溶液或熔融液
（4）闭合电路
【提问】大家都知道，电池由正负极，那么如何判断电池的正负极呢？
【交流讨论】学生交流，讨论
【师生总结并板书】3、正负极的判断
（1）负极：
发生氧化反应的电极
失去电子的电极，电流的流入极
较活泼的电极
阴离子移向负极
常见溶解的电极
（2）正极：
发生还原反应的电极
得到电子的电极，电流的流出极
较不活泼的电极
阳离子移向负极
常见由气泡冒出或由金属析出的电极
【观察思考】P21的双液原电池
1mol/LZnSO4溶液 1mol/LCuSO4溶液
【现象】锌片溶解，铜片表面有红色的固体物质析出，铜片质量增加。
【分析】外电路：电子流向和得失电子的情况。
内电路：离子移动的方向
【板书】4、原电池的电路
（1）外电路：电子流动的电路（+ 、— 极)
（2）内电路：离子移动的电路（阴、阳极）
【比较】双液原电池比单液原电池的优点（由现象的比较到本质的比较）：
（1）有利于最大程度的将能量转化为电能。
（2）可以获得单纯的电极反应，便于分析电极过程。
【过渡】接下来我们来看看原电池的电极方程式和总方程式的书写。书写方程式一般有两种情况。
【板书】5、原电池的电极方程式和总方程式的书写
（1）没给总方程式
【举例】
CuSO4溶液
【板书】①判断正负极（根据定义（主要依据）或金属的活泼性）
②写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）
③写出总方程式（电子守恒）
【练习】将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入H2SO4和NaOH溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。
【解答】①Mg—Al—稀H2SO4原电池：
负极（Mg）：Mg = Mg2+ + 2e— （氧化反应）
正极（Al）：2H+ + 2e—= H2↑（还原反应）
电池反应：Mg + 2H+ = Mg2+ + H2↑
②Al—Mg—NaOH原电池：
负极（Al）：2Al+8OH—=2[Al(OH)4]—+4H2O+6e—（氧化反应）
正极（Mg）：6H2O+6e—=3H2↑+6OH—（还原反应）
电池反应：2Al+2OH—+2H2O=2[Al(OH)4]—+3H2↑
【板书】（2）给出总方程式
【举例】甲烷燃料电池：CH4 + O2 + 2OH— = CO32— + 3H2O
【板书】①判断正负极（把总反应式拆成氧化反应和还原反应）
②写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）
③两式加，验总式
注意：若只能写出较简单一极反应式，在遵循电子守恒的条件下，可将总反应式减去阳极反应式，即得另一极反应式
【解答】正极好写：4H2O + 2O2 + 8e- → 8OH-
负极：CH4 + 10OH— → CO32- + 7H2O + 8e- （总—正）
说明碱液的作用：消除CO2对CH4吸收的影响。
重点强调：电解质溶液有时候也会参与电极的反应
【小结】小结本节课的内容。
【作业】P31 1
【板书设计】第3节 化学能转化为电能——电池
一、原电池的工作原理
1、原电池：通过氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置。
2、原电池的构成：
（1）自发的氧化还原反应
（2）两个活泼性不同的电极
金属与金属
金属与非金属
金属与金属化合物
惰性电极
（3）电解质溶液或熔融液
（4）闭合电路
3、正负极的判断
（1）负极：
发生氧化反应的电极
失去电子的电极，电流的流入极
较活泼的电极
阴离子移向负极
常见溶解的电极
（2）正极：
发生还原反应的电极
得到电子的电极，电流的流出极
较不活泼的电极
阳离子移向负极
常见由气泡冒出或由金属析出的电极
4、原电池的电路
（1）外电路：电子流动的电路（+ 、— 极)
（2）内电路：离子移动的电路（阴、阳极）
5、原电池的电极方程式和总方程式的书写
（1）没给总方程式
①判断正负极（根据定义（主要依据）或金属的活泼性）
②写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）
③写出总方程式（电子守恒）
（2）给出总方程式
①判断正负极（把总反应式拆成氧化反应和还原反应）
②写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）
③两式加，验总式