人教版 高一 化学必修二第二章第二节化学能与电能教案

课题：第二章 第二节 化学能与电能(一) 授课班级
课时
教 学目的 知识与技能 了解原电池原理，能写出电极反应和电池反应方程式，初步了解原电池的装置
过程与方法 1、通过对化学能转化为电能的学习，体验科学探究的过程，理解科学探究的意义，基本过程和方法，初步养成科学探究的能力。2、自己探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习化学的能力。
情感态度价值观 关注化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题，逐步形成正确的能源观。
重点 认识原电池的工作原理；形成原电池的概念；
难点 用已经学过的有关知识探究化学能转化为电能的条件和装置
知识结构与板书设计 第二章 第二节 化学能与电能(一)板书设计：一、原电池概念： 将化学能转化为电能的装置。二、原电池工作原理 1、反应现象2、电子的流出极负 极：Zn-2e-=Zn2+(氧化反应) 3、失电子极4、发生氧化反应的极电子电流(化学能转化为电能)正 极：2H++2e- =H2↑ (还原反应)三、形成原电池条件:(1) 有两种活性性不同的两极(金属或非金属单质)(2) 电解质溶液，(3) 形成闭合电路(4) 自发的氧化还原反应
教学过程
教学步骤、内容 教学方法
【视频】播放水果电池充电【提问1】这个视频你看到了什么？【过渡】：我们知道化学反应一般都伴随着能量的产生有的转化为热能，有的转化为光能【提问2】这个过程是能量石如何进行转换的呢？【板书】：一、原电池的定义：将化学能转化为电能的装置.【讲述】：像这样讲化学能转化为电能的装置称为原电池，为什么称之为原电池？因为它是最初最原始的电池.。【过渡】原电池究竟是如何将化学能转化为电能的呢？今天让我们走上科学的探索之路，首先我们来看一组实验【实验1、2】：把锌片和铜片片分别放入硫酸溶液中，同学们注意并观察实验现象现象并将记录在你的学案上。【提问】你观察到了什么现象？【回答】铜片上没有明显现象，锌片上有气泡冒出。【提问】为什么锌片表面有气泡产生而铜片的表面却没有气泡产生呢？【回答】因为铜不活泼，在金属活动性顺序表中氢在铜之前，因此不能置换出硫酸中的氢。【讲述】下面我们将锌片、铜片同时平行插入硫酸溶液中大家仔细观察锌片和铜片表面的变化并做好相应的记录。【提问】第三组实验你观察到了什么现象？【回答】答：锌片表面有气泡、铜片表面无气泡【提问】这与刚才实验一、实验二的现象基本吻合的，谁能写出这个反应的离子方程式？【回答】Zn + 2H+= Zn2+ + H2↑【提问】现在我将锌片和铜片接触一起放入硫酸溶液中，大家再观察锌片和铜片表面的变【回答】铜片表面产生了气泡【讲述】我们一起看一下四组实验现象：大家看一下我们做的四个实验，锌片放入硫酸溶液中是因为锌与氢发生了置换反应，第二个实验是将铜片放入硫酸溶液中不产生气泡，第三个实验锌片和铜片平行插入硫酸溶液中，很显然是锌反应铜片不反应;第四个实验是将锌片和铜片接触放入硫酸溶液中却是铜片表面有气泡。【提问】产生的气体是什么?【回答】:氢气【提问】氢元素原来以什么形式存在？【回答】来源于硫酸电离出的H+副板书：我们再从从电子得失角度分析2H＋→H2【提问】：硫酸电离出的H+如何转化为H2,?是得到电子还是失去电子？【回答】得到电子【提问】既然是得电子，那么得到的电子是谁提供的呢？是锌还是铜呢？【回答】锌提供的可能锌表面的电子流到了铜片上被溶液中的H+得到后产生H2。【提问】大家思考一下有没有可能是铜提供的？如果不是铜，理由如何？【回答】如果可能是铜与硫酸反应,Cu失去电子给了H+;（实验中溶液没有变成蓝色）【提问】:电子从何而来？电子是从溶液传递还是锌片与铜片的接触点传递的呢？【回答】:是接触点传递的，如果是溶液传递的，电子应该可以传递到铜的表面的，如果是通过溶液传递的，第三个实验应该同片表面会气泡产生。【讲述】如果有电子的移动就应该会有电流，那电流时如何产生的呢？【过渡】：下面我们通过实验来验证：将锌片和铜片用导线连接起来，在导线之间接入灯泡。平行插入稀硫酸溶液中观察实验现象。(注意观察铜片表面的变化)我们一起来分析一下电流的产生原理。【多媒体展示】Cu –Zn原电池闭合状态下微观粒子运动的动画模拟与实验4相似，并展示Cu片.Zn片上得失电子的反应式.【讲述】在这个装置中锌片失去电子、失去的电子通过导线传递给铜片，溶液中的H+在铜片的表面得到电子变成氢气，该装置发生了化学反应在外电路产生了电流，电子由Zn片流出，产生了电能讲述：这是两个电极反应我们称之为半反应，大家想一下在氧化还原反应中，我们将的电子的反应称之为什么反应啊？失去电子的反应称之为什么反应啊？原电池的巧妙之处就在于将氧化反应和还原反应这两个半反应在不同的区域进行。【讲述】：一个完整的反应应该包括氧化反应和还原反应两个过程，我们只要将氧化反应和还原反应两半反应加和起来就能得到一个完整的电极反应。【板书】2、原电池的工作原理铜片上:2H++2e- =H2↑ (还原反应) 锌片上:Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应) 氧化还原反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑【板书】:该电极反应就是Zn + 2H+= Zn2+ + H2↑【板书】：原电池正负极的判别：板书设计Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应)负极 1、从实验现象可判别正极。2、电子的流出极是负极。3、失电子极是负极。电子 电流 正极 4、发生氧化反应的一极。 (化学能转化为电能)2H++2e- =H2↑ (还原反应) 正极【讲述】：大家看一下这个反应的电极反应和刚才我们写的第三个实验写的离子反应方程式是不是一样啊？那我们对比一下实验三、实验四两个过程，原电池是将氧化反应和还原反应放在两个不同啊？【讲述】我们再看一下实验3这个过程：Zn片失去的电子不能通过外电路传递而是直接传递给溶液中的氢离子从而在锌片的表面产生氢气，这个过程是金属与酸直接发生化学反应，将化学能转化为热能。【过渡】：既然电池电池形成了，而我们都知道的电池都有正负极之分。那么我们的这个原电池的正负极分别是哪一极呢？【回答】根据物理学中的定义，在外电路中电流的方向与正电荷的移动方向相同，与负电荷的移动方向相反，因此Zn片为电池的负极，铜片作为正极【提问】我们只要知道原电池的负极就可以了，剩下的一极就是原电池的正极，还可以根据那些特征确定原电池的负极呢？【板书】从实验现象可判别正极2、电子的流出极是负极。3、失电子极是负极。4、发生氧化反应的一极【过渡】原电池的组成部分有哪些？那么原电池的形成条件是怎样的呢？改变试验的一个因子; 【引导】让学生认识到实验中三个变量之间的关系：电机材料：同种电极;不同种电极；电解质溶液：电解质与非电解质；通络：闭合回路的形成。暗示以此确定设计实验的探究方向。【讲解】上面，我们通过实验探究了解了原电池的工作原理，初步形成原电池的概念，那么，原电池是由哪些部分组成的？也即原电池的构成条件是什么？【探究一】电极的探究 【实验结论】：【探究二】　溶液的探究 【探究三】　电路的探究【学生活动】学生分组总结汇报实验结果和实验结论，师生共同交流探讨，得出结论【板书】1、活泼性不同的两极。2、电解质溶液。3、形成闭合回路。【引导】引导学生从原电池的定义角度分析原电池的另外一个形成条件：自发进行的氧化还原反应。4、自发进行的氧化还原反应，
教学回顾：本节课通过实验了解了化学能与电能的转化关系，通过学生方进行实验、总结解释实验现象、得出结论、应用结论解决问题的过程，激发了学生学习化学的兴趣，通过小组活动提高学生与他人交流、合作的能力，教学效果较好，基本达到教学目标的 要求。





课后习题
基础达标
一、单项选择题
1．能源可分为一次能源和二次能源，自然界中以现成形式提供的能源称为一次能源，需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源。据此判断，下列叙述正确的是(　　)。
A．天然气是二次能源
B．石油是二次能源
C．电能是一次能源
D．水力是一次能源
2．下列说法正确的是(　　)。
A．需要加热的化学反应都是吸热反应
B．中和反应都是放热反应
C．原电池是将电能转化为化学能的一种装置
D．水力发电是将化学能转化为电能的过程
3．下列叙述不正确的是(　　)。
A．根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源
B．电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源
C．火电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程
D．在火电过程中，化学能转化为热能的过程实际上是氧化还原反应发生的过程，伴随着能量的变化
4．关于原电池的叙述中正确的是(　　)。
A．构成原电池的电极是两种不同的金属
B．原电池是将化学能转化为电能的装置
C．原电池负极发生的电极反应是还原反应
D．原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原
5．某原电池总反应离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，能实现该反应的原电池是(　　)。
A．正极为铜，负极为镁，电解质溶液为稀盐酸
B．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为稀硫酸
C．正极为石墨，负极为镁，电解质溶液为CuSO4溶液
D．正极为银，负极为镁，电解质溶液为NaCl溶液
6．下列变化是因为原电池反应而引起的是(　　)。
A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护膜
B．常温下，铁被浓硫酸钝化形成保护膜
C．在潮湿的空气中钢铁易生锈
D．在潮湿的空气中过氧化钠易变质
7．在图2－2－1所示的原电池中，下列说法正确的是(　　)。

图2－2－1
A．Zn为负极，Cu为正极
B．正极反应为 Zn－2e－===Zn2＋
C．负极反应为Cu－2e－===Cu2＋
D．该装置能将电能转化为化学能
8．某实验兴趣小组用如图2－2－2所示装置做完实验后，在读书卡片上记下了如下6条记录，其中合理的是(　　)。

图2－2－2
卡片No.28
Date：2010.9.12
实验后的记录：
①Zn为正极，Cu为负极
②H＋向负极移动
③电子流动方向为Zn→导线→Cu
④Cu极有H2产生
⑤若有1 mol电子流过导线，则产生
0．5 mol H2
⑥正极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋
A．①②③ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．②③④
二、双项选择题
9．将纯锌片和纯铜片按图2－2－3所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　)。

图2－2－3
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速度甲比乙快
10．关于图2－2－4所示的原电池，下列说法正确的是(　　)。

图2－2－4
A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极
B．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应
C．当有13 g Zn溶解时，电路中就有0.4 mol电子通过
D．铜电极作正极，发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
三、非选择题
11．用铜片、锌片和稀硫酸及若干其他器材组合成一个原电池，如图2－2－5。回答下列问题：

图2－2－5


(1)从理论上讲，预期看到的现象是____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)此电池的负极是________，正极的电极反应是____________________________。
(3)该电池工作一段时间，将两个电极小心取出洗涤并晾干，经称量发现锌片比原来减少3.25 g。请计算理论上导线中共通过了________mol 电子。


能力提高
12．有a、b、c、d四种金属。将a与b用导线连接起来，浸入电解质溶液中，外电路电流从b流向a。将a、d分别投入到等浓度盐酸中，d比a反应剧烈。将铜浸入b的盐溶液中，无明显变化。如果把铜浸入c的盐溶液中，有金属c析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是(　　)。
A．dcab B．dabc C．dbac D．badc
13．将锌片和铜片用导线连接后，平行插入到同一稀硫酸溶液中。下列叙述正确的是(　　)。
A．正极附近硫酸根离子的浓度逐渐增大
B．负极附近硫酸根离子的浓度逐渐增大
C．正极、负极附近硫酸根离子的浓度基本不变
D．正极、负极附近硫酸根离子的浓度逐渐减少
14．如图2－2－6所示的原电池，一段时间后某极析出1.28克的固体。回答下列问题：

图2－2－6


(1)正极是______(填“锌”或“银”)，发生__________反应。
(2)正极的电极反应为_______________________________________________________。
(3)上述过程中共转移电子______mol。
(4)锌片的质量________(填“增加”或“减少”)______克。
15．取长约6 cm、宽约2 cm的铜片和铝片各一片，分别用接线柱平行地固定在一块塑料板上(间隔2 cm)。将铜片和铝片分别和电流表的“＋”、“－”端相连接，电流表指针调到中间位置(指针向电池负极方向偏转)。取两个50 mL的小烧杯，在一个烧杯中注入约40 mL的0.5 mol·L－1的硫酸溶液，在另一个烧杯中注入40 mL的浓硝酸。试回答下列问题：
(1)两电极同时插入稀硫酸中，电流表指针偏向________(填“铝”或“铜”)极，铝片上发生的电极反应式为____________________________________。
(2)两电极同时插入浓硝酸中，电流表指针偏向________(填“铝”或“铜”)极，此时铝是________(填“正”或“负”)极，铝片上发生的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
16．图2－2－7是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。

图2－2－7
请回答下列问题：
(1)当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，写出该原电池总的离子反应方程式：__________________________________________。
正极的电极反应式为________________________________________________________。
当a极溶解的质量为5.4 g时，有________mol电子通过导线。
(2)当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该装置________(填“能”或“不能”)形成原电池，若不能，请说明理由________________________________________________(若能，该空不作答)；若能，该原电池的正极为________；该原电池总的化学反应方程式为____________________________________________________。



答案
1．D2.B
3．C解析：电是燃料的化学能转化为热能，热能转变为机械能，机械能再转化为电能，而不是燃料的化学能直接转化为电能。
4．B解析：原电池的两极可以是一种金属和石墨；原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应，而正极不是还原剂，是氧化剂在此被还原。
5．A6.C7.A
8．B解析：铜－锌(稀硫酸)原电池，锌为负极，失电子，铜为正极，氢离子在正极上得电子被还原，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，所以③④⑤正确。
9．CD10.AC
11．(1)铜片表面产生大量气泡，锌片不断溶解
(2)锌　2H＋＋2e－===H2↑
(3)0.1
解析：锌片减少3.25 g，即0.05 mol，每减少1 mol Zn，转移2 mol电子，则电路中转移了0.1 mol电子。
12．B解析：原电池电流方向是正极流向负极，活泼性：a>b；金属与酸反应越剧烈，活泼性越强，活泼性：d>a；铜浸入b的盐溶液，无明显变化，说明铜不如b活泼，而铜浸入c的盐溶液有c析出，说明铜比c活泼，由此得活泼性：b>c，综上活泼性顺序：d>a>b>c。
13．B解析：由铜、锌、稀硫酸构成原电池，铜作正极，锌作负极。在电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以硫酸根离子向负极移动，正极区硫酸根离子浓度下降，负极区硫酸根离子浓度增大。
14．(1)银　还原
(2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)0.04
(4)减少　1.30
15．(1)铝　Al－3e－===Al3＋
(2)铜　正　NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O
解析：电极的确定依赖于具体的电极反应，在浓硝酸中，Al表面发生了钝化，发生反应的是铜。当Al、Cu同时插入稀硫酸中时，电流表的指针偏向Al，电极反应为Al－3e－==Al3＋。而当Al、Cu同时插入浓硝酸时，电流表的指针偏向Cu，Al作正极，且电极反应式为NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O。可见原电池的正负极不仅与电极材料有关，也与电解质溶液有关。
16．(1)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
2H＋＋2e－===H2↑0.6
(2)能　Mg2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑