【2020最新】高中化学第1章化学反应与能量转化1-3化学能转化为电能——电池第1课时原电池工作原理教案
教学资料范本
【2020最新】高中化学第1章化学反应与能量转化1-
3化学能转化为电能——电池第1课时原电池工作原理教案
编辑:__________________
时间:__________________
【最新】20xx年高中化学第1章化学反应与能量转化1-
3化学能转化为电能——电池第1课时原电池工作原理教案
教学目标
知识与技能:
1. 了解原电池原理,知道原电池中电子、离子的运动方向、电极反应
之间的关系。
2. 能写出简单电池的电极反应式和电池反应式。
过程与方法:
1. 通过铜锌原电池电流形成过程的探究,认识到微粒运动(导线中电
子和溶液中阴阳离子的运动)和物质变化(电极反应)的内在联系。
2. 通过比较分析单液电池和双液电池的异同,拓展对化学反应的认识,更加深刻理解原电池。
情感、态度与价值观:
1.通过学习原电池的功能,体会原电池对于解决能源问题的意义。
2.通过探究实验,比较单液电池和双液电池,体会科学研究对于人类社会可持续发展的重要意义。。
教学重点:
原电池的工作原理,电极反应及电池反应方程式的书写。
教学难点:
原电池的工作原理
教学过程:
【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】
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。
注意分析溶液中的阴阳离子的移向问题
【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