2022年《化學能與電能的轉(zhuǎn)化》教案(蘇教版選修4)(1213123159)_第1頁
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文檔簡介

1、精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -其次單元化學能與電能的轉(zhuǎn)化原電池的工作原理【學問與技能目標】明白原電池的工作原理,能寫出其電極反應和電池反應方程式;【過程與方法目標】通過進行化學能轉(zhuǎn)化為電能的探究活動,體驗原電池的工作原理,嫻熟書寫 電極反應和電池反應方程式;【情感態(tài)度與價值觀目標】通過化學能與電能相互轉(zhuǎn)化關系的學習,使同學從能量的角度比較深刻地明白化學科學對人類的奉獻, 體會能量守恒的意義;學會利用能源與制造新能源的思路和方法,提高環(huán)保意識和節(jié)能意識;【教學重點】明白原電池的工作原理,能夠?qū)懗鲭姌O反應式和電池反應方程式;【教學難點】原電池的工作原理,

2、從電子轉(zhuǎn)移角度懂得化學能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì);【教學過程】【引入】電能是現(xiàn)代社會中應用最廣泛,使用最便利、污染最小的一種二次能源,又稱電力;例如,日常生活中使用的手提電腦、手機、相機、攝像機這一切都依靠于電池的應用;那么,電池是怎樣把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪兀课覀冞@節(jié)課來一起復習一下有關原電池的相關內(nèi)容;【板書】原電池的工作原理一、原電池試驗探究講:銅片、鋅片、硫酸都是同學們很熟識的物質(zhì),利用這三種物質(zhì)我們再現(xiàn)了1799 年意大利物理學家伏打留給我們的歷史閃光點!【試驗探究】 銅鋅原電池 實驗步驟現(xiàn)象1. 鋅片插入稀硫酸2. 銅片插入稀硫酸3. 鋅片和銅片上端連接在一起插入稀硫酸【問題探究】1. 鋅片

3、和銅片分別插入稀硫酸中有什么現(xiàn)象發(fā)生?2. 鋅片和銅片用導線連接后插入稀硫酸中,現(xiàn)象又怎樣?為什么?3. 鋅片的質(zhì)量有無變化?溶液中c H + 如何變化?×CuZn精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 1 頁,共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -4. 鋅片和銅片上變化的反應式怎樣書寫?5. 電子流淌的方向如何?講:我們發(fā)覺檢流計指針偏轉(zhuǎn),說明產(chǎn)生了電流,這樣的裝置架起了化學能轉(zhuǎn)化為電能的橋梁,這就是生活中供應電能的全部電池的開山鼻祖原電池;【板書】( 1)原電池概念:學能轉(zhuǎn)

4、化為電能的裝置叫做原電池;問:在原電池裝置中只能發(fā)生怎樣的化學變化?同學: Zn+2H + =Zn 2+ +H 2 講:為什么會產(chǎn)生電流呢?答:其實鋅和稀硫酸反應是氧化仍原反應,有電子的轉(zhuǎn)移, 但氧化劑和仍原劑熱運動相遇發(fā)生有效碰撞電子轉(zhuǎn)移時,由于分子熱運動無肯定的方向,因此電子轉(zhuǎn)移不會形成電流,而通常以熱能的形式表現(xiàn)出來, 猛烈的時候仍相伴有光、 聲等其他的形式的能量; 明顯從理論上講, 一個能自發(fā)進行的氧化仍原反應, 如能設法使氧化與仍原分開進行, 讓電子的不規(guī)章轉(zhuǎn)移變成定向移動, 便能形成電流; 所以原電池的實質(zhì)就是將氧化仍原的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動形成電流;( 2)實質(zhì):將肯定的氧

5、化仍原反應的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動;即將化學能轉(zhuǎn)化成電能的形式釋放;問:那么這個過程是怎樣實現(xiàn)的呢?我們來看原電池原理的工作原理;(3)原理:(負氧正仍)問:在鋅銅原電池中哪種物質(zhì)失電子?哪種物質(zhì)得到電子? 同學:活潑金屬鋅失電子,氫離子得到電子問:導線上有電流產(chǎn)生,即有電子的定向移動,那么電子從鋅流向銅,仍是銅流向鋅?同學:鋅流向銅講:當銅上有電子富集時,又是誰得到了電子? 同學:溶液中的氫離子講:整個放電過程是:鋅上的電子通過導線流向用電器,從銅流回原電池,形成電流, 同時氫離子在正極上得到電子放出氫氣,這就說明了為什么銅片上產(chǎn)生了氣泡的緣由;講:我們知道電流的方向和電子運動的方向正好

6、相反,所以電流的方向是從銅到鋅,在電學上我們知道電流是從正極流向負極的,所以,鋅銅原電池中,正負極分別是什么?同學:負極(Zn)正極( Cu)試驗:我們用干電池驗證一下我們分析的正負極是否正確!講:我們一般用離子反應方程式表示原電池正負極的工作原理,又叫電極方程式或電極反應;一般先寫負極,所以可表示為:負極( Zn): Zn 2e Zn 2(氧化)精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 2 頁,共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -正極( Cu):2H 2e H 2(仍原)講:其中負極上

7、發(fā)生的是氧化反應,正極上發(fā)生的是仍原反應,即負氧正仍;留意:電極方程式要注明正負極和電極材料滿意全部守衡總反應是: Zn+2H +=Zn 2+H 2講:原先一個自發(fā)的氧化仍原反應通過肯定的裝置讓氧化劑和仍原劑不規(guī)章的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動就形成了原電池;轉(zhuǎn)折 :可以看出一個完整的原電池包括正負兩個電極和電解質(zhì)溶液,及導線; 那么銅鋅原電池中的正負極和硫酸電解質(zhì)能否換成其他的物質(zhì)呢?同學:當然能,生活中有形形色色的電池; 過渡 :也就是構成原電池要具備怎樣的條件?二、原電池的構成條件1. 活潑性不同的兩電極2. 電解質(zhì)溶液3. 形成閉合回路(導線連接或直接接觸且電極插入電解質(zhì)溶液4. 自發(fā)的

8、氧化仍原反應本質(zhì)條件 摸索: 鋅銅原電池的正負極可換成哪些物質(zhì)?保證鋅銅原電池原理不變,正負極可換成哪些物質(zhì)?(C、Fe、Sn、Pb、Ag 、Pt、Au 等)問:鋅銅原電池中硫酸能換成硫酸鈉嗎? 判定是否構成原電池,是的寫出原電池原理;(1)鎂鋁 /硫酸;鋁碳 /氫氧化鈉;鋅碳/硝酸銀;鐵銅在硫酸中短路;鋅銅/水;鋅鐵 /乙醇;硅碳 /氫氧化鈉(2)鋅銅 /硫酸(無導線) ;碳碳 /氫氧化鈉 如一個碳棒產(chǎn)憤怒體11.2 升,另一個產(chǎn)憤怒體5.6 升,判定原電池正負極并求鋅片溶解了多少克?設原硫酸的濃度是1mol/L ,體積為3L, 求此時氫離子濃度;(3)銀圈和鐵圈用細線連在一起懸在水中,滴入

9、硫酸銅,問是否平穩(wěn)?(銀圈下沉)(4) Zn/ZnSO 4/Cu/CuSO 4 鹽橋(布滿用飽和氯化鈉浸泡的瓊脂)( 5)鐵和銅一起用導線相連插入濃硝酸中鎂和鋁一起用導線相連插入氫氧化鈉中摸索:如何依據(jù)氧化仍原反應原理來設計原電池呢?請將氧化仍原反應Zn + Cu 2+ = Cu + Zn 2+設計成電池:精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 3 頁,共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -硫酸銅硫酸銅此電池的優(yōu)點:能產(chǎn)生連續(xù)、穩(wěn)固的電流;其中,用到了鹽橋什么是鹽橋?鹽橋中裝有飽和的KC

10、l 溶液和瓊脂制成的膠凍,膠凍的作用是防止管中溶液流出;鹽橋的作用是什么?可使由它連接的兩溶液保持電中性,否就鋅鹽溶液會由于鋅溶解成為Zn 2+而帶上正電,銅鹽溶液會由于銅的析出削減了Cu2+而帶上了負電;鹽橋保證了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移,使鋅的溶解和銅的析出過程得以連續(xù)進行;導線的作用是傳遞電子,溝通外電路;而鹽橋的作用就是溝通內(nèi)電路;三、原電池的工作原理:正極反應:得到電子 (仍原反應) 負極反應:失去電子 (氧化反應) 總反應:正極反應 +負極反應想一想:如何書寫復雜反應的電極反應式?較繁電極反應式=總反應式簡潔電極反應式例:熔融鹽燃料電池具有高的放電效率,因而受到重視, 可用

11、 Li 2CO 3 和 Na2CO3 的熔融鹽混合物作電解質(zhì),CO 為負極燃氣,空氣與CO2 的混合氣為正極助燃氣,已制得在6500C 下工作的燃料電池,試完成有關的電極反應式:精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 4 頁,共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -3負極反應式為:2CO+2CO2- -4e-=4CO 23正極反應式為:2CO2+O 2+4e-=2CO 2-電池總反應式:2CO+O 2=2CO 2四、原電池中的幾個判定1.正極負極的判定:正極:活潑的一極負極:不活潑的一極摸

12、索:這方法肯定正確嗎?2.電流方向與電子流向的判定電流方向:正負電子流向:負正電解質(zhì)溶液中離子運動方向的判定陽離子 :向正極區(qū)移動陰離子 :向負極區(qū)移動板書設計一、原電池試驗探究( 1)原電池概念:學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池;( 2)實質(zhì): 將肯定的氧化仍原反應的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動;即將化學能轉(zhuǎn)化成電能的形式釋放;( 3)原理:(負氧正仍) 二、原電池的構成條件1. 活潑性不同的兩電極2. 電解質(zhì)溶液3. 形成閉合回路(導線連接或直接接觸且電極插入電解質(zhì)溶液4. 自發(fā)的氧化仍原反應本質(zhì)條件 三、原電池的工作原理:正極反應:得到電子 (仍原反應) 負極反應:失去電子 (氧化反應) 總

13、反應:正極反應 +負極反應四、原電池中的幾個判定1.正極負極的判定:2.電流方向與電子流向的判定課堂練習:1. 以下哪些裝置能構成原電池?精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 5 頁,共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -2. 某原電池的總反應的離子方程式為:2Fe3+Fe = 3Fe 2+,不能實現(xiàn)該反應的原電池組成是()A. 正極為銅,負極為鐵,電解質(zhì)溶液為B. 正極為碳,負極為鐵,電解質(zhì)溶液為C. 正極為鐵,負極為鋅,電解質(zhì)溶液為FeCl3 溶液FeNO 33 溶液Fe2SO43 溶液D.正極為銀,負極為鐵,電解質(zhì)溶液為CuSO4 溶液3、宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池,其電池反應為2H2+O 2=2H 2O,電解質(zhì)溶液為KOH ,反應保持在高溫下,使H 2O 蒸發(fā),正確表達正確選項:()A H2 為正極, O2 為負極B電極反應(正極) : O2+2H 2O+4e- =4OH - C電極反應(負極) : 2H2+4OH -=4H 2O-

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