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化学能与电能教案


§2-2 化学能与电能(第 1 课时) 化学能与电能( 课时)

【学习目标】 学习目标】 1、知识与技能 2、 3、

①掌握化学能是能量的一种形式,它同样可以转化为其他形式的能量;

②理解化学能与电能之间转化的实质; ③掌握原电池原理。 通过反应物之间电子转移的探究,理解原电池是氧化还原反应的拓展和运用。 过程与方法 情感态度与价值观 利用课堂内科学探究与课堂外调查相结合的方式,让学生对原电池的技术 产品---化学电源的原理、应用有一个理性的认识。

4、 教学重点 ①原电池的基本概念; ②原电池的工作原理; ③原电池的组成条件。 ①理解化学能转化为电能的本质---电子转移 ②原电池的组成条件。 5、 教学难点 【课程类型】 新授理论课 【教学方法】 探究、诱思 【教学用品】 铜 片、锌片、铁片、碳棒、稀硫酸、无水乙醇、西红柿、 烧杯、导线、电流计(或发光二极管) 【教学过程】【引入新课】 能源的分类 1、按取得方式:①一次能源----流水、风力、太阳能、煤、石油、天然气等;②二次能源:电力、蒸汽等。 2、按能源结构:①常规能源----石油、煤、天然气、水力等;②新能源----太阳能、风能、海洋能、生物能等。 [提出问题]物质发生化学反应时,常常伴随有发光、发热等能量的变化,这是化学能转化为光能、热能。那么, 化学能是否可以转化为电能呢?如果能,又是怎样转化为电能的呢? [板书] §2-2 化学能与电能(第 1 课时) 化学能与电能( 课时) 一、火电(间接转变) 1、我国目前发电总量构成:火电----81.2% 水电----17.6%

其他----1.2%(今后水电和其他发电量

会逐步增加) 2、火力发电原理:通过化石燃料燃烧,使化学能转变为热能,加热使水汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动 发电机发电。 3、火力发电流程:(学生回答)化学能--------→热能-------→机械能-------→电能 4、火力发电缺点:①转换环节多;②发电效率低;③能源浪费多;④环境污染严重等。 5、燃烧的氧化还原反应本质:(学生回答)氧化剂与还原剂之间发生电子转移,引起化学键重新组合,伴随有 能量变化。 [提出问题]能否将化学能直接转化为电能呢? 二、原电池(直接转化) 1、[实验探究] 实验操作 ①把锌片插入稀 硫酸 实验装置图 实验现象 锌片上有气泡产生 结论

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

②把铜片插入稀 硫酸

铜片无变化

铜片与稀硫酸不反应

③把锌片和铜片 用导线连接后插 入稀硫酸

铜片上有气泡产生,锌片 ---------不断溶解

④把锌片和铜片 用导线连接后插 入稀硫酸并在锌 片和铜片之间连 接电流计 (或发光 二极管) ⑤用干电池判断 ------电流方向及正、 负 极

铜片上有气泡产生,锌片 外电路中有电流通过 不断溶解 电流计指针发生偏转

电流方向是从铜片流向锌片 (即电子从锌片流向铜片), 铜片是正极,锌片是负极

2、[诱思探究]根据以上实验④现象,提出以下问题,师生共同探讨。 问题 铜片上为什么有气泡产生? 锌片质量有无变化? 溶液内氢离子浓度有无变化? 锌片和铜片各为什么电极,为什么? 两极各发生什么反应? 总的反应方程式及离子方程式怎么写? 从能量变化的观点分析是什么装置? 结论及解释(写化学方程式) 氢离子从铜片获得电子,被还原成氢气 锌被氧化成锌离子进入溶液,故质量减少 氢离子浓度减小 铜片是正极,锌片是负极 负极(Zn):Zn ― 2 + 正极(Cu):2H + 2

e = Zn (氧化反应) e = H2↑(还原反应)
2+ -

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ + 2+ Zn + 2H = Zn + H2↑
把化学能直接转变为电能的装置

3、【对比实验探究】原电池构成条件的对比探究 原电池构成条件的对比探究

实验操作 ①把锌片和碳棒用导 线连接后插入稀硫酸 并在中间连接电流计 (或发光二极管)

实验装置图

实验现象

结论

碳棒上有气泡, 电流表指针发 Zn―C(稀 H2SO4)可组成 生偏转。 原电池

②把铜片和碳棒用导 线连接后插入稀硫酸 并在中间连接电流计

无现象

Cu―C(稀 H2SO4)不可组 成原电池

③把锌片和铁片用导 线连接后插入稀硫酸 并在中间连接电流计

铁片上有气泡, 电流表指针发 Zn―Fe(稀 H2SO4)可组 生偏转。 成原电池

④把锌片和铁片用导 线连接后插入乙醇并 在中间连接电流计(或 发光二极管) ⑤把锌片和锌片用导 线连接后插入稀硫酸 并在中间连接电流计

无现象

Zn―Fe(乙醇)不可组成 原电池

锌片上均有气泡, 电流表指针 Zn―Zn(稀 H2SO4)不可 不发生偏转。 组成原电池

⑥把锌片和铜片用导 线连接后插入一个西 红柿并在中间连接电 流计

电流表指针发生偏转。

Zn―Cu(西红柿)可组成 原电池

⑦把锌片和铜片用导 线连接后插入两个西 红柿并在中间连接电 流计

无现象

Zn-Cu(两个西红柿没形 成闭合回路),不可组成 原电池

[归纳总结]通过以上实验探究、诱思探究、对比实验探究,得出以下结论:[板书] 一、原电池定义——把化学能直接转变为电能的装置。 二、原电池构成条件——“一液两极三连”

1、 两种活动性不同的材料(金属—金属、金属—非金属导体、金属—金属氧化物)作电极, 负极——较活泼金属, 正极——较不活泼金属(非金属导体、金属氧化物); 2、两个电极均插入电解质溶液中; 3、两极相连形成闭合电路。 三、原电池反应原理——较活泼金属(负极)失电子 ,发生氧化 反应,电子从负极流出,通过外电路 电子流向正极, 正极上发生还原反应 得电子。(电极判断) 2+ 电极反应: 负极(Zn):Zn ― 2 = Zn (氧化反应) + 正极(Cu):2H + 2 = H2↑(还原反应) 电池反应: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑

e e

Zn + 2H = Zn + H2↑
一般来说,凡能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池。 [练习](加深印象,促进智能发展) 1、下列装置中能产生电流的有___1、3、5、8、______

+

2+

2、铜片与锌片用导线连接后插入硫酸中,锌片( A、D ) A、发生氧化反应 B、发生还原反应 C、为正极 D、为负极 3、某金属能跟稀盐酸作用放出氢气,该金属与锌组成原电池时,锌为负极,该金属为( B )

A、Mg B、Fe C、Al D、Cu 4、将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸,另一组插入氢氧化钠溶液中,分别形成原电池。则在这两个原 电池中,正极分别为( A ) A、铝片、铜片 B、铜片、铝片 C、铝片、铝片 D、铜片、铜片 [布置作业]

【科学探究】原电池构成条件的探究 原电池构成条件的探究 [活动形式]学生分组实验 [实验类型]对比实验 [实验目的]使学生学会控制实验条件的方法 [实验用品]锌片、铜片、碳棒、铁片、稀硫酸、乙醇、硫酸铜溶液、硫酸锌溶液、导线、西红柿、电流计 [活动组织] 1、 组织学生自己设计对比实验; 2、 指导学生设计表格,整理实验信息并解释; 3、 活动总结、汇报。 表一 锌片(Zn) 稀硫酸 碳棒(C) 铜片(Cu) 稀硫酸 碳棒(C) 小结 实验现象 解释及化学方程式 电流计

表二 锌片(Zn) 稀硫酸 铁片(Fe) 锌片(Zn) 乙醇 铁片(Fe) 小结 表三 锌片(Zn) 稀硫酸 锌片(Zn)

实验现象

解释或写化学方程式

电流计

实验现象

解释或写化学方程式

锌片(Zn) 稀硫酸

铁片(Fe)

小结

表四 插 在 一 锌片(Zn) 个西红 柿中 铜片(Cu)

实验现象

解释或写化学方程式

插 在 两 锌片(Zn) 个西红 柿中 铜片(Cu)

电流计


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