6.1.2 化学反应与电能 教案2023－2024学年高一化学必修第二册

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 第二课时 化学反应与电能 学习目标: 1.通过实验探究学会认识化学能和电能之间转化的实质。 2.了解原电池的概念及工作原理和构成条件。 素养目标: 1.宏观辨识与微观探析：能辨识原电池正负极及实验现象，能借助动画探析原电池放电的微观原理； 2.科学探究与模型认知：借助原电池装置和原理的学习，体会化学能到电能的直接转化，提高模型认知能力，学习科学探究方法。 教学重、难点： 化学能转化为电能的装置特点及原理。 教学过程： 情境引入： 格林太太有一口整齐的牙齿，但其中有两颗假牙：一颗是黄金的——这是格林太太富有的象征；另一颗是不锈钢的——这是一次车祸留下的痕迹。但自从车祸后，她经常头疼，夜间失眠，心情烦躁……尽管吃了不少药物，但病症未有丝毫的减轻，你想知道她真正的病因吗？ 二、化学能与电能 任务(一)概述： 问题1.我国目前电能主要来自哪里 火力发电，其次是水力发电。 问题2.火力发电的原理是怎样的 其中，燃烧（氧化还原反应）是关键 问题3.火力发电能量转换过程是怎样的 如何利用氧化还原反应的电子转移产生电流？ 宏观辨识：实验现象 (1)锌片上有气泡产生，铜片上无气泡产生 (2)当用导线将锌片和铜片相连后，铜片上有气泡产生。 (3) 串联电流表后，电流表指针发生偏转，说明导线中有电流通过。 任务(二)原电池 问题1.什么是原电池 将化学能直接转变成电能的装置称为原电池 问题2.原电池的本质是什么 自发进行的氧化还原反应分别在正负两极上进行，电子通过导线转移形成电流。 问题3.怎么书写电极反应式 Zn片(负极)：Zn-2e-=Zn2+ Cu片(正极)：2H++2e-=H2↑ 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 微观探析：锌铜硫酸原电池原理 问题4.原电池工作原理是怎样的 问题5.怎么判断原电池的正、负极 负极：一般为活泼金属，e -流出，氧化反应，阴离子移向，一般不断溶解。 正极：一般为不活泼金属或石墨电极，e -流入，还原反应，阳离子移向，一般有气体放出(或金属析出) 问题6.原电池的构成条件有哪些 (1)存在一个自发进行的氧化还原反应；(2)有两个活泼性不同电极；( 3)电解质溶液；(4)形成闭合回路。 简易电池的制作 问题7.原电池有哪些应用—化学电池 (1)一次电池——锌锰电池 (2)二次电池： 有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电(化学能转化为电能)与充电(电能转化为化学能)的循环。这种电池属于二次电池。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。 发展中的燃料电池 燃料电池是一种燃料(如氢气、甲烷、乙醇等)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。当以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳。与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池的内部，而是从外部提供，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用。 燃料电池的供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领有广阔的应用前景。 化学与职业 电池研发人员 电池研发与生产、生活和军事等领域的发展密切相关。电池研发人员的工作包括电池构成材料的研制、电池性能的改进和应用的拓展等。以燃料电池为例，研发中需要研究电极、电解质等电池基本构成材料的性质和材料之间的相容性；研究不同类型的电池构成材料在不同用途时对温度、湿度等环境因素的适应性；还要研究使用什么样的电池材料使电池的容量更大；等等。这些研究工作关系着电池的效率、寿命、安全性、适用性和制造成本。在许多科研机构和生产企业中，都有具备着扎实的化学基础的研究人员从事电池研发工作。 学习评价： 1.下列关于右图所示装置的叙述，错误的是( )。 A.锌是负极，其质量逐渐减小 B.氢离子在铜表面被还原，产生气泡 C.电流从锌片经导线流向铜片 D.电子从锌片经导线流向铜片 2.在Zn – Cu原电池中，发现Zn片上也有H2产生，你认为主要原因是什么？若Zn是纯净的，会产生H2吗？ 3.若把Zn–Cu原电池装置改动如下能形成原电池吗？ 4.如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是（　　） A. B极为原电池的正极 B. A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸 C