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人教版高一化学必修二 第二章

化学反应与能量

第二节

化学能与电能

【教学题目】

第二节

化学能与电能 (第一课时) 【课标要求】

以原电池为例，认识化学能可以转化为电能；从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。体会提高燃料的燃烧效率，开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。

【教材分析】本节课是高中化学重要的内容，需要建立原电池的原理模型。是在学习氧化还原反应的基础上，从应用的角度再进一步学习，为今后学好金属的腐蚀与保护，电解原理等知识打下良好基础。

【学情分析】本节课的教学对象是高一学生，学生已经学习了氧化还原反应的相关知识，已经具有一定的思维能力，但是对于新知识需要的抽象思维能力还是不足的。对此情况，让学生能通过实验视频分析和动画演示，充分调动学生学习的兴趣。原电池的知识内容抽象，理论性强，概念易混淆，从能量转换和学科探究的角度开展教学，能够帮助学生掌握和理解所学知识。

【教学目标】

1、深入了解原电池的工作原理。对原电池的形成条件有更完整的认识。学会书写电极反应式和电池总反应。能根据反应设计简单的原电池。理解原电池原理和形成条件，探究实验过程，学会科学探究的方法。

2、参与分组实验，通过原电池的设计活动，感悟科学探究的思路和方法，进一步体会控制变量在科学探究中的应用。通过观察思考原电池原理和形成过程的实验，学习掌握相关知识和实验研究的方法。

3、通过设计原电池，激发学生学习兴趣，感受原电池原理应用于化学电源开发的关键作用。

【教学重点】原电池的原理和形成条件。

【教学难点】原电池的原理。

【教学课时】一课时

【教学方法】多媒体辅助教学，引导学生参与教学，总结、归纳。

【教学用品】

PPT课件、实验视频、学案。

【教学过程】

【引入】上一节课学习了化学能可以转化为热能.电器与电能在现代生活应用广泛，许多电器工作依赖于电池。本节课进一步学习化学能如何转化为电能。

1、明确课标要求,分解课程标准。

化学反应与能量转化：认识物质具有能量。知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。

探究实验：化学能转化为电能。

学习提示:（1）学习策略：注重实验事实、数据等证据素材，帮助自己转变偏差认识。开展概括关联、比较说明、推论预测、设计论证等活动。（2）学习活动：讨论原电池的工作原理，查阅不同种类电池的特点、性能与用途，调查新型能源的种类、来源及利用。

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学业要求:(1)能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。(2)能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。

2、病例分析，你能为她开一个药方吗？

【学生阅读】学案导学

。

P39-P40，对照学案完成自主学习。

【板书】一、一次能源与二次能源

1、一次能源：直接从自然界取得的能源。举例分析。

2、二次能源：一次能源经过加工、转换得到的能源。例如：电能（电力）是二次能源。

【设问】有哪些途径可以获得电能？

【板书】二、化学能与电能的相互转化

1、火力发电原理及过程：图例分析 2、燃烧的本质：氧化还原反应

3、氧化还原反应中能量变化的原因：电子转移引起化学键的重新组合，同时伴随着体系能量变化。

【学生活动】思考燃煤发电的优点和缺点？

优点：a.我国煤炭资源丰富,廉价方便；b.电能清洁安全,又快捷方便。

缺点：a.排出大量的温室效应气体；b.有废气可能导致酸雨；

c.废料废水；d.储量有限；e.能量转换效率低。

【温馨引导】什么样的化学反应才具备将化学能转化为电能的前提呢？请说明原因。

【过渡】考虑火力发电的利弊研究新的发电方式方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。

【分析归纳】

1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。

2、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。

3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。

4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。

5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。

【板书】4、原电池

【实验探究】分组进行探究实验

【实验探究一】：分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中,观察现象。

现 象

结

论

锌片

锌片不断溶解，锌片上有气泡

铜片

铜片上没有气泡

锌与稀H2SO4 能发生反应，铜与稀H2SO4 不发生反应

分析：锌片上有气泡,铜片上没有气泡。Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑

【实验探究二】再用导线把锌片和铜片连接起来，观察铜片上有无气泡产生？在导线中间接入一个电流表，观察电流表的指针是否偏转?

现 象

结

论

锌片

锌片不断溶解

铜片

铜片上有气泡产生

导线中有电流通过

电流表

指针发生偏转

[实验现象]：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指针发生偏转。

[实验结论]：导线中有电流通过

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【设问】根据所学的电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？你如何判定装置的正、负极？

【板书】负极：电子流出的电极，失去电子，发生氧化反应

正极：电子流入的电极，得到电子，发生还原反应

（1）定义：把化学能转变为电能的装置叫原电池。

分析：铜锌原电池，Zn-2e-=Zn2+ ，氧化反应；失e-,沿导线传递，有电流产生；

2H+2e=H2↑，还原反应；阴离子和阳离子移动方向分析。

【板书】电极反应 负极：Zn-2e-=Zn2+

（氧化反应） 正极

：2H++2e-=H2↑（还原反应） 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑(离子方程式） Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑（化学方程式）

(2)原电池工作原理：模型分析思考。电极名称确定和流向问题分析探究。

(3)原电池反应的本质：氧化还原反应。活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）。(即化学电池反应的本质) 【分析】原电池的电极（负氧正还）

【过渡】原电池通过使氧化还原反应分别在两极上发生来实现化学能转化为电能。

【板书】负极：（不同角度定义） 正极：（不同角度定义）

【思考】电极名称如何确定？

【探究活动】构成原电池应具备怎样的条件？P41科学探究、思考与交流（水果电池）

【探究实验】学生分组探究：构成原电池的条件分析探究。

【探究实验三】1、分别把铁片和铜片插入到稀H2SO4中,观察现象。

现 象

结

论

铁片

铁片不断溶解

铜片

铜片上有气泡产生

导线中有电流通过

电流表

指针发生偏转

+-2、分别把锌片和碳棒插入到稀H2SO4中,观察现象。

现 象

结

论

锌片

锌片不断溶解

碳棒

碳棒上有气泡产生

导线中有电流通过

电流表

指针发生偏转

3、分别把锌片和锌片插入到稀H2SO4中,观察现象。

现 象

结

论

锌片

锌片不断溶解

锌片

锌片不断溶解

导线中没有电流通过

电流表

指针不发生偏转

【探究实验四】1、把锌片和铜片插入蔗糖溶液或酒精等非电解质的溶液中,观察现象。

现 象

结

论

2、思考到插入稀盐酸中？

3 / 6 锌片

锌片不溶解

铜片

铜片上没有气泡产生

导线中没有电流通过

电流表

指针不发生偏转

现 象

结

论

锌片

锌片不断溶解

铜片

铜片上有气泡产生

导线中有电流通过

电流表

指针发生偏转

【探究实验五】把铜片和碳棒插入到稀硫酸中，观察现象。

现 象

结

论

现 象

结

论

锌片

锌片不溶解

铜片

铜片不溶解

碳棒

碳棒上没有气泡产生

导线中没有电流通过

铜片

铜片上没有气泡产生

导线中没有电流通过

电流表

指针不发生偏转

电流表

指针不发生偏转

【探究实验六】思考铜片和锌片插入到两个不同盛有稀硫酸的烧杯中？

【归纳整理】：形成条件一：通常用活泼性不同的两种材料作电极。负极：较活泼的金属；正极：较不活泼的金属或非金属（如石墨等）。

形成条件二：两极之间填充电解质溶液或熔融态的电解质。形成条件三：必须存在自发的氧化还原反应。形成条件四：必须形成闭合回路（两个电极相连或相接触）。

【板书】（4）构成原电池的条件：

①、通常用活泼性不同的两种材料作电极。

②、两极之间填充电解质溶液或熔融态的电解质。

③、必须存在自发的氧化还原反应。

④、必须形成闭合回路（两个电极相连或相接触）。

【课堂训练】

1.下列哪几个装置能形成原电池？

2、如图所示，组成的原电池：

（1）当电解质溶液为稀H2SO4时： Zn电极是____（填“正”或“负”）极，其电极反应为____________，该反应是________（填“氧化”或“还原”，下同）反应；Cu电极是____极，其电极反应为________________,该反应是____________反应。

（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极是________极，其电极反应为____________，该反应是________反应；Cu电极是________极，其电极反应为________________,该反应

_______________反应。

【讨论】原电池的正负极的判断方法？

【思考】下列装置能否实现化学能向电能的转化？如果不行，将如何改进使其形成原电池？

【分析拓展】盐桥：在U形管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。

归纳整理：改进的装置分析，盐桥的作用：使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极，使电流持续传导。Zn-2e-=Zn2+，Cu2++2e-=Cu；总反应：Zn+ Cu2+

＝ Zn2+ + Cu。原电池的氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行，与原电池装置本质上是完全相同的。

【思考】原电池原理有什么应用？举例分析。

【板书】三、原电池原理的主要应用：1.利用原电池原理设计化学电池；2.加快氧化还原反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；3.比较金属活动性的强弱；4.金属防护，即

4 / 6

将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。

【课堂练习】

1、一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu,该反应的的原电池正确组合是（ C ）

A B C D

正极

Zn Cu Cu Fe

负极

Cu Zn Zn Zn

电解质溶液

CuCl2

H2SO4

CuSO4

HCl

2、某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( B ) A.Mg B.Fe C.Al D.Cu 3、由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH( C ) A.不变 B.先变大后变小 C.逐渐变大 D.逐渐变小

4、在用锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中,经过一段时间工作后,下列说法中正确的是( C ) A、锌片是正极,铜片上有气泡产生 B、电流方向是从锌片流向铜片

C、溶液中硫酸的物质的量减小 D、电解液的PH保持不变 5、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( B ) A．a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b > d D．b > d > c > a 【课堂小结】本节课主要学习了化学能转化为电能的装置原电池，分析探究了原电池的工作原理，构成条件，电极的确定，电极反应式的书写和原电池原理的应用。

【课后作业】1、2、4 【板书设计】

第二节

化学能与电能

一、一次能源与二次能源

1、一次能源： 2、二次能源：

二、化学能与电能的相互转化

1、火力发电原理及过程：图例分析 2、燃烧的本质：氧化还原反应

3、氧化还原反应中能量变化的原因：电子转移引起化学键的重新组合，同时伴随着体

4、原电池

实验探究：分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中,观察现象。

[实验现象]：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指针发生偏转。

[实验结论]：导线中有电流通过

负极：电子流出的电极，失去电子，发生氧化反应

正极：电子流入的电极，得到电子，发生还原反应

（1）定义：把化学能转变为电能的装置叫原电池。

负极：Zn-2e-=Zn2+

（氧化反应） 正极

：2H++2e-=H2↑（还原反应）

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总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑(离子方程式） Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑（化学方程式）

(2)原电池工作原理：模型分析。电极名称确定和流向问题分析探究。

(3)原电池化学反应的本质：氧化还原反应。

原电池的电极：（负氧正还）

学生分组探究：构成原电池的条件分析探究。

（4）构成原电池的条件：

①、通常用活泼性不同的两种材料作电极。②、两极之间填充电解质溶液或熔融态的电解质。

③、必须存在自发的氧化还原反应。④、必须形成闭合回路（两个电极相连或相接触）。

三、原电池原理的主要应用：

1.利用原电池原理设计化学电池；

2.加快氧化还原反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；

3.比较金属活动性的强弱；

4.金属防护，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。

【教学反思】

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