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1、化学能与电能制作人：刘集中学 吴拉马加 教材分析本节内容是电化学中的重要知识。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。第一课时的主要内容有：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。原电池原理和组成条件是本节课的重点，原电池原理是本节课的难点。教材设置了大量的探究教学素材，富有深刻的探究教学思想内涵。首先，新课引入的两个演示实验为探究教学创设了问题情景，当学生观察到“铜片上产生气泡”这一反常的实验现象，就会情不自禁地提出一系列问题，产生强烈的探索欲望，并提出各种各样的假设；紧接着，通过（4-15）演示实验为学生提供“实证性”材料，学生根据实验现象，经过严密的逻辑推理，得出相关结论
2、；当学生理解原电池的原理后，教材又设置了一个讨论题，让学生自己归纳“组成原电池的条件”。同时，课本后面的“家庭小实验-水果电池”，习题中的“用铜、银和硝酸溶液设计一个原电池”都是本课时探究教学内容的应用和延伸。 教学目标【知识与能力目标】1、了解化学能与电能的转化关系；2、初步了解原电池的工作原理；(3、了解能源的分类和常见化学电源；4、了解燃料电池的工作原理。【过程与方法目标】1、通过经历假设与猜想、设计方案、进行实验、总结解释实验现象、得出结论、应用结论解决问题的过程，学习科学探究的方法，提高科学探究能力；2、通过分组实验培养观察能力与分析思维能力，提高与他人交流、合作的能力。【情感态度价
3、值观目标】1、通过对我国电力状况的探讨和火力发电利弊分析及电池的开发，树立能源观、环保观、转化观， 增强社会使命感；2、通过原电池实验设计体会到科学探究的艰辛与喜悦，以及化学在生活中的巨大实用价值，进一步激发学习化学的兴趣和信心。 教学重难点【教学重点】1、初步了解原电池的工作原理；2、实验探究的基础上认识原电池的组成及应用。【教学难点】通过实验探究从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。 课前准备 多媒体、烧杯、导线、电流表、铜片、锌片、石墨棒、稀硫酸。 课时安排2课时 教学过程【导入】从前面的学习中，我们已经知道化学反应的过程中会产生能量的变化，如化学能转化为热能。化学能和电能之间是如何
4、转化的呢？在我国，电能主要来源是什么呢？【教师讲解】能源和化学能转化为电能1、能源的分类分类定义实例一次能源直接从自然界取得的能源流水、风力、化石能源、天然铀矿等二次能源一次能源经过加工、转换得到的能源电力、蒸汽等其中电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源。2、火力发电燃煤发电的能量转化过程化学能热能机械能电能转化过程的关键是燃烧，燃烧一定是氧化还原反应(本质是电子的转移)。3、原电池(1)概念：把化学能转变为电能的装置。(2)工作原理(以铜锌稀硫酸原电池为例)：电极材料电极名称电子转移电极反应式反应类型锌负极电子流出Zn2e=Zn2氧化反应铜正极电子流入2H2e=H2还原
5、反应总离子反应式Zn2H=Zn2H2(3)电子的流向：电子由负极经导线流向正极。反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。【学生活动】探究 原电池反应的实验探究装置实验现象实验结论铜片上无气泡铜与稀硫酸不反应锌片上有气泡锌与稀硫酸反应铜片上有气泡，锌片溶解，电流表指针偏转该装置将化学能转化为电能【认知升华】升华1原电池的工作原理升华2原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应的速率原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。(2)比较金属活泼性强弱一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。注意：在判断原电池正负极时
6、，不要只根据金属活动性的相对强弱还要考虑电解质溶液的特点。MgAl和稀盐酸构成的原电池中，Mg作负极，Al作正极；而若把稀盐酸换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。)AlCu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换为浓硝酸，Cu作负极。(3)设计原电池依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。示例：FeCuSO4=CuFeSO4为例。【课堂练习】题组1原电池的构成与工作原理1、下列装置中，能构成原电池的是()A、只有甲B、只有乙C、只有丙D、除乙均可以【解析】甲装置不
7、能构成闭合回路，乙装置两极材料相同，丁装置酒精不是电解质溶液，只有丙装置具备原电池的构成条件，故选C。【答案】C2、如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下：Zn为正极，Cu为负极。H向负极移动。电子流动方向，从Zn经外电路流向Cu。Cu极上有H2产生。若有1 mol电子流过导线，则产生H2为0.5 mol正极的电极反应式为Zn2e=Zn2。描述合理的是()A、B、C、D、【解析】在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu作正极，电子由Zn流出经导线流向Cu片，负极反应为Zn2e=Zn2，正极反应为2H2e=H2，故每转移1 mol电子时，产生H2 0.5 mol
8、，在溶液中H向正极移动，SO向负极移动，故错误，正确。【答案】B【题后归纳】原电池正、负极的判断题组2原电池原理的应用3、有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增大b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是() A、abcdB、bcdaC、dabcD、abdc【解析】装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三形成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电
9、流从a极流向d极，则电子是从d极流向a极，知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为dabc。【答案】C4、某原电池总反应离子方程式为2Fe3Fe=3Fe2，不能实现该反应的原电池是()A、正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液B、正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C、正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D、正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液【解析】由2Fe3Fe=3Fe2得出负极反应式为Fe2e=Fe2，正极反应式为2Fe32e=2Fe2，可知负极材料为铁，正极材料为不比铁活泼的导体，电解质溶液中必须有Fe3。【答案】D【教
10、师讲解】化学电源简介1、干电池最早使用的化学电池是锌锰电池，它是一种一次性电池，放完电后不能再使用。(1)锌锰电池(2)碱性锌锰电池：将锌锰干电池中的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上作了改进。2、充电电池充电电池又称二次电池，它在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。(1)铅蓄电池：正极材料为PbO2，负极材料为Pb，电解质为稀硫酸。(2)镍镉电池：正极材料为NiO(OH)，负极材料为Cd，电解质为KOH。(3)碱金属中的Li是最轻的金属，活泼性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。3、燃料电池(1)燃料电池是通过燃料与
11、氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：负极：2H24OH4e=4H2O(氧化反应)；正极：O22H2O4e=4OH(还原反应)总反应：2H2O2=2H2O教材整理化学电源简介1、干电池最早使用的化学电池是锌锰电池，它是一种一次性电池，放完电后不能再使用。(1)锌锰电池(2)碱性锌锰电池：将锌锰干电池中的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上
12、作了改进。2、充电电池充电电池又称二次电池，它在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。(1)铅蓄电池：正极材料为PbO2，负极材料为Pb，电解质为稀硫酸。(2)镍镉电池：正极材料为NiO(OH)，负极材料为Cd，电解质为KOH。(3)碱金属中的Li是最轻的金属，活泼性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。3、燃料电池(1)燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而
13、是由外设装备提供燃料和氧化剂等。(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：负极：2H24OH4e=4H2O(氧化反应)正极：O22H2O4e=4OH(还原反应)总反应：2H2O2=2H2O【课堂练习】常见化学电源的构成和基本原理分析1、右图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法中不正确的是()A、电池内部含有电解质B、锌是负极，碳棒是正极C、电池用完后可埋入土壤D、锌锰干电池是一次性电池【解析】锌锰干电池是一次性电池，负极材料是Zn，正极材料是碳棒，电解质是NH4Cl。因为废电池中含有多种重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃对生态环境和公众健康危害很大，所以应该
14、对废电池进行集中处理，不能埋入土壤。【答案】C2、燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是() A、a极是负极，该电极上发生氧化反应B、b极反应是O24OH4e=2H2OC、总反应方程式为2H2O2=2H2OD、氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源【解析】A项，a极通H2为负极，电极反应为2H24OH4e=4H2O，发生氧化反应；B项，b极通O2为正极，电极反应为O22H2O4e=4OH，B项不正确；C项，正、负极电极反应式相加得总反应为2H2O2=2H2O；D项，氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源。【答案】B【作业布置】 教学反思略。
