《化学能与电能》第1课时（必修2）教案

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第二章　第二节《化学能与电能》第1课时（必修2）

教

学

目

的

知识

与

技能

学生通过实验探究，认识化学能可以转化为电能，认识原电池的结构和工作原理，初步认识电极反应式及原电池反应方程式的书写。学会判断原电池的正、负极。





过程

与

方法

1.实验探究法

2.利用多媒体将微观、抽象的理论转为具体、直观的形象。





情感

态度

价值观

1.培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学态度，训练科学的学习方法；

2.渗透环境保护意识能力目标，培养学生探究式的思维能力、自学能力和动手能力及发现问题、分析问题和解决问题的能力。



重 点

初步认识原电池概念、原理、组成及应用。



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及原电池的构成条件。



知

识

结

构

与

板

书

设

计

第二节化学能与电能

一、原电池

1、.概念：将化学能转化成电能的装置称为原电池

2、电极反应：（负极）锌片：Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应)

（正极）铜片：2H++2e-=H2↑ (还原反应)

原电池总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ (氧化还原反应)

3、电子方向:由负极经导线流到正极

电流方向: 由正极经导线流到负极

4、实质：氧化还原反应分开在两极进行，还原剂所失去的电子通过导线转移到氧化剂，电子的定向移动从而产生电流。

二、构成原电池的条件:

1.自发进行的氧化还原反应

2.有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体如碳棒）做电极。

3.两极材料均插入电解质溶液中。（一般负极与电解质发生氧化还原反应）

4.两极相连形成闭合回路。

三、原电池正负极判断（此内容不适合在教学过程中展开）

1.由组成原电池的两极材料判断；

2.根据电流方向或电子流动方向判断；

3.根据原电池两极发生的变化来判断；

4.电极反应现象．



教学过程



［引入］电能是现代化社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源。在前面的学习中，我们已经知道了化学能可以转化为热能。那么，物质中的化学能在什么条件下能够转化为电能呢？今天我们就来一同学习。

［学生活动］阅读Ｐ39资料卡片，了解一次能源，二次能源的含义。看Ｐ39图２-6、P40图2-7

［思考与交流］在生活和学习中，还有哪些需要使用电池的产品或器具？各使用什么电池？

［学生活动］引领学生积极回答。

［讲］目前我国的电能主要来源与火力发电，化石燃料的燃烧，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发动机发电。整个过程就是一个从化学能－热能－机械能－电能的一个能量转移的过程。这个过程中化石燃料的燃烧会产生SO2和氮氧化物，污染环境，而且能量在转移的过程中会有大量的损耗。

［提疑］能否将化学能直接转变为电能供我们使用呢？

［学生活动］阅读P40第一、二段，看P40图2-8。

[分析]火力发电体系中的各种要素。

1.电力在当今社会的应用和作用。

2.我国目前和未来发电总量构成。

3.火电站工作原理分析。

4.火力发电利弊分析。

[板书]一、化学能与电能的相互转化

（一）火力发电工作原理

[思考与交流]

燃烧的氧化还原反应本质是什么？

在怎样的条件下可以实现化学能和电能之间的转变？

[板书]（二）燃烧的氧化还原反应本质

[分析]引出本节课的中心意图：化学能与电能转变。氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子转移的过程，电子转移引起化学键的重新组合，伴随着体系能量的变化。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化为电能。要使氧化还原反应释放的能量不通过热能而直接转化为电能，把可产生的电能以化学能的形式储存起来，就要设计一种装置，使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。

［提出假设］火电中涉及的燃烧，无外乎就是一个氧化还原反应，在氧化剂和还原剂中电子进行转移，同时释放能量。若想使氧化还原反应释放的能量直接转变为电能，那么我们需要设计一个什么样的装置呢？

［学生活动］思考、讨论。（可能学生不能设计，但可以引导学生联系电学知识，激发学生思考）

[思考与交流]

1.能否将化学能直接转化为电能，高效利用燃料、不浪费能源、开发出高能清洁燃料？

2.怎样实现将氧化反应和还原反应拆开？

3.选择什么氧化剂和还原剂？

4.从物理电学角度考虑如何选择仪器、怎样组装？

[引导思考]能不能设计一个装置，使氧化还原反应在两个不同区域进行，使其中的电子发生定向转移，从而产生电流呢？

[交流] 学生尝试画出装置图，并与同伴交流

[实验探究]原电池原理探究

实验1：把一块锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯里。

实验2：用导线将锌片和铜片连接起来。

实验3：在导线中接入一个灵敏电流计。

[交流与讨论]（组织学生小组讨论并回答）

1、锌和稀H2SO4直接反应的实质是什么？

2、什么原因造成实验1和实验2中的现象的不同？

3、铜片与稀硫酸不反应，锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，为什么在铜片表面有气泡产生？你认为这种气体可能是什么？锌片和铜片上可能分别发生什么反应？如何证明？

4、灵敏电流计的指针发生偏转，偏向何方？你如何解释这一现象？

[实验设计一]将Zn片和Cu片分别插入稀H2SO4 中（不接触）

[设问]看到什么现象？原因是什么？

[学生回答]我们在锌片表面看见有气泡产生，而铜表面无明显现象。

因为锌可以与稀硫酸反应，而铜不行。

[实验设计二]将Zn片和Cu片用导线连接，同时插入稀H2SO4 中 (不接电流表)

[思考]看到什么现象？原因是什么？

[学生思考]积极思考。

[实验设计三]将Zn片和Cu片用导线连接(中间接电流表)插入稀H2SO4中。

[思考]看到什么现象？原因是什么？

[动画模拟]原电池的微观原理

[学生思考并回答]当我们用一根导线将锌和铜连接起来后，发现在铜表面迅速出现气泡，而锌表面无明显现象，同时电流表指针偏动，表明有电流产生。原因是由于锌比铜活泼，锌更容易失去电子，电子则从锌片通过导线运动到了铜片，使铜片表明呈现负电性，溶液中的带正电的氢离子，在静电力的作用下运动到了铜片，在其表面获得电子形成氢气，从铜片上溢出。

［学生活动］填写Ｐ41页表格，并自主阅读Ｐ41找到解释现象的原因。

［讲解］我们把这种将化学能转变为电能的装置叫做原电池，且可以定义电子流出的一端为电池的负极。

［板书］（三）原电池

1.概念：将化学能转化成电能的装置称为原电池

2.电极反应：（负极）锌片：Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应)

（正极）铜片：2H++2e-=H2↑ (还原反应)

原电池总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ (氧化还原反应)

3.电子方向：由负极经导线流到正极

电流方向：由正极经导线流到负极

4、实质：氧化还原反应分开在两极进行，还原剂所失去的电子通过导线转移到氧化剂，电子的定向移动从而产生电流。

［课堂练习］见ＰＰＴ

［提问］我们学习了原电池的工作原理，那么我们能否自行设计一个原电池呢？

［学生活动］Ｐ41科学探究，画出设计装置简图和完成表格.

［讲］通过实验设计，体会化学电池由几部分构成，它的组成条件是什么？

［学生活动］小组讨论并回答。

［教师归纳］结合我们刚才的实验探究过程和实验设计过程，要构成一个原电池首先要能自发进行氧化还原反应，这样才能够有电子的转移；其次是有两种活性不同的金属做电极，这样电子才能从一端流向另一端，定向移动形成电流；有电解质溶液；且两电极均要插入电解质溶液中，从而形成闭合回路。

［板书］二、构成原电池的条件:

1.自发进行的氧化还原反应

2.有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体如碳棒）做电极。

3.两极材料均插入电解质溶液中。（一般负极与电解质发生氧化还原反应）

4.两极相连形成闭合回路。

［课堂练习］见ＰＰＴ

［讲］反过来讲若我们一旦明确了电池的正负极，那么也就能确定了电子流动方向和电流流动方向。那么对于一个陌生的原电池，我们有哪些方法可以判断电池的正负极？

［思考与交流］请根据下列原电池正负构造特点，总结出如何判断原电池的正负极

［讲］由于负极为失电子的一端，因此作为负极的电极材料应该是比正极更为活泼的金属，而正极则为相对不活泼的金属或者非金属导体。

［板书］三、判断原电池正、负极的方法

1.由组成原电池的两极材料判断：

［讲］电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。金属由于失去电子变为离子而不断溶解，质量减少为负极；有气体产生,或质量增加或不变为正极

［板书］2.根据电流方向或电子流动方向判断；

3.根据原电池两极发生的变化来判断；

4.电极反应现象．

［课堂练习］见ＰＰＴ

[自我评价和反思]

1.过去所学的哪些知识对你在本节课的学习有所帮助？

2.你对原电池概念、工作原理、组成条件等知识掌握了吗？

3.在本节课的学习中你认为最有用的学习方法是什么？ 在实验探究过程中你学到了什么？

[课后作业]

1.课外实践活动：利用苹果、柑橘、柠檬等水果和旧的音乐贺卡（接通其扬声器可听到“沙沙”的电流声）尝试制作原电池。

2.上网查询，发展中的化学电源种类及应用。





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