人教版高一化学必修二第二章第二节化学能与电能 教案设计.docx
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人教版高一化学必修二第二章第二节化学能与电能教案设计
第三单元化学能与电能的转化
3-1化学能转化为电能
[学习目标]
认知目标:
1、学生理解原电池的反应原理;
2、使学生了解原电池的形成条件。
技能目标:
培养学生的实验设计技能、观察能力、动手能力及思维能力。
情感目标:
通过发现问题-----提出假设----验证假设----得出结论的实验探究活动,对学生进行科学态度、科学方法的教育。
[重点难点]
原电池的反应原理
[教学设计思路]
由于本节课的重点在于原电池的反应原理,因此,为了更好的达到教学目标,设想采用“启发引思-----探究深思-----归纳理思-----实践反思”的教学模式,通过上述四个环节组织教材内容及学生活动,这种模式从问题出发,经过实验探究得出结论。
[课时安排]2课时
[教学媒体]
实物投影仪、多媒体教学软件、实验仪器
[教学过程]
课时1化学能转化为电能1
[导入新课]学生列举电池的种类。
(由学生比较熟悉的内容导入新课,提出问题)
[提出问题]电池中的电流是怎样产生的。
[演示实验]水果电池:
在西红柿上插入锌片和铜片,串联上灵敏电流计,会出现什么现象呢?
这种现象说明什么?
[学生分析]指针偏转,说明电路里有电流通过。
(通过水果电池实验架设探求的桥梁,暗示学生思维发展的方向:
电池中电流的产生与电解质溶液有关系。
)
[提出问题]电池中电流与电解质溶液有什么关系,电流到底是怎样产生的呢?
[学生活动]同学们分组讨论,对电流的产生原因进行猜想,提出自己的想法。
[教师活动]参与学生讨论,引导学生讨论,得出电流产生原因的理论假设:
电极与电解质溶液之间发生了氧化还原反应,电子的定向移动形成了电流。
组织学生通过实验来验证假设。
(指出要注意的问题,要求学生规范操作,认真观察实验现象,同时要动脑思考:
为什么会产生这些现象)
[投影]实验步骤:
1、向盛有稀硫酸的烧杯中,分别插入锌片和铜片,观察并记录实验现象;
2、用导线将锌片和铜片相连,观察并记录实验现象;
3、在电路中串联上灵敏电流计,观察指针有无偏转;
4、用废干电池确定电流的方向与电流计指针偏转方向的关系。
[教师活动]巡视检查,关注学生的操作是否规范;连接是否正确;有无异常现象;实验的进度;答疑;参与学生讨论,提醒学生写实验记录,等等。
[讲授]教师与学生一起讨论实验现象及实验现象产生的原因。
[提出问题]
1、铜片上为什么会有气泡冒出?
2、锌片和铜片上分别发生什么反应?
3、锌片和铜片的质量有何变化?
4、电路中电子的流向,能量的变化。
学生阅读课本、讨论分析以上问题,得出原电池的原理及定义。
然后动画演示,让学生从微观的角度进一步理解原电池的反应原理。
[小节并板书]
原电池原理:
在锌电极(负极):
Zn-2e→Zn2+(氧化反应)
在铜电极(正极):
Zn-2e→Zn2+(还原反应)
反应总方程式Zn+2H+=Zn2++H2↑
电子流动方向:
电子流从原电池的负极经导线流向正极(而电流从原电池的正极经导线流向负极)
[巩固练习]
1、把硫酸溶液改为硫酸铜溶液,写出电极反应式及总反应式
2、写出总反应式为Fe+2Fe3+=3Fe2+原电池电极反应式,并画出装置图
课时2化学能转化为电能2
[复习]原电池原理
[探索实验]形成原电池的条件。
(分组实验)
实验一:
用Zn、Fe、Cu做电极,H2SO4做电解质溶液,能形成几个原电池?
正负极分别为什么?
实验二:
分别用Fe—塑料片、Fe—C、Cu—C、C—C做电极,H2SO4做电解质溶液,看是否能形成原电池?
实验三:
用Zn—Cu做电极,分别用酒精、NaOH、CuSO4做电解质溶液,看是否能形成原电池?
分析得到原电池的形成条件:
1、两极:
负极
:
比较活泼的金属(能与
电解质溶液发生氧化还原反应)
正极:
比较不活泼的金属或能导电的非金属
2、一线(两电极相互接触)
3、电解质溶液
[巩固练习]
1、下列各组物质按照原电池的方式连接,其中能产生电流的是:
A、锌片与锌片,稀硫酸溶液
B、铁片与铜片,酒精
C、铜片与银片,稀盐酸
D、铜片与银片,硝酸银溶液
2、今有X、Y、Z三种不同的金属片,将X和Y用导线连接后,同时浸入稀硫酸里,Y上有气泡冒出,若X和Z用导线连接,同时浸入稀硫酸里,X吸引溶液里的阳离子,这三种金属活动性顺序正确的是:
A、X>Y>ZB、X>Z>YC、Z>X>YD、Z>Y>X
3、在盛有水的烧杯中,铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝,使之平衡。
小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。
(1)片刻后可观察到的现象是:
A、铁圈和银圈左右摇摆不定;
B、保持平衡状态不变;
C、铁圈向下倾斜;
D、银圈向下倾斜。
(2)产生上述现象的原因是:
。
[小结]
原电池的形成条件
三、金属的腐蚀 (回顾化学1学过的相关内容) M-ne-=Mn+
[阅读]学生在教师指导下阅读教材相关内容
[投影]阅读要点:
1.什么是金属的腐蚀?
举例说明。
2.金属腐蚀的本质是什么?
3.由于金属接触的介质不同,一般金属的腐蚀可分为几种?
各是什么?
4.什么是化学腐蚀?
举例说明。
5.什么是电化学腐蚀?
6.在潮湿的空气里,钢铁制品的表面为什么会形成无数微小的原电池?
正、负极各是什么?
(学生讨论)
[讲述]在这些微小的原电池里,做负极的铁失去电子被氧化,钢铁表面的水吸收氧气得电子生成OH-,这样钢铁制品被慢慢腐蚀。
1.化学腐蚀
2.电化学腐蚀
钢铁在潮湿空气里腐蚀 负极:
Fe-2e-=Fe2+
正极:
2H2O+O2+4e-=4OH-
[小结投影]
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟氧化剂直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化的过程
较活泼的金属被氧化的过程
相互关系
化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生
[讲述]金属被腐蚀后,在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化,会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低,影响使用以至报废,甚至发生严重事故。
据估计,每年由于腐蚀而直接损耗的金属材料,约占金属年产量的10%。
因此防止金属腐蚀有很重要的意义。
金属的防护方法有多种,同学们在课下已做了充分的准备,下面请各组派代表发言。
[作业]
1、解剖一节干电池观察它的内部结构。
2、结合小学自然课本第六册《电从哪里来》,设计一节科技活动课方案。
[巩固练习]
相同条件下,纯锌粒和粗锌粒(含杂质)与同浓度的稀硫酸反应的速率一样吗?
为什么?
假如要求你设计实验来证明你的观点,你的实验方案是怎样的?
证据和结论又是什么?
[主板书设计]
一、原电池原理:
在锌电极(负极):
Zn-2e→Zn2+(氧化反应)
在铜电极(正极):
Zn-2e→Zn2+(还原反应)
反应总方程式Zn+2H+=Zn2++H2↑
电子流动方向:
电子流从原电池的负极经导线流向正极(而电流从原电池的正极经导线流向负极)
二、原电池的形成条件:
1、两极:
负极
:
比较活泼的金属(能与
电解质溶液发生氧化还原反应)
正极:
比较不活泼的金属或能导电的非金属
2、一线(两电极相互接触)
3、电解质溶液
三、金属的腐蚀
1.化学腐蚀
2.电化学腐蚀
钢铁在潮湿空气里腐蚀 负极:
Fe-2e-=Fe2+
正极:
2H2O+O2+4e-=4OH-
3-2化学电源
[教学目标]
[知识与技能]
了解常见的化学电源及其应用。
[过程与方法]
通过实践活动(实验),认识电池的重要,懂得区分一次和二次电池
[情感态度与价值观]
感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题,形成较为客观、正确的能源观,提高开发高能清洁燃料的意识。
[教学过程]
[实践活动]水果电池的制作
1.实验准备:
水果样品(柠檬、番茄、桔子、葡萄或其它水果)、金属(铁丝、铜丝、锌片或铝片)、石墨电极、电铃、灯泡、微安电流计、导线若干、小刀、pH试纸
2.学生分小组活动
鼓励学生利用各种自备的水果、金属片制作电池,用微安电流计或耳机测试是否能产生电流,比较电流的大小。
若用小刀切开水果,使两个极板分离,观察电流是否消失,将水果重新合拢是否又产生电流?
探究其原因。
学生设计实验方案,教师参与活动并适时点拨、鼓励、引导。
[讨论与交流]
小组代表汇报说明实验结果,交流发现的问题与解决方法。
[总结与评价]
说明水果电池的构成,为什么可以产生电流。
[教师补充讲解]
电池在生活、工农业生产和科学技术等方面有广泛的用途,人们利用原电池原理,制作了多种电池,制作了多种电池,如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等,以满足不同的需要。
二、化学电源
依据原电池的反应原理,人们发明并制造了多种多样的化学电源。
化学电源有一次电池与二次电池之分。
各种干电池是一次电池,用过之后不能复原。
蓄电池是二次电池,在充电后能继续多次使用。
化学电源的能量转化率是燃料燃烧所不可比拟的。
化学电源不仅在生活中得到了广泛的应用,而且在高科技领域乃至航天技术中也是不可或缺的。
请结合生活经验和自己的了解,请同学们说说你所知道的电池的用途。
[投影]各种电池(学生分别述说电池的用途)
1.干电池2.铅蓄电池
[展示]干电池和铅蓄电池实物。
(由学生和教师分别讲述这两种电池的构造和用途)
[阅读]课本中3.锂电池4.新型燃料电池(由学生自学完成)
[讲述]生活经验告诉我们,有些金属制品在使用一段时间以后,会失去表面的光泽,严重的会变得锈迹斑斑影响使用,尤其是钢铁制品,在潮湿的空气里,很容易生锈,这实际上是一种被叫做金属腐蚀的现象。
下一个问题,我们就要研究一下这个现象。
[讨论发言]
[讲述](教师最后总结。
)
[作业]课后习题、课课练
[主板书设计]
一、制作水果电池
二、化学电源
1.干电池
2.铅蓄电池
3.锂电池
4.新型燃料电池(写出电极反应式及总反应式)
3-3电能转变为化学能
[教学目标]
[知识与技能]
1.通过实验探究,认识电能也可以转化为化学能,初步认识电解池反应的原理。
2.了解常见电解池的应用。
[过程与方法]
1.通过电能转化为化学能的实例——电解和电镀的教学活动,了解电解和电镀的重要应用。
[情感态度与价值观]
通过对电解、电镀的了解,认识到化学在工业生产及社会发展中的重要作用,从而增强学科兴趣。
[课时安排]1.5课时
[课时安排]信息技术整合
课时1
教学过程
[创设学习情景]
电解水能够制得氢气和氧气,电解食盐水能够制取烧碱、氢气和氯气,用于制造日常生活中各种铝制品的铝,是通过电解氧化铝获得的。
电流怎样使水、食盐水、氧化铝发生氧化还原反应,转化为各种产物呢?
[实验探究活动]在教师指导下,让学生用下图所示简易电解装置进行电解实验,并交流讨论实验结果。
1.取一段棉线约2厘米,置于大片玻璃片上,用3滴食盐水将整根棉线润湿,然后在其左右两边各加数滴食盐水溶液。
两端再各加入1滴酚酞试液。
2.将两只鳄鱼夹分别夹住棉线两端,用导线把鳄鱼夹分别与电源(两节2号干电池)相连。
约15-20秒后,观察发生的现象,并做好记录。
3.在没有显示红色的一端滴入一滴碘化钾淀粉溶液,观察发生的现象,并做好记录。
观察到的现象
实验1
实验2
实验3
学生依据实验结果,汇报如下现象:
实验1--食盐水滴加酚酞试液没有颜色变化;
实验2--跟电源负极相联的一端溶液呈红色,并有细微气泡产生,说明氢氧根离子浓度增大。
实验3--跟电源正极相联的一端溶液显蓝色,声明有氯气产生。
[教师补充讲解]
我们可以依据大家的实验探究结果来分析电解反应的原理:
一、电解反应
1.电解池与电解
电解池由电源、阴极、阳极和电解质溶液各部分。
跟电源负极相联接的电极称为阴极,在阴极有过剩的负电荷;跟电源正极相联接的一极
称为阳极,在阳极有过剩的正电荷。
在食盐水溶液中存在大量的Na+和Cl-,还有微量的H+和OH-。
当接通电源时,带正电荷的Na+和H+向阴极定向移动,带负电荷的Cl-和OH-向阳极定向移动。
在阴极,由于H+比Na+易得电子,H+得电子发生还原反应:
2H++2e—=H2↑
在阴极区域由于H+发生还原反应成为H2逸出,溶液中OH—浓度大于H+溶度,溶液显碱性,使酚酞显红色。
在阳极,由于Cl—比OH—易失电子,Cl—失电子生氧化反应:
2Cl—-2e—=Cl2↑
在阳极区域由于Cl—发生氧化反应(2Cl—-2e—=Cl2)成为Cl2。
Cl2和碘化钾反应生成碘(Cl2+2KI=2KCl+I2),碘遇淀粉变蓝色。
总之,由于在阴极生成氢气,在阳极生成氯气,没有参加氧化还原反应的Na+和OH—形成氢氧化钠溶液,这就是我们已学的电解食盐水反应的基本原理。
电解食盐水反应的化学方程式为:
2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑
阴极产物阳极产物
[实验观察]用石墨做电极,电解U型管中的氯化铜溶液,在阴极和阳极各发生什么样的变化?
[交流与讨论]试分析氯化铜溶液电解发生的反应,写出电解反应的化学方程式。
学生分析:
在氯化铜溶液中,存在Cu2+和Cl—,接通电源后,阴极周围的Cu2+得电子发生还原反应:
Cu2++2e=Cu;在阳极Cl—失电子发生氧化反应:
2Cl—-2e—=Cl2↑。
在这一电解过程中,水中电离的H+和OH-。
都没有被氧化或还原。
所以电解的化学方程式为:
CuCl2电解Cu+Cl2↑
阴极产物阳极产物
[归纳与小结]
通过我们的分析,可以知道,电解反应是电解质溶液在电流的作用下,在电极上发生的氧化还原反应,得到电解产物,电能转化为化学能。
2.电解反应是电流作用下发生的氧化还原反应,电解过程电能转化为化学能。
请大家通过下表把已学的一些电解实例进行归纳。
实例
电极反应
阴极产物
阳极产物
化学方程式
电解CuCl2溶液
阳极发生反应;
阴极发生反应。
铜
氯气
CuCl2电解Cu+Cl2↑
电解食盐水
烧碱、氢气
氯气
2NaCl+2H2电解2NaOH+H2↑+Cl2↑
电解水
氢气
氧气
2H2O电解2H2↑+O2↑
[观看影像资料]电解原理的应用:
电解饱和食盐水、氯碱工业;铜的电解精炼。
[交流与讨论]用硫酸铜溶液做电解质,用含有锌、金、银等金属杂质的粗铜板与电源正极连接做阳极,用纯的铜簿片和电源负极连接做阴极,进行电解反应时,纯的铜簿片在电极上“长大”得到纯度很大的精铜板,相反粗铜板“瘦身”变少,这是为什么?
能分析发生的变化吗?
[归纳与小结]
进行电解时,在阳极,粗铜板上的Cu失去电子被氧化:
Cu-2e=Cu2+,进入溶液;(粗铜板“瘦身”变小);
在阴极,Cu2+在纯的铜簿片得电子发生还原反应:
Cu2++2e—=Cu(纯的铜簿片变大)。
所以,当电路中通过电流时,阳极上的粗铜不断溶解,阴极上不断析出铜,这样得到的精铜又叫做电解铜,其纯度大于99.9%。
这就是工业上铜电解精练的基本原理。
课时2
二、电解反应的应用
1.铜的电解精练
[交流与讨论]如果以上电解精炼的装置改为以下装置(用一个铁器件做阴极,用铜板做阳极,仍用硫酸铜溶液为电解质),进行电解,会发生什么样的变化呢?
接通电源时:
在阳极Cu失电子被氧化而进入溶液:
Cu-2e—=Cu2+;
在铁阴极Cu2+得电子还原为铜:
Cu2++2e—=Cu,镀在铁器件上。
[归纳与小结]
2.电镀
利用电解的方法把一层薄金属覆盖在一件物品表面的过程叫做电镀。
电镀的作用是防止物品受侵蚀或使物品外表更美观。
在电镀过程中,把清洁后的待镀物品作为阴极,拟镀金属作为阳极,以含有拟镀金属阳离子的溶液作为电解质。
3.电解法制金属
[作业]1.书写电解水、氯化铜、饱和食盐水的电极反应式
2.课后作业、课课练
[主板书设计]
一、电解反应
1.电解池与电解
电解氯化铜:
阳极:
2Cl—-2e—=Cl2↑(Cl—失电子生氧化反应)
阴极:
Cu2++2e=Cu(Cu2+得电子发生还原反应)
电解的化学方程式为:
CuCl2电解Cu+Cl2↑
阴极产物阳极产物
二、电解反应的应用
1.铜的电解精练
2.电镀
3.电解法制金属