化学鲁科版选修4化学反应原理13化学能转化为电能——电池时

1、第3节 化学能转化为电能电池知识与技能：通过对铜锌原电池的分析，了解原电池的工作原理，根据电流的方向判断原电池的正极和负极的方法，以及电池反应的概念；通过学习、了解常见化学电池的种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用；通过分析铜-铁接触处形成原电池的例子，理解金属腐蚀的电化学原理以及防护的原理。过程与方法：通过原电池装置的设计实验，培养学生动手、动脑的能力，以及分析、处理实验数据的能力；通过交流讨论，训练学生的思维能力，培养学生获取分析处理、归纳信息的能力。情感态度与价值观：通过学习，使学生从能量的角度比较深刻的了解化学学科学对人类的贡献，从而赞赏化学的作用。教学重点

2、：原电池的工作原理，写出简单的电极反应及电池反应，金属腐蚀的电化学原理以及据此而设计的防护原理。教学难点：原电池的工作原理，金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。课时安排：共五课时教学过程：第一课时【联想质疑】通过电解可以将化学能转化为电能，而通过原电池可以将化学能转化为电能。那么原电池是怎样将化学能转化为电能的呢？原电池的工作原理与电解的原理有什么异同呢？ 电池的重要性不言而喻，交通工具，人造卫星，平时我们用的手电等都需要。下面我们就以典型的原电池为例讨论电池化学电源的工作原理。【板书】第3节 化学能转化为电能电池【活动探究1】 将锌粉加入CuSO4溶液中，测量温度的变化，分析能量变化情况。【现象】

3、锌片溶解，表面产生了一层红色的固体物质，溶液颜色变浅，温度升高。【分析】发生的反应为：Zn Cu2 = Zn2 Cu在这个反应中，锌失电子，直接给了与它接触的铜离子。该反应失将化学能转化为了热能。【过渡】那么，我们能不能把这个反应的化学能转化为电能呢？下面我们来探究一下。【活动探究2】注意分析溶液中的阴阳离子的移向问题CuSO4溶液 G Zn Cu 如果锌粉加入CuSO4溶液的反应是放热反应，试设计试验将反应释放的能量转化为电能。【现象】（1）电流表指针发生偏转； （2）锌片溶解，其表面出现一层红色的固体物质； （3） CuSO4溶液颜色变浅； （4）铜表面也出现一层红色的固体物质； （5）溶

4、液温度略有升高。【分析】（1）（2）说明Zn失去电子变成Zn2+，故在锌片上发生的反应为： Zn Zn2+ + 2e （氧化反应） （3）（4）说明溶液中的Cu2+在铜片上得到电子变成Cu，故在铜片上发生的反应为： Cu2+ + 2e Cu （还原反应） （1）（2）（3）（4）说明化学能转化为电能【板书】一、原电池的工作原理1、原电池：通过氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置。【分析】（2）（5）说明了锌片不纯有少量的Cu2+直接在Zn的表面得到电子被还原，故有少量的化学能转化为热量释放出来。【提问】大家看看这个原电池，它由几个部分组成？【学生】回答。【总结并板书】 2、原电池的构成：（1

5、）自发的氧化还原反应（2）两个活泼性不同的电极 金属与金属 金属与非金属 金属与金属化合物 惰性电极（3）电解质溶液或熔融液（4）闭合电路 【提问】大家都知道，电池由正负极，那么如何判断电池的正负极呢？【交流讨论】学生交流，讨论【师生总结并板书】3、正负极的判断（1）负极：发生氧化反应的电极失去电子的电极，电流的流入极较活泼的电极阴离子移向负极常见溶解的电极（2）正极：发生还原反应的电极得到电子的电极，电流的流出极较不活泼的电极阳离子移向负极常见由气泡冒出或由金属析出的电极【观察思考】P21的双液原电池Zn Cu G 1mol/LZnSO4溶液 1mol/LCuSO4溶液 【现象】锌片溶解，铜

6、片表面有红色的固体物质析出，铜片质量增加。【分析】外电路：电子流向和得失电子的情况。 内电路：离子移动的方向【板书】4、原电池的电路 （1）外电路：电子流动的电路（+ 、 极)（2）内电路：离子移动的电路（阴、阳极）【比较】双液原电池比单液原电池的优点（由现象的比较到本质的比较）：（1）有利于最大程度的将能量转化为电能。（2）可以获得单纯的电极反应，便于分析电极过程。【过渡】接下来我们来看看原电池的电极方程式和总方程式的书写。书写方程式一般有两种情况。【板书】5、原电池的电极方程式和总方程式的书写 （1）没给总方程式 G Zn C 【举例】 CuSO4溶液【板书】判断正负极（根据定义（主要依据

7、）或金属的活泼性）写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）写出总方程式（电子守恒）【练习】将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入H2SO4和NaOH溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。【解答】MgAl稀H2SO4原电池：负极（Mg）：Mg = Mg2+ + 2e （氧化反应） 正极（Al）：2H+ + 2e= H2（还原反应）电池反应：Mg + 2H+ = Mg2+ + H2AlMgNaOH原电池：负极（Al）：2Al+8OH=2Al(OH)4+4H2O+6e（氧化反应） 正极（Mg）：6H2O+6e=3H2+6OH（还原反应）

8、 电池反应：2Al+2OH+2H2O=2Al(OH)4+3H2【板书】（2）给出总方程式【举例】甲烷燃料电池：CH4 + O2 + 2OH = CO32 + 3H2OCH4+O2H2OKOH溶液【板书】判断正负极（把总反应式拆成氧化反应和还原反应）写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）两式加，验总式注意：若只能写出较简单一极反应式，在遵循电子守恒的条件下，可将总反应式减去阳极反应式，即得另一极反应式【解答】正极好写：4H2O + 2O2 + 8e- 8OH-负极：CH4 + 10OH CO32- + 7H2O + 8e- （总正）说

9、明碱液的作用：消除CO2对CH4吸收的影响。重点强调：电解质溶液有时候也会参与电极的反应【小结】小结本节课的内容。【作业】P31 1【板书设计】第3节 化学能转化为电能电池一、原电池的工作原理1、原电池：通过氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置。2、原电池的构成：（1）自发的氧化还原反应（2）两个活泼性不同的电极金属与金属 金属与非金属 金属与金属化合物 惰性电极（3）电解质溶液或熔融液（4）闭合电路 3、正负极的判断（1）负极：发生氧化反应的电极失去电子的电极，电流的流入极较活泼的电极阴离子移向负极常见溶解的电极（2）正极：发生还原反应的电极得到电子的电极，电流的流出极较不活泼的电极阳离子移向负极常见由气泡冒出或由金属析出的电极4、原电池的电路 （1）外电路：电子流动的电路（+ 、 极)（2）内电路：离子移动的电路（阴、阳极）5、原电池的电极方程式和总方程式的书写（1）没给总方程式判断正负极（根据定义（主要依据）或金属的活泼性）写出电