化学反应与能量转化

化学反应与能量转化第三节

化学能转化为电能---原电池绥德中学：陈研原电池是高中化学鲁科版选修4的第一章中电化学部分的重要内容之一。本节内容是学生在必修2已学内容基础上的加深和延续，同时又为下一节学习化学电源做好知识储备，奠定基础，具有承上启下的作用但是从单液电池模型上升到双液电池模型，需要学生在知识和能力上进行一次较大的跨越。〖学情分析〗：已有基础：对原电池原理已有初步认识；具有一定的实验探究能力。局限认识：氧化剂和还原剂只有接触才可能发生氧化还原反应。发展方向：通过实验活动对原电池原理形成完整认识，提高解决问题的能力。〖教学目标：〗知识与技能：深入认识原电池工作原理及构成条件；能根据氧化还原反应设计双液原电池。过程与方法：通过学生自主实验探究过程，培养学生善于发现问题，分析问题，解决问题的科学探究方法。情感、态度与价值观：通过营造学生自主探究，合作交流，展示分享的学习氛围，培养勇于创新，积极实践、团结合作的科学精神和科学态度，体验自主获得知识的快乐。〖教学重、难点〗：重点：双液原电池的工作原理和构成条件难点：②根据氧化还原反应设计双液原电池。〖教法、学法的分析〗教法：本课主要采用了实验探究法，再结合问题探讨法、分析推理和比较归纳法等教学方法，同时合理地运用多媒体等辅助手段，便于达到预期的教学效果。学法：实验去观察、发现问题、交流讨论、展示分享、对比总结的过程中，完成单液电池模型上升到双液电池模型知识和能力上的跨越。〖教学过程〗：教师活动学生活动设计意图【导入新课】：联系生活，导入新课首先我是以图片的方式展示生活中的化学电池，小到电子表中的纽扣电池，大到航天航空领域的燃料电池，让学生感悟到化学电池的重要性，从而导入新课学生感悟，原电池的重要性直接导入，让学生明确本节学习目标学习目标:1、掌握双液原电池的工作原理和构成条件2、②能根据氧化还原反应设计双液原电池。学生默读、体会让学生明确学习任务，实时的对照、判断自己的学习程度。提纲一：如何将反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu中得化学能转化为电能？请画出实验装置图，并简述电极反应，实验现象，工作原理学生绘制，口述重在让学生回顾旧知识，便于后面学习的顺利进行【实验探究】1：请根据反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计一个原电池，并进行实验。学生思考后动手实验，简述预期现象之外的现象培养学生动手实践能力和观察实验的能力【问题一】：锌失去的电子是否全部经导线流向铜电极(正极)?【教师在学生发言后总结】：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液中有Cu2+在锌片表面被直接还原，一旦有少量铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出。【问题二】：随着锌极上沉积物增厚，会产生什么后果？这样的原电池能用作电源吗?【结论】此原电池电流不稳，化学能转换电能的效率不高。学生观察实验中现象，，注意负极锌片上的变化，电流表指针的变化，尝试归纳出：锌片上也吸出铜，电流表指针慢慢往零点靠近，电流不稳定使向外输出的电流强度减弱，当锌片表面完全被铜覆盖后，反应终止了，也就没有电流产生。（电流衰减较快，原电池反应的能量转换效率不高）提高学生的实验观察能力，发现问题能力，语言表述能力【问题三】作为原电池，其功能就是要将化学能转换成电能，上述实验中负极上的变化势必影响原电池的供电效率。思考如何提高原电池的效率，得到持续稳定的电流？（学生讨论）设计方案学生读课本，自学后思考后交流生1：将氧化反应，还原反应分池进行生2：锌与硫酸铜不接触能反应吗？生3:分再两池中中间用导线连接生4：导线中只能自由电子通过，离子不能通过，形不成闭回路生5：搭盐桥充分调动学生的思维，激发学习热情【实验探究2】教师演示，展示盐桥，在原有实验基础上按学生提出的方案进行实验，实验现象：【动画模拟】带盐桥的锌铜原电池提纲二：盐桥的作用是什么？改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？☆盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液。☆盐桥的作用：使连接的两溶液保持电中性，氧化还原反应得以继续进行。实验中电流表指针偏转并稳定，获得了持续稳定的电流有盐桥存在电流表指针偏移,即有电流通过电路，取出盐桥，电流计指针即回零点——无电流。观察动画演示后学生很容易得出盐桥的作用感受自己的思维得到验证后喜悦，感悟实验的魅力提升语言表达能力【归纳总结】双池原电池的工作原理，正负极电极反应的书写外电路：电子由Zn(负极)流向Cu(正极)；内电路：通过阴阳离子的定向移动形成内电路；K+向Cu电极定向移动；Cl-向Zn电极定向移动。半反应锌半电池：负极：Zn-2e-=Zn2+，失电子，发生氧化反应,现象：锌电极不断溶解铜半电池：正极：Cu2++2e-=Cu，得电子，发生还原反应,现象：铜电极表面有铜析出总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu4.原电池电路的形成（在此锌铜原电池中）外电路：电子由Zn(负极)流向Cu(正极)；内电路：通过阴阳离子的定向移动形成内电路；K+向Cu电极定向移动；Cl-向Zn电极定向移动。【思考与讨论】两个实验对比:1、改进后的装置为什么锌失去的电子全部经导线流入铜极（正极）？2、你认为哪一个装置更好一些，为什么？（第二套装置的电子完全通过外电路流向正极，效率更高，电流更稳定；而第一套装置锌与硫酸铜本身会反应一部分，流出的电子减少，电流在较短时间内就会衰减，效率降低。）突出双池原电池的优点，为后面练习做好铺垫【课堂小结】：你对原电池有了哪些新的认识？本节课的收获：让学生思考与交流【课堂练习】 1.铜锌原电池(如下图)工作时,下列叙述正确的是()A.正极反应为Zn-2e-==Zn2+B.电池反应为Zn+Cu2+==Zn2++CuC.在外电路中,电子从正极流向负极D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液CuZnH2SO4A根据上述原理,为获得较长时间的稳定电流,如何将必修2中由“Zn-稀HCuZnH2SO4A直选，课堂知识再现思考交流考察原理，电极反应能力的考察，知识的迁移应用板书设计一、原电池1、定义：化