原电池教学设计 (2).doc

《原电池教学设计 (2).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原电池教学设计 (2).doc（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

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。

2、教学重点：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：共三课时教学过程：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

3、况。【现象】锌粉溶解，有红色的固体物质析出，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】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）溶液温度略有升高。【分析】（1）

4、（2）说明Zn失去电子变成Zn2+，故在锌片上发生的反应为： Zn2e Zn2+ （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】这一原电池能否用作电源长期使用？ 用做电源，效率低，时间稍长电流就很快减弱，不适合实际应用Zn Cu G 【观察思考】P 21

5、页的双液原电池 1mol/LZnSO4溶液 1mol/LCuSO4溶液 【现象】锌片溶解，铜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（2）内电路：离子移动的电路【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。【讨论】1原电池中电子从哪里来，到哪里去？2在锌片和铜片表面分别发生了哪些变化？3. 电池的正极和负极分别是什么？判断依据是什么？溶液中有哪些看不见的动作？【总结】

6、负极失去电子形成金属阳离子进入溶液发生氧化反应；正极，溶液中的阳离子在正极板上得到电子通常形成单质或有气泡产生，发生还原反应。电子由负极流出流入正极。【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的书写 G Zn C 【举例】 CuSO4溶液【板书】判断正负极 写出电解反应式 负极: Mne- Mn+ 正极： 在酸溶液中: 2H+ + 2e- H2 在含不活泼金属阳离子的盐溶液中:例如： Cu2+ + 2e- Cu 或 Ag+ + e- Ag 检查正负极电子守恒【练习】判断下列原电池正负极，写出电极反应式和电池反应式稀硫酸C

7、FeACuZn硫酸铜溶液负极（ ） _正极（ ） _电池反应： _【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、负极失去电子形成金属阳离子进入溶液发生氧化反应；正极，溶液中的阳离子在正极板 上得到电子通常形成单质或有气泡产生，发生还原反应。电子由负极流出流入正极。3、原电池的电极方程式的书写判断正负极写出电解反应式检查 正负极的是电子守恒第二课时【复习提问】1、构成原电池条件？原电池的工作原理？【引入新课】 原电池的缺点和实用电池的特点引入常见的化学电源可以分为以下几类。【板书

8、】二、化学电源 一次电池 放电时原电池反应（一）分类 二次电池（可充电电池） 充电时电解池反应燃料电池【教师】下面我们来看看几种比较重要的化学电源，看看它们工作时所发生的反应。 【板书】（二）几种重要的电池【课件展示并讲解】1、锌锰干电池（1）酸性锌锰干电池A、结构：负极为包裹电解质氯化铵和氯化锌的锌壳、正极为石墨电极B、反应原理负极：Zn-2e Zn2+ 正极：2NH4+ + 2e 2NH3 + H2总方程式：Zn + 2NH4Cl = ZnCl2 + 2NH3 + H2C、缺点：新电池会发生自放电而使存放时间缩短、放电后电压下降较快等。（2）碱性锌锰干电池A、优点：克服了酸性锌锰干电池的缺

9、点B、结构：负极为锌粉、正极为石墨，正负极混在电解质中C、反应原理：负极：Zn + 2OH - 2e ZnO +H2O 正极：MnO2 +2H2O + 2e Mn(OH)2+2OH总方程式：Zn + MnO2 +2H2O = ZnO + Mn(OH)2【过渡】碱性锌锰干电池的制作工艺要求高，使用不太普及，使用比较普及的还是可充电电池铅蓄电池。下面我们来看看铅蓄电池的结构和工作原理【讲解】铅蓄电池是有很多个这样的电池串联而成的。Pb作负极，PbO2作正极。【板书】2、铅蓄电池放电时：负极：Pb + SO42 PbSO4 + 2e 正极：PbO2 + 4H+ + SO42 + 2e PbSO4 +

10、 2H2O总方程式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O【教师】充电时与放电时的反应正好相反，充电的目的要是在电池负极产生的PbSO4变成Pb，正极产生的PbSO4变成PbO2。由PbSO4变成Pb，Pb的化合价降低，要得到电子，接在电源的负极，由PbSO4变成PbO2，Pb的化合价升高，要失去到电子，接在电源的正极。【教师】综合起来的反应，看书上P24和P25。这种电池还有一个缺点，就是太重了，单位重量电极材料释放的电能小。下面我们看看一种新型的燃料电池。【板书】3、氢氧燃料电池酸性电解液： 正极：2H2 4e 4H+ 负极：O2 + 4H+ + 4e 2H2

11、O碱性或中性电解液：正极：2H2 + 4OH 4e 4H2O 负极：O2 + 2H2O + 4e 4OH【知识拓展】甲烷燃料电池和甲醇燃料电池【课堂练习】1.(2012南京模拟)关于铅蓄电池的说法正确的是()。A在放电时，正极发生的反应是 Pb(s)SO42(aq)2e=PbSO4(s)B在放电时，该电池的负极材料是铅板C在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)2e=Pb(s)SO42(aq)2、汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解液。总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbS

12、O4+2H2O（1）试写出放电时的正、负极反应式正极:_负极:_（2）试写出充电时的阳、阴极反应式阳极:_阴极:_【作业】P31 2 P33 8【板书设计】二、化学电源 一次电池 放电时原电池反应（一）分类 二次电池（可充电电池） 充电时电解池反应燃料电池（二）几种重要的电池1、锌锰干电池（1）酸性锌锰干电池负极：Zn Zn2+ + 2e 正极：2NH4+ + 2e 2NH3 + H2总方程式：Zn + 2NH4Cl = ZnCl2 + 2NH3 + H2（2）碱性锌锰干电池负极：Zn + 2OH ZnO +H2O + 2e 正极：MnO2 +2H2O + 2e Mn(OH)2+2OH总方程式

13、：Zn + MnO2 +2H2O = ZnO + Mn(OH)22、铅蓄电池放电时：负极：Pb + SO42 PbSO4 + 2e 正极：PbO2 + 4H+ + SO42 + 2e PbSO4 + 2H2O总方程式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O充电时：阴极（电池的负极）：PbSO4 + 2e Pb + SO42阳极（电池的正极）：PbSO4 + 2H2O PbO2 + 4H + SO42 + 2e总方程式：2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4 3、氢氧燃料电池碱性或中性电解液：正极：2H2 + 4OH 4H2O + 4e

14、 负极：O2 + 2H2O + 4e 4OH酸性电解液：正极：2H2 4H+ + 4e 负极：O2 + 4H+ + 4e 2H2O第三课时【引入新课】由于金属腐蚀而造成的损失非常严重，全世界每年都有大量的金属设备和金属材料都因腐蚀而报废，而由于材料腐蚀造成的事故损失则更为惨重。所以研究金属的腐蚀和防护的意义是不言而喻的。这节课我们就来看看这方面的内容。【板书】三、金属的腐蚀与防护【投影】金属的腐蚀照片。【学生】预习P27第2段。【板书】（一）金属腐蚀1、定义：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏。2、分类： 化学腐蚀 电化学腐蚀【提问】那么电化学腐蚀与化学腐蚀有什么不同呢？

15、大家思考一下。【投影】化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟周围物质（气体或溶液）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较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍【教师】化学腐蚀的例子在生活中也可以见到，比如：铜在高温下被空气中氧气氧化而变黑；轧钢时火红的钢锭表面脱落；做饭用的铁锅天长日久越用越薄等。【过渡】但是比较严重的还是金属因电化学作用而遭到的电化学腐蚀，下面同学们看看电化学腐蚀的原理。【学生】预习P27到P28倒数第2段。【教师】电化学腐蚀根据电解质溶液的酸碱性，一般分为两种腐蚀。首先我们看看第1种情况。【板书】（二）金属电化学腐蚀的原理 钢

16、铁的腐蚀【板书】1、析氢腐蚀（1）条件：较强的酸性（PH4.3）（2）原理：()2Fe 2Fe2+ + 4e (+ )O2 + 2H2O + 4e 4OH 总：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 白色不溶物4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = Fe2O3nH2O + (3n)H2O 红棕色不溶物 铁锈【强调】如何判断是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀呢？最主要的还是看电解质溶液的酸碱性。要抓住这一点，切记！【教师】下面我们来看看金属的防护，金属防护的原理主要还是依据金属腐蚀的原理。叫做“据腐蚀，来防护”！【学生】预习P29P30。【教师】举例在

17、日常生活中也可以看到很多金属防护的例子。【板书】（三）金属的防护措施1、改变金属的内部结构，使金属性质改变，成为合金。2、在金属表面覆盖一层保护层【提问】在港口，我们经常看到轮船靠船底的外壳处镶嵌着比较多的白色金属锌，那么这些锌是作什么用途呢？【学生】防止钢材腐蚀。【教师】对，它属于电化学保护法。【板书】3、电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。【教师】讲解原理（以锌铜硫酸铜，用锌铜电极电解硫酸铜为例）。【板书】（1）牺牲阳极的阴极保护法原电池原理 （2）外加电流的阴极保护法电解原理（3） 外加电源在金属表面形成保护膜 【练习】下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺

18、序是（ ） 【教师】防腐措施的效果由好到差的顺序如下：【板书】外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀【小结】小结本节课的内容。【作业】P32 4、5 P33 7【板书设计】三、金属的腐蚀与防护（一）金属腐蚀1、定义：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏。2、分类： 化学腐蚀 电化学腐蚀3、本质：金属失去电子被氧化成金属阳离子的过程。（二）金属电化学腐蚀的原理1、析氢腐蚀（1）条件：较强的酸性（PH4.3）（2）原理：()2Fe 2Fe2+ + 4e (+ )O2 + 2H2O + 4e 4OH 总：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 白色不溶物4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = Fe2O3nH2O + (3n)H2O 红棕色不溶物 铁锈（三）金属的防护措施1、改变金属的内部结构，使金属性质改变，成为合金。2、在金属表面覆盖一层保护层3、电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。（1）牺牲阳极的阴极保护法原电池原理（2）外加电流的阴极保护法电解原理（3）外加电源在金属表面形成保护膜 防腐措施的效果由好到差的顺序如下：外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀