魯科版選修四《化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池》教案2

1、最新魯科版選修四化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電池教案 2電池教一、教學(xué)目標(biāo)1 .體驗(yàn)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過程2 .金屬的電化學(xué)腐蝕3 .電極反應(yīng)式的寫法二、教學(xué)重點(diǎn)初步認(rèn)識原電池概念、原理、組成及應(yīng)用。電極反,應(yīng)式的寫法。三、教學(xué)難點(diǎn)通過對原電池實(shí)驗(yàn)的研究 ，引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價.值。四、教學(xué)過程【引入】電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛，使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱電力。例如，日常生活中使用的手提電腦、手機(jī)、相機(jī)、攝像機(jī)這一切都依賴于電池的應(yīng)用。那 么，電池是怎樣把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪兀课覀冞@節(jié)課來一起復(fù)習(xí)一下有關(guān)原電池的相關(guān)內(nèi)容。試驗(yàn)探究

2、：銅片、鋅片、硫酸都是同學(xué)們很熟悉的物質(zhì)，利用這三種物質(zhì)我們再現(xiàn)了1799年意大利物理學(xué)家-伏打留給我們的歷史閃光點(diǎn)！【實(shí)驗(yàn)探究】（銅鋅原電池）實(shí) 驗(yàn) 步 驟現(xiàn)象1、鋅片插入稀硫酸2、銅片插入稀硫酸3、鋅片和銅片上端連接在一起插入稀硫【問題探究】1、鋅片和銅片分別插入稀硫酸中有什么現(xiàn)象發(fā)生？2、鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，現(xiàn)象又怎樣？為什么？3、鋅片的質(zhì)量有無變化？溶液中c (h+)如何變化？4、鋅片和銅片上變化的反應(yīng)式怎樣書寫？5、電子流動的方向如何？講：我們發(fā)現(xiàn)檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，說明產(chǎn)生了電流，這樣的裝置架起了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的橋梁，這就是生活中提供電能的所有電池的開山鼻祖-原電池。

3、一、原電池(1)原電池概念：學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。問：在原電池裝置中只能發(fā)生怎樣的化學(xué)變化？學(xué)生：zn+2h+=zn2+hd講：為什么會產(chǎn)生電流呢？答：其實(shí)鋅和稀硫酸反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，有電子的轉(zhuǎn)移，但氧化劑和還原劑熱.運(yùn)動相遇發(fā)生有效碰撞電子轉(zhuǎn)移時，由于分子熱運(yùn)動無一定的方向 ，因此電子轉(zhuǎn)移不會形成電流 ，而通常 以熱能的形式表現(xiàn)出來，激烈的時候還伴隨有光、聲等其他的形式的能量。顯然從理論上講一個能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，若能設(shè)法使氧化與還原分開進(jìn)行，讓電子的不規(guī)則轉(zhuǎn)移變成定向移動，便能形成電流。所以原電池的實(shí)質(zhì)就是將氧化還原的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動形成電流。(2)實(shí)質(zhì)：將一定

4、的氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動。即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的形式釋放。問：那么這個過程是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？我們來看原電池原理的工作原理。(3)原理：(負(fù)氧正還)問：在鋅銅原電池中哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得到電子？學(xué)生：活潑金屬鋅失電子，氫離子得到電子問：導(dǎo)線上有電流產(chǎn)生，即有電子的定向移動，那么電子從鋅流向銅，還是銅流向鋅？學(xué)生：鋅流向銅講：當(dāng)銅上有電子富集時，又是誰得到了電子？學(xué)生：溶液中的氫離子講：整個放電過程是：鋅上的電子通過導(dǎo)線流向用電器，從銅流回原電池，形成電流，同時氫離子在正極上得到電子放出氫氣，這就解釋了為什么銅片上產(chǎn)生了氣泡的原因。講：我們知道電流的方向和電子運(yùn)動的方向正好相

5、反，所以電流的方向是從銅到鋅 ，在電學(xué)上我們知道電流是從正極流向負(fù)極的，所以，鋅銅原電池中，正負(fù)極分別是什么？學(xué)生：負(fù)極（zn）正極（cu）實(shí)驗(yàn)：我們用干電池驗(yàn)證一下我們分析的正負(fù)極是否正確！講：我們一般用離子反應(yīng)方程式表示原電池正負(fù)極的工作原理，又叫電極方程式或電極反應(yīng)。一般先寫負(fù)極，所以可表示為：負(fù)極（zn） : zn-2e = zn2+（氧化）正極（cu） : 2h+ + 2e=h4 （還原）講：其中負(fù)極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，即負(fù)氧正還。注意：電極方程式要注明正負(fù)極和電極材料滿足所有守衡+2+總反應(yīng)是：zn+2h=zn +h4講：原來一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)通過一定的

6、裝置讓氧化劑和還原劑不規(guī)則的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動就形成了原電池。轉(zhuǎn)折：可以看出一個完整的原電池包括正負(fù)兩個電極和電解質(zhì)溶液，及導(dǎo)線。那么銅鋅原電池中的正負(fù)極和硫酸電解質(zhì)能否換成其他的物質(zhì)呢？學(xué)生：當(dāng)然能，生活中有形形色色的 電池。過渡：也就是構(gòu)成原電池要具備怎樣的條件？二、原電池的構(gòu)成條件的探究 -分組實(shí)驗(yàn)活動-課件展示思考：鋅 銅原電池的正負(fù)極可換成哪些物質(zhì)？保證鋅銅原電池原理不變，正負(fù)極可換成哪些物質(zhì)？ （ c、fe、sn、 pb、 ag、pt、 au 等）思考：如何根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理來設(shè)計(jì)原電池呢？請將氧化還原反應(yīng) zn + cu 2+ = cu + zn 2+設(shè)計(jì)成電池：有學(xué)生

7、板演畫出裝置圖，講述：設(shè)計(jì)成鹽橋的原理及有點(diǎn)此電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。其中 ，用到了鹽橋什么是鹽橋？鹽橋中裝有飽和的 kcl溶液和瓊脂制成的膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出。鹽橋的作用是什么？可使由它連接的兩溶液保持電中性，否則鋅鹽溶液會由于鋅溶解成為zn2+而帶上正電，銅鹽溶液會由于銅的析出減少了cu2+m帶上了負(fù)電。鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過程得以繼續(xù)進(jìn)行。導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。結(jié)論：1、活潑性不同的兩電極2、電解質(zhì)溶液3、形成閉合回路（導(dǎo)線 連接或直接接觸且電極插入電解質(zhì)溶液4、自發(fā)的氧化還原反

8、應(yīng)（本質(zhì)條件）三、化學(xué)電源（1）干電池（nh4c1糊狀物為電解質(zhì)）負(fù)極（鋅筒）：zn-2e =zn2+, 正極（石墨）2nh4+2mno2 + 2e-=2nh 3 t +mno3+h2?？偡磻?yīng)：zn+2nh 4+2mno 2= zn2+2nh3 t +m12o3+h2o（2）銀鋅電池（電解質(zhì)為 koh ）負(fù)極：zn+2oh -2e-=zn（oh） 2 （或 zn+2oh -2e- =zno+h 2o）正極：ag 2o+h 2o+2e-=2ag+20h -總反應(yīng)：zn+ag 2o+h2o=zn（oh） 2+2ag （或 zn+ag 2o=zno+2ag ）（3）鉛蓄電池（電解質(zhì)溶液為稀硫酸）負(fù)極

9、（pb） : pb+so42-2e-=pbso4,正極（pbo2）: pbo2+4h+ so42-+2e-=pbso4+2h2o總反應(yīng)：pb+pbo2+2h2so4=2pbso4+2h2o（4）燃料電池：當(dāng)前廣泛應(yīng)用于空間技術(shù)的一種典型燃料電池就是氫氧燃料電池，它是一種高效低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。它的電極材料一般為活化電極，碳電極上嵌有微細(xì)分散的鉗等金屬作催化劑，如鉗電極、活性炭電極等，具有很強(qiáng)的催化活性。電解質(zhì)溶液一般為40%勺kohb液。電極反應(yīng)式為：負(fù)極h 2 _1l_ 2h2h+ 20h 2 e 2h2。正極o2+2ho+ 4 e = 40h電池總反應(yīng)式為：2h2+0 2= 2h2。另一種燃料電池是用金屬鉗片插入koh溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷（燃料）和氧氣（氧化劑 電極反應(yīng)式為：負(fù)極：ch+ 100h 8e= c03- + 7h0;正極：4h2a 2c2+8e-=8oh；電池