高中化學(xué)必修2 化學(xué)反應(yīng)和能量變化2

1、21世紀(jì)教育網(wǎng) 精品試卷第 PAGE 2 頁 （共 NUMPAGES 2 頁）化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二課時教學(xué)設(shè)計課題 化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二課時單元6學(xué)科化學(xué)年級高一教材分析本節(jié)教學(xué)內(nèi)容是人教版高中化學(xué)必修第二冊第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化的第二課時。本章教材給學(xué)生建立一個重要的思想，化學(xué)反應(yīng)中不僅有物質(zhì)的變化同時伴隨有能量變化，讓學(xué)生能從物質(zhì)和能量兩個角度認(rèn)識物質(zhì)世界的變化規(guī)律，然后展開對化學(xué)變化相關(guān)理論的學(xué)習(xí)。讓學(xué)生知道物質(zhì)在相互轉(zhuǎn)化的過程中，也可以通過化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)化是需要一定的條件的，就是需要原電池裝置。而原電池的研究也是電化學(xué)的一部分，電化學(xué)在工業(yè)

2、生產(chǎn)中也有十分重要的應(yīng)用，比如電池的制造工程。本節(jié)教材，學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)過程中，已經(jīng)知道了氧化還原的理論和金屬活動性的知識，并初步知道了化學(xué)能可以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為電能。本屆通過探究性的實(shí)驗(yàn)，對化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)一步的研討。通過原電池閉合回路的分析，引出電池、內(nèi)電路、外電路等概念，要求學(xué)生掌握電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式的書寫，讓學(xué)生對原電池的基本原理有一個基本的認(rèn)識。本節(jié)安排了“化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化”，“原電池”，“常見的化學(xué)電池”，這三部分內(nèi)容。學(xué)生通過學(xué)習(xí)這部分知識，掌握原電池的反應(yīng)原理，并且能夠知道生活中常用電池的電極反應(yīng)式，同時也要對電池的未來發(fā)展有一個基本認(rèn)識。教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)宏觀

3、辨識與微觀探析：通過原電池的原理探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀的感覺化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的變化，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和求知欲望，啟發(fā)學(xué)生分析產(chǎn)生有關(guān)現(xiàn)象的因果關(guān)系和本質(zhì)聯(lián)系，從而使學(xué)生了解學(xué)習(xí)和研究化學(xué)問題的一般方法和思維過程證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過揭示問題、討論釋疑、動手實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)對比、推斷等多種科學(xué)探究方法，學(xué)會由事物的表象分析事物的本質(zhì)和變化，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、觀察能力和對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析、推理及歸納總結(jié)能力?？茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識：從現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)出發(fā)，設(shè)計探究方案，探究化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的反應(yīng)原理，在探究中互利合作，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神?？茖W(xué)精神與社會責(zé)任：激發(fā)學(xué)生透過現(xiàn)象探究本質(zhì)的興趣，尊重科學(xué)，認(rèn)真學(xué)習(xí)

4、科學(xué)的學(xué)習(xí)方法；通過參與探究過程，培養(yǎng)自身嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和辯證分析能力。重點(diǎn)難點(diǎn)原電池的形成條件；各種電池和燃料電池的電極反應(yīng)式。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課在我們生活中由很多的電池，那么大家知道這些電池都是怎么工作的嗎？ 講授新課第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化 化學(xué)能熱能機(jī)械能電能原電池實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：將Zn片、Cu片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片上有氣泡，銅片無反應(yīng) 。Zn+2H+=Zn2+H2實(shí)驗(yàn)二：用導(dǎo)線連接鋅片和銅片，觀察、比較導(dǎo)線連接前后的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：Cu片上有氣體逸出。原因分析：Zn片上的電子通過上端導(dǎo)線轉(zhuǎn)移給了Cu片，Cu片

5、將電子傳遞給了H+，那么如何驗(yàn)證？實(shí)驗(yàn)三：如圖6-6所示，用導(dǎo)線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：(1)電流表指針有偏轉(zhuǎn)；(2)銅片上有氣泡產(chǎn)生;(3)鋅片不斷溶解。實(shí)驗(yàn)裝置中的化學(xué)反應(yīng)：鋅片：氧化反應(yīng)Zn2e-=Zn2+銅片：還原反應(yīng)2H+2e-=H2總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2+H2原電池:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.2.原電池形成條件探究條件一：有活潑性不同的兩個電極（兩種金屬或非金屬導(dǎo)體）；形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；形成條件三：必須形成閉合回路；條件4：自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。原電池原電池定義:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.原電池原理:負(fù)極失電子，發(fā)生

6、氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)：Zn2e- Zn2+；正極得電子,發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)：2H+ 2e- H2；“負(fù)極出電子，電子回正極”，陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動?？偡磻?yīng):Zn+ 2H+ Zn2+ + H2負(fù)極：一般活潑金屬向外線路提供電子發(fā)生氧化反應(yīng)；正極： 一般不活潑金屬（或石墨）接受外線路提供的電子該電極上發(fā)生還原反應(yīng)。 原電池的構(gòu)成條件兩種活潑性不同電極.（活潑性不同的金屬或一種金屬和另一種非金屬導(dǎo)體）電極必須插入電解質(zhì)溶液 。能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)。電極用導(dǎo)線相連構(gòu)成閉合回路。內(nèi)外電路和電流流向外電路：負(fù)極、導(dǎo)線、電流表、正極構(gòu)成外電路；內(nèi)電路：負(fù)極、電解質(zhì)溶液、正極構(gòu)成內(nèi)電路；外

7、電路：電子由負(fù)極流向正極，電流由正極 流向負(fù)極；內(nèi)電路：陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極。原電池的正負(fù)極的判斷方法.根據(jù)電子流動方向，電子流出的極負(fù)極；電子流入的極正極。.根據(jù)電極材料，較活潑的電極材料負(fù)極；較不活潑的電極材料正極。根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng)，發(fā)生氧化反應(yīng)的極負(fù)極；發(fā)生還原反應(yīng)的極正極。根據(jù)電極增重還是減重，質(zhì)量增加的電極正極；質(zhì)量減少的電極負(fù)極。根據(jù)電極有氣泡冒出，有氣泡冒出的電極為負(fù)極。課后探究簡易電池的設(shè)計和制作請同學(xué)們，回家后利用水果（蘋果、柑橘或檸檬等）。食鹽水，濾紙，通篇、鐵片、鋁片等金屬片，石墨棒，導(dǎo)線，小型用電器（發(fā)光二極管、電子音樂卡或小電機(jī)等），電流表，制作簡單

8、的原電池。問題與討論：1.在水果電池中，水果的作用是什么？ 水果起到了電解質(zhì)溶液的作用。2.通過比較不同材料作電極的簡易電池，你是否發(fā)現(xiàn)電極材料的選擇有一些值得注意的問題？請與同學(xué)交流你的經(jīng)驗(yàn)。a.活潑性不同的金屬；b.金屬和非金屬（非金屬必須能導(dǎo)電）；c.金屬與化合物；d.惰性電極氫氧燃料電池，電極均為鉑。電解液的選擇：負(fù)極材料一般要能與電解液自行發(fā)生氧化還原反應(yīng)。3.在以上實(shí)驗(yàn)中，電池不可或缺的構(gòu)成部分由哪些？電解質(zhì)溶液、活潑性不同的電極、電流表，水果必須具有一定的酸堿性并且必須可以和電極發(fā)生反應(yīng)。常見的化學(xué)電池1.鋅錳干電池(一次性電池)電極:Zn為負(fù)極,碳棒為正極電解液：NH4Cl、Z

9、nCl2和淀粉糊電極方程式：負(fù)極(Zn):Zn2e-Zn2正極(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3+H2O方程式：4NH4Cl+2Zn+2MnO2=Zn(NH3)4Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O缺點(diǎn)：使用壽命短，易泄露充電電池鉛蓄電池（二次電池）放電充電鉛蓄電池（原電池）工作時， 總反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O原電池的電極材料：電解質(zhì)：H2SO4，正極為：PbO2,負(fù)極：Pb.兩極的電極反應(yīng)式：正極:PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O;負(fù)極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4。特點(diǎn)：電壓高穩(wěn)定，可

10、反復(fù)使用，安全、方便、可靠。鉛易產(chǎn)生氫氣損耗，充電時需加水。用途：目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池，它還廣泛用于國防、生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域。其他蓄電池：鎳-氫蓄電池、鋰離子電池等。燃料電池高效、環(huán)境友好的化學(xué)電池H-O燃料電池曾在1967年首次被用作阿波羅宇宙飛船的電源。介質(zhì)H-O燃料電池反應(yīng)： 2H2 +O2 = 2H2O 酸性負(fù)極2H2 - 4e- = 4H+正極O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O中性負(fù)極2H2 - 4e- = 4H+ 正極O2 + 2H2O + 4e-=4OH-堿性負(fù)極2H2 +4OH- 4e- =4H2O 正極O2 + 2H2O + 4e-=4OH- 甲烷燃料電池

11、：堿性介質(zhì)下的：負(fù)極：CH4+10OH-8e-=CO32- +7H2O 正極：2O2+8e-+4H2O=8OH- 總反應(yīng)方程式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 酸性介質(zhì)下：負(fù)極：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 正極：2O2+8e-+8H+=4H2O 總反應(yīng)方程式為：2O2+CH4=2H2O+CO2大有發(fā)展前景的燃料電池燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池。目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)近80%，約為火力發(fā)電的2倍。這是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電中放出的廢熱太多。燃料電池的噪聲及硫氧化物、氮氧化物等廢氣污染都接

12、近0。 問題討論:作為一個電池的消費(fèi)者，你希望使用怎樣的電池？假如你是一個電池的研究生產(chǎn)者，你應(yīng)該開發(fā)生產(chǎn)怎樣的電池？職業(yè)規(guī)劃：閱讀課本化學(xué)與職業(yè)電池研發(fā)人員，希望將來你成為一個出色的電池研究員。 研究與實(shí)踐了解車用能源點(diǎn)燃=【研究目的】人們?yōu)榱私o汽車提供動力，提高能源利用率，減少環(huán)境污染，在不斷開發(fā)新的車用能源。通過以下活動，從不同角度分析和比較不同燃料和能量轉(zhuǎn)化方式的優(yōu)劣，體會開發(fā)新的車用能源的重要意義。 H2熱值123KJ/g 2H2+O2 2H2O點(diǎn)燃=CH4熱值56KJ/g CH4+2O2 CO2+2H2O點(diǎn)燃=C8H18熱值48KJ/g 2C8H18 + 25O2 16CO2 +

13、18H2O點(diǎn)燃=C2H5OH熱值26.9KJ/g C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O從反應(yīng)和熱值來考慮：H2放出熱量最多，而且不會產(chǎn)生溫室氣體CO2，是最理想的能源。 隨堂練習(xí)1.利用反應(yīng)Zn CuSO4 =ZnSO4Cu設(shè)計一個原電池。在圖中方格內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖，并指出正極為_，電極反應(yīng)式為_；負(fù)極為_，電極反應(yīng)式為_。 答案為：碳棒、Cu、鉑；Cu2+ + 2e - =Cu；Zn；Zn2e- Zn2+。 2.（課本41頁第5題）下列關(guān)于如圖所示裝置的敘述，錯誤的是（ ）A、鋅是負(fù)極、其質(zhì)量逐漸減小B、氫離子在銅表面被還原，產(chǎn)生氣泡C、電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D、電子從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅

14、片答案為：C【解析】鋅銅稀硫酸原電池中，鋅為負(fù)極，銅為正極，電流由銅經(jīng)導(dǎo)線流向鋅，電子從鋅經(jīng)導(dǎo)線流向銅，故C錯誤 3.（課本41頁第6題）下列說法正確的是（ ）A、圖1所示裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B、圖2所示反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C、鋅錳干電池中，鋅筒做正極D、蓄電池充電時也發(fā)生了氧化還原反應(yīng)答案為：D【解析】A、圖1不能形成閉合回路，不能構(gòu)成原電池；B、圖2反應(yīng)物能量高于生成物，為放熱反應(yīng)；C鋅錳干電池中，鋅作負(fù)極；D、蓄電池放電和充電均發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。4、如圖裝置，電流表G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的哪一組（ ） A、A是鋅，B是銅，C

15、為稀H2SO4 B、A是銅，B是鋅，C為稀硫酸 C、A是鐵，B是銀，C為AgNO3溶液 D、A是Ag，B是鐵，C為AgNO3溶液 5.下列圖片可構(gòu)成原電池的是（ ） 答案為：C、D6.寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式 正極：(C) Cu2+ + 2e - = Cu（還原反應(yīng)） 負(fù)極：(Zn) Zn 2e - = Zn2+ （氧化反應(yīng)）總反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2+Cu正極 ：(Cu)2Ag+ + 2e - = Ag （還原反應(yīng)）負(fù)極 ：(Fe)Fe 2e - = Fe2+ （氧化反應(yīng)）總反應(yīng)：Fe+2Ag+=Fe2+2Ag 課堂小結(jié)與原 電 池 相 關(guān) 的 概 念(Zn-Cu,稀H2SO4）電極：負(fù)極：電子流出的一極（Zn）正極：電子流入的一極（Cu