高中二年级上学期化学《化学反应与电能总复习》教学设计

人教版（2019）普通高中教科书选修性必修1化学反应原理第四章化学反应与电能总复习教学设计【课程标准】1.体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

2.通过查阅资料了解常见化学电源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。

3.能解释金属发生电化学腐蚀的原因，通过实验探究防止金属腐蚀的措施。【教材分析】本章内容的教育、教学价值主要体现在理解物质变化、理解能量转化、促进学生发展和促进社会发展。在内容编写和安排方面，注重理论与实际的紧密联系。通过本章学习，希望进一步促进学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等学科核心素养的发展。【学情分析】学生已经在必修2中学习了简单的原电池工作原理，会原电池正负极的判断方法及简单电极反应式的书写。【教学目标】掌握原电池的工作原理，正负极判断及电极反应式的书写。掌握电解池的工作原理，阴阳极判断及电极反应式的书写。了解金属的腐蚀，掌握金属的防护。【教学重难点】重点：原电池和电解池的工作原理。难点：电极反应式的书写。【教学方法】归纳总结、模型建构【教学过程】环节一【原电池】1、原电池的定义及构成条件（1）原电池定义：将化学能转化为电能的装置。构成条件：电极一般活动性较强的金属做负极，活动性较弱的金属或非金属导体做正极溶液有电解质溶液回路两电极直接接触(靠在一起)或间接接触(用导线相连)插入电解质溶液中本质自发的氧化还原反应口诀：两极一液一连线，氧化还原是前提。工作原理：以铜-锌原电池为例电极名称负极正极电极材料Zn片Cu片电极反应Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑反应类型氧化反应还原反应电子流向由负极（Zn片）沿导线流向正极（Cu片）。离子流向阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；盐桥(含饱和KCl溶液)中离子流向：K＋移向正极，Cl－移向负极。电极总反应Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑两类装置的不同点装置Ⅰ：还原剂Zn与氧化剂H＋直接接触，化学能既转化为电能，又转化为热能，造成能量损耗装置Ⅱ：还原剂Zn与氧化剂H＋不直接接触，化学能仅转化为电能，避免能量损耗，故电流稳定，持续时间长2、原电池的正负极判断（1）电极反应：负极—氧化反应，正极—还原反应（2）电子或电流的流向：电子：负→正；电流：正→负（3）离子流向：阳离子→正极，阴离子→负极（4）电极材料：活泼金属作负极；不活泼金属、非金属作正极（5）反应现象：质量增加或有气泡→正极；质量减少或不断溶解→负极；3、原电池的电极反应书写(1)负极金属参与反应的原电池负极反应：酸性或中性溶液中：M-ne-=Mn+碱性溶液中:M-ne-+nOH-=M(OH)n正极反应：酸溶液中：2H++2e-=H2↑金属阳离子参与反应的溶液中：Nx++xe-=N电解质不与金属反应的溶液中：O2+4e-+2H2O=4OH-（2）根据电池总反应式负极反应：还原剂-ne-=氧化产物正极反应：氧化剂+ne-=还原产物负极反应+正极反应=总反应（3）燃料电池书写步骤先写总反应；再写正极反应：①在酸性溶液中：O2+4e-+4H+=2H2O②在碱性或中性溶液中：O2+4e-+2H2O=4OH-③在熔融碳酸盐中：O2+2CO2+4e-=2CO32-④在可传导O2-的晶体电解质中：O2+4e-=2O2-最后负极反应：负极反应=总反应-正极反应环节二【电解池】电解池的定义及构成条件（1）电解池定义：将电能转化为化学能的装置。（2）构成条件：①有与电源相连的两个电极。②电解质溶液(或熔融电解质)。③形成闭合回路。口诀：两极一液一回路，外接直流电源2、电解池的工作原理3、电解池的阴阳极判断方法（1）与电源连接：阳极连电源正极，阴极连电源负极（2）电极反应：阳极—氧化反应，阴极—还原反应（3）电子的流向：阴极电子流入，阳极电子流出（4）电流的流向：阴极电流流出，阳极电流流入（5）离子的流向：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极（6）电极产物：电极溶解、逸出O2(或电极区变酸性)或逸出Cl2的一极为阳极；析出金属或逸出H2(或电极区变碱性)的一极为阴极4、电解池的电极反应式书写（1）分析电解质水溶液的组成：找全离子并分阴、阳两组（2）确定阴、阳两极的放电顺序①阳极活性电极：金属做阳极(Pt、Au除外)，金属本身被电解；惰性电极(Pt、Au、石墨等)：还原性强的离子先放电。②阴极氧化性强的离子先放电。（3）写出阳极电极反应式①活性电极：Fe、Cu、Ag反应方式：M-ne-=Mn+Fe-2e-=Fe2+Cu-2e-=Cu2+Ag-e-=Ag+②惰性电极：Au、Pt、C阴离子放电顺序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-2I--2e-=I22Br--2e-=Br22Cl--2e-=Cl2↑4OH--4e-=O2↑+2H2O或2H2O-4e-=4H++O2↑（放氧生酸）写出阴极电极反应式常见阳离子放电顺序：金属活动性顺序的倒序Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+Ag++e-=AgCu2++2e-=Cu2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-（放氢生碱）（5）写出电解总反应式在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应式相加即可得总反应方程式。环节三【金属的防腐与防护】1、金属的腐蚀(1)定义：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。(2)本质：金属失电子变成阳离子发生氧化反应。(3)类型：化学腐蚀和电化学腐蚀。①化学腐蚀金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀。②电化学腐蚀不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。析氢腐蚀正极：2H++2e-=H2↑吸氧腐蚀正极：O2+4e-+2H2O=4OH-2、金属的防护(1)改变金属材料的组成(2)在金属表面覆盖保护层(3)电化学保护法①牺牲阳极的阴极保护法：正极：被保护金属负极：活泼金属②外加电流的阴极保护