高一化学教案：第三单元化学能与电能的转化

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第三单元化学能与电能的转化单元规划本单元的主要内容是:化学能与电能的转化。具体来说，包括：化学能转化为电能、化学电源、电能转化为化学能.本单元各部分知识的相互关系可以表述如下：研究氧化还原与电能之间关系的化学被称为电化学.不管是化学能转化为电能，还是电能转化为化学能,其实质都是氧化还原反应，而氧化还原反应在初中和高中的《化学1》中都已接触学习过,有了这些氧化还原的知识作基础，学生在判断化合价的升降、氧化反应、还原反应、电子的得失和转移时是不成问题的。难点在别处，分别是:在原电池课时中，难点是原电池原理在生产生活中的实际运用，比如，判断金属性的强弱、根据氧化还原反应选择两极材料和电解质溶液来设计原电池、根据原电池原理来考虑防止金属腐蚀的方法等等。在化学电源课时中，难点是各种各样的化学电源的组成和工作原理。在电解原理课时中，难点是理解电解原理以及铜的电解精炼中非惰性电极作阳极时电解产物的判断。这些难点，在教学中教师要注意选择合适的教学方法，采用先进的多媒体教学手段，尽可能运用活动与探究的学习方式，让学生在活动中学习、从探索中获取知识.课时安排:化学能转化为电能1课时化学电源1课时电能转化为化学能1课时化学能转化为电能从容说课本课时的主要内容是原电池的原理及其应用。在本节课的开头，首先通过2个生活中的实际问题来引入：房顶上的白铁皮瓦楞板，或白铁皮烟囱，只有在它们的镀锌面完全腐蚀掉以后，铁皮才开始锈烂、穿孔.而马口铁罐头盒锈蚀的情形刚好相反，只要镀锡的表面产生破口，里面的铁皮就迅速腐蚀。这是为什么？由此引出“活动与探究”的问题1：原电池的原理.接着就由学生在教师的引导下来进行探究实验：设计合适的实验方案、列出实验仪器和实验所用试剂、进行实验、观察实验现象、记录实验现象、对实验现象进行分析、推导出结论：原电池的原理实质上就是一个氧化还原反应，较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属或非金属导体（正极）。在分析完原电池的原理后，进行相应的巩固练习，进行金属活动性强弱的判断、正负极的判断等。此处，可将金属活动性强弱的判断作为一个活动与探究的问题交给学生，由学生来设计尽可能多的方案，以巩固课堂上所学的原电池原理内容.最后，别忘了呼应开头，将开头引入的问题作一解释和总结，由此又可以引出原电池原理在生产、生活中的实际应用。教学设计教学重点原电池的原理教学难点原电池原理在生产、生活中的实际运用教具准备电脑课件（原电池原理）、投影片若干化学仪器：烧杯、铜导线、灵敏电流计化学试剂：锌片、铜片、稀硫酸三维目标知识与技能1.通过实验探究，认识化学能可以转化为电能.2.利用伏打电池发明的事例，激发学生发明创造的欲望.过程与方法1。利用实验探究方法学习原电池的原理。2。结合生产、生活实际,学习原电池原理在生产、生活中的实际运用。情感、态度与价值观利用伏打电池发明的事例,激发学生发明创造的欲望.教学过程导入新课在元素世界里，有一个富于自我牺牲精神的金属元素——锌。在白铁皮的表面，冰花一般、闪闪发亮的金属，就是锌。我们常说的“铅丝”，其实是镀锌的铁丝.自行车的辐条、五金零件和仪表、螺丝等，也是镀锌的制品。我们在生活中都有这样的经验：房顶上的白铁皮瓦楞板，或白铁皮烟囱，只有在它们的镀锌面完全腐蚀掉以后，铁皮才开始锈烂、穿孔.而马口铁罐头盒锈蚀的情形刚好相反,只要镀锡的表面产生破口,里面的铁皮就迅速腐蚀。同样有锌元素，为什么会出现这样相反的情况呢？下面，我们先通过实验来观察。推进新课投影：原电池的原理实验实验现象得出的结论实验1：锌片和铜片分别插入稀硫酸中锌片上有气泡产生，铜片上无气泡产生锌片能和稀硫酸反应而铜不能实验2：锌片和铜片同时插入稀硫酸中同上同上实验3:用导线把锌片和铜片上端连接在一起，再将锌片和铜片同时插入稀硫酸中铜片上有气泡产生,而锌片上无气泡产生导线、锌片、铜片、稀硫酸共同构成了一个闭合回路，形成了原电池实验4：在锌片和铜片上端的导线之间连接一个灵敏电流计铜片上有气泡产生，而锌片上无气泡产生，而且,灵敏电流计的指针发生偏转导线、锌片、铜片、稀硫酸共同构成了一个闭合回路,形成了原电池,产生了微电流师1.锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？2。锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，铜片上为什么有气泡产生?3.锌片的质量有无变化？溶液中c(H+）如何变化？4。写出锌片和铜片上变化的离子方程式。5。电子流动的方向如何？生实验1：因为铜的金属活动性弱，所以，铜不能与稀硫酸反应.而锌的金属活动性较强，所以，锌能和稀硫酸反应产生氢气。实验2:同上师我们知道，物质发生反应时，常伴有化学能与热能、光能等的相互转化。例如,镁条在空气中燃烧的化学反应，伴有放热、发光等现象。这说明化学能转变为热能和光能。那么,我们做的这个实验3是化学能转变为哪种能量呢？实验3:当用导线把锌片和铜片上端连接在一起，再将锌片和铜片同时插入稀硫酸中时，因为锌的金属活动性强于铜,锌抢先失去电子形成Zn2+进入溶液，锌失去的电子经锌电极（外电路）流经导线,流向铜片。因为铜是中性原子，它不需要得到电子，而稀硫酸溶液中的阳离子H+却需要电子，所以,稀硫酸溶液中的H+在铜片表面得到了锌所失去的电子，成为氢气而逸出.这样一来，导线、锌片、铜片、稀硫酸共同构成了一个闭合回路，因为电子的流动而产生了微电流，从本质上来说，这种微电流是在化学反应（氧化还原反应）的基础上产生的,所以，这个装置是将化学能转变为电能的装置，叫做原电池。实验4：因为形成原电池而产生了微电流，所以，灵敏电流计的指针会发生偏转.板书:化学能转变为电能1.原电池：将化学能转变为电能的装置。原电池的原理：氧化还原反应较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属或非金属导体(正极）。2。原电池的电极反应师上述的锌铜原电池，它的两极上分别发生怎样的反应？生(分析）锌失去电子形成Zn2+，化合价升高,被氧化，发生氧化反应。H+在铜片表面得到电子，化合价降低，被还原，发生还原反应.师锌失去电子形成Zn2+，锌是原电池的负极。H+在铜片表面得到电子，铜是原电池的正极.板书:负极（锌片）：Zn—2e-====Zn2+（氧化反应）正极（铜片)：2H++2e—====H2↑（还原反应)电子由锌片经导线流向铜片。师这一现象早在1799年被意大利的物理学家伏打捕捉到并加以研究，发明了世界上第一个电池--伏打电池，即原电池.（观看电脑课件）模拟原电池两极的氧化还原反应投影：电极电极材料电极反应反应类型得失电子的粒子电子流动方向负极锌片Zn-2e-====Zn2+氧化反应Zn原子Zn片→Cu片正极铜片2H++2e-====H2↑还原反应H+师原电池的两极材料如何选择呢？投影：电极电极材料反应类型电子流动方向负极还原性较强的金属氧化反应负极向外电路提供电子正极还原性较弱的金属或非金属导体还原反应正极从外电路得到电子师下面我们再做几个实验共同探讨一下原电池的组成条件和原理.投影:师1。哪种装置可以形成原电池?2.指出正、负极溶液上各发生什么变化？3。电子的流动方向如何?生A、B、C可形成原电池师通过以上做的几个实验，总结一下组成原电池的条件及原理.板书：3。组成原电池的条件（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极。(2）电极材料均插入电解质溶液中。(3）两极相连形成闭合电路。（4）能进行自发的氧化还原反应（通常为:原电池的负极与电解质溶液之间的氧化还原反应）.师现有2种活动性有差异的金属A与B（活动性顺序表中一在氢前一在氢后），如何通过实验，确定它们的活动性强弱？生方法1：将A与B分别插入稀硫酸中，有气泡产生的一极为活动性较强的金属。方法2：用导线把A与B上端连接在一起，再将A与B同时插入稀硫酸中，有气泡冒出的一极为活动性较弱的金属.方法3：用导线把A与B上端连接在一起，再将A与B同时插入硫酸铜溶液中,变薄的一极为活动性较强的金属，变厚的一极为活动性较弱的金属。方法4：将A与B分别插入硫酸铜溶液中，有光亮的红色铜析出的为活动性较强的金属.方法5：用导线把A与B上端连接在一起（两极任意连接），在A与B上端的导线之间连接一个灵敏电流计，再将锌片和铜片同时插入稀硫酸中，若电流计的指针向右偏转，那就说明你所连接的正负极是正确的，负极是活动性较强的金属；若电流计的指针向左偏转，那就说明你所连接的正负极是错误的，你所连接的负极是活动性较弱的金属。……师原电池的原理在实际生产、生活中有什么具体应用呢？可以用来制作各种化学电源。这一内容我们将在下一课时中学习。板书:4。原电池原理的应用(1)制造多种多样的化学电源师我们经常接触到，一些铜铁制品在潮湿的空气中很容易被腐蚀，其原因就是形成了无数微小的原电池，请大家阅读P39“资料卡”,了解电化学腐蚀的原理。师在本节课的开头，我们提出了一个问题，房顶上的白铁皮瓦楞板,或白铁皮烟囱，只有在它们的镀锌面完全腐蚀掉以后，铁皮才开始锈烂、穿孔。而马口铁罐头盒锈蚀的情形刚好相反，只要镀锡的表面产生破口，里面的铁皮就迅速腐蚀.为什么？现在，请大家来回答。生（回答）因为锌比铁活泼，所以,在潮湿的空气中，形成原电池时，锌作负极,锌首先被腐蚀，只有在它们的镀锌面完全腐蚀掉以后，铁皮才开始锈烂、穿孔。而镀锡的马口铁罐头中，因为，铁比锡活泼,所以，在潮湿的空气中，形成原电池时,铁先发生腐蚀。师锌比铁活泼.因此，镀锌的铁皮如果破损，在水溶液里，比较活泼的锌容易失去电子被氧化,变成锌离子，发生锈蚀，保护了铁不受腐蚀。正是发挥“牺牲自己、保护他人”的长处，人们在水闸、水下钢柱、船舰的尾部、船锚和锅炉内壁，将锌块镶嵌在钢铁表面，充当防锈的卫士,锌块不断地锈蚀而消瘦，以至最终被新的锌块替换上去，却保护了它相邻的钢铁安居乐业，这是多么可贵的自我牺牲品格啊！据统计，全世界生产的锌有40％用来制造镀锌钢板、管材和白铁皮。锌是铁的忠诚卫士。板书：(2）防止金属腐蚀［课堂练习］X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出,X与Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（）A.X＞Y＞ZB.X＞Z＞YC。Y＞X＞ZD.Y＞Z＞X答案：C课堂小结本节课我们主要学习了原电池的原理及其应用。请大家特别注意形成原电池的条件及原电池电极的判断.电极反应式的书写。布置作业1.P432、3.2。回家搜集废干电池并拆开，弄清它的构造及原理。板书设计化学能转化为电能1.原电池：将化学能转变为电能的装置.原电池的原理:氧化还原反应较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属或非金属导体(正极)。2。原电池的电极反应负极（锌片）：Zn-2e—====Zn2+（氧化反应）正极(铜片）:2H++2e-====H2↑(还原反应)3。组成原电池的条件（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极(2）电极材料均插入电解质溶液中（3）两极相连形成闭合电路(4)能进行自发的氧化还原反应(通常为原电池的负极与电解质溶液之间的氧化还原反应）4.原电池原理的应用(1）制造多种多样的化学电源(2）防止金属腐蚀活动与探究1。现有两种活动性有差异的金属A与B（活动性顺序表中一在氢前一在氢后），如何通过实验，确定它们的活动性的强弱?方法1：将A与B分别插入稀硫酸中，有气泡产生的一极为活动性较强的金属。方法2：用导线把A与B上端连接在一起，再将A与B同时插入稀硫酸中,有气泡冒出的一极为活动性较弱的金属。方法3