2023年《化学能与电能》精品讲义新人教版1.pdf

第二节 化学能与电能（第 1 课时）三维目标 知识与技能 1.获得化学能与电能转化的化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成化学能与电能转化的化学实验。2.形成原电池的概念，探究构成原电池的条件。过程与方法 1.经历对化学能与电能转化的化学实验探究的过程，进一步理解探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究的能力。2.能对自己的探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价、和调控，提高自主学习化学的能力。情感、态度与价值观 1.发展学习化学的兴趣，乐于探究化学能转化成电能的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。2.赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题，逐步形成正确的能源观。教学重点 原电池的概念与构成的条件。教学难点 用已经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置。教具准备 多媒体、烧杯、导线、电流表、铜片、锌片、石墨棒、稀硫酸。教学过程 新课导入 一、化学能与电能的相互转化 化石燃料燃烧 蒸汽 发电机 1.火力发电：化学能 热能 机械能 电能 （氧化还原反应）化学电池 2.化学电源：化学能 电能 原电池的原理 （氧化还原反应）原 电 池 能量 转换（实质）化学 能 电 能的装置。（两极分别发生氧化还原反应，产生电流）锌铜原电池 电 极 名 称 负 极（电子流出的一极）正 极（电子流入的一极）材 料 较活泼金属（Zn）较不活泼金属(Cu)金属(Fe)非金属（C）金属（Pb）金属氧化物（PbO2）电解液 通常和 电极 反应。构 成 条 件 两极、一液、一线、一反应 两个活泼性 不同 的 金属 电解质溶液 电极用导线相连并插入电解液 能自发地进行一个氧化还原反应 负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)正极（Cu）：2H+2e-=H2 (还原反应)总反应：Zn+2H+=Zn2+H2 该氧化还原反应的化学能转变为电能。离子迁移 池内 阳离子向 正 极作定向移动，阴离子向 负 极作定向移动。（池内）电流：由 负 极 到 正 极。电子迁移 （池外）电子流动：由 负 极到 正 极（池外）电流：由 正 极 到 负 极。重要 应用 制作电池、防止金属被腐蚀、提高化学反应速率 干电池、铅蓄电池、新型高能电池、第二节 化学能与电能（第 2 课时）三维目标 对化学能与电能转化的化学实验探究的过程进一步理解探究的意义学习观发展学习化学的兴趣乐于探究化学能转化成电能的奥秘体验科学探究教学难点用经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置教具知识与技能 在获得原电池概念和组成条件的基础上，能设计出一些原电池实验，学习实验研究的方法。过程与方法 1.在探究设计原电池实验的过程中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工。2.能对自己的化学学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习化学的能力。情感、态度与价值观 1有参与化学科技活动的热情，有将原电池知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学有关的社会和生活问题做出合理的判断。2赞赏原电池对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题，逐步形成可持续发展的思想。教学重点 实验探究的基础上认识原电池的组成及应用。教学难点 对研究成果以及学习过程和结果的评价与反思 教具准备 多媒体课件、投影仪 教学过程 新课导入 复习 师：请一位同学总结原电池的重要知识点 生：i 原电池概念：将化学能转化为电能的装置叫做原电池。ii.原电池的构成条件：有两种活动性不同的金属（或非金属单质）作电极。电极材料均插入电解质溶液中。两极相连形成闭合电路。生 2.iii.原电池化学反应本质：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）二、发展中的化学电源：几种常见电池和新型燃料电池 1.干电池 2.充电电池 3.燃料电池 归纳如下表：化 学 反 应 特 点 对化学能与电能转化的化学实验探究的过程进一步理解探究的意义学习观发展学习化学的兴趣乐于探究化学能转化成电能的奥秘体验科学探究教学难点用经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置教具锌锰电池（一次电池）负极：（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：（碳棒）：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O 总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2 锌银电池 Zn|KOH|Ag2O（一次电池）锌银电池 Zn|KOH|Ag2O 负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2 能量大，体积小，但有优越的大电池放电性能，放电电压平稳，广泛用于电子表、石英钟、计算机 CMOS 电池等 铅蓄电池（充电电池）负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4 正极：PbO2+4H+2e-+SO42-=PbSO4+2H2O 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 锂电池 新型电池（充电电池 负极：Li e-=Li+正极：MnO2+2e-=MnO2-总反应：Li+MnO2=LiMnO2 温度使用范围广，放电电压平坦，体积小，无电解液渗漏，并且电压随放电时间缓慢下降，可预示电池使用寿命。适做心脏起搏器电源、高性能的手机和笔记本电脑电池等。燃 料 电 池 氢氧 燃料 电池 碱性电池：电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液：负极：2H2 4e-+4OH-=4H2O 正极：O2+4e-+2H2O=4OH-酸性电池：电解质溶液为硫酸溶液：负极：2H2 4e-=4H+正极：O2+4e-+4H+=2H2O 反应物不是贮存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂。产物是水，无污染。一种高效、环境友的发电装置。甲烷燃料电池 电解质溶液为氢氧化钾溶液：负极：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O 正极：2O2+8e-+4H2O=8OH-总反应：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O 对化学能与电能转化的化学实验探究的过程进一步理解探究的意义学习观发展学习化学的兴趣乐于探究化学能转化成电能的奥秘体验科学探究教学难点用经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置教具 水果电池 原电池 锌锰干电池 铅蓄电池构造示意图 对化学能与电能转化的化学实验探究的过程进一步理解探究的意义学习观发展学习化学的兴趣乐于探究化学能转化成电能的奥秘体验科学探究教学难点用经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置教具 氢氧燃料电池构造示意图 锂离子电池 第 3 页（共 9 页）对化学能与电能转化的化学实验探究的过程进一步理解探究的意义学习观发展学习化学的兴趣乐于探究化学能转化成电能的奥秘体验科学探究教学难点用经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置教具