37（必修2）化学电池（1）（教案1）

skybamboo · 发表于 5 天前

第二章化学键化学反应规律
第2节化学反应与能量变化
2.2.2 化学电池

在初中化学学习中，主要关注的是化学反应中的物质变化，虽然学生接触过燃烧、氧化钙与水的反应等放热反应，对化学反应中能量变化，特别是“化学反应能放出热量”有一定的感性认识，但是没有形成稳定的认识角度。本节教材围绕着化学反应中的能量变化，引导学生丰富对化学反应的认识角度——能量变化角度，并通过具体实例认识化学反应中能量转化的具体形式——化学能与热能、电能的相互转化；在宏观、微观两个层面上，分析化学反应中能量变化的实质——旧化学键断裂与新化学键形成过程中的能量差，反应物总能量与生成物总能量差；通过对具体的电池的分析，建立原电池构成的认识模型，并用其解释生活中的实用电池。

变化观念与平衡思想：
通过生产、生活、实验中的实例，了解化学能与热能的相互转化，建立吸热反应、放热反应的概念，从能量变化的视角发展对化学反应的认识。
科学态度与社会责任：
关注与化学有关的社会热点问题，认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性，增强节约能源及环境保护等意识，逐步形成可持续发展的思想。
宏观辨识与微观探析：
通过认识化学反应中能量变化的实质，进一步深化对化学反应的微观认识。
证据推理与模型认知：
通过“初识氢氧燃料电池”“设计一个简单的原电池”等活动，认识到原电池能将化学能转化为电能，并建立关于原电池构成的认识模型，发展“证据推理与模型认”化学学科素养。

重点：原电池工作原理
难点：原电池工作原理

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知识回顾

1.化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。化学键断裂和形成伴随着能量的变化。旧化学键的断裂需要吸收能量新化学键的形成会释放能量。
2.吸收热量的化学反应叫做吸热反应。
3.释放热量的化学反应叫做放热反应。
4.从化学键的角度分析（微观角度分析）
放热反应：断裂化学键吸收的能量＜形成化学键释放的能量
吸热反应：断裂化学键吸收的能量＞形成化学键释放的能量
5.从物质内部能量的角度分析（宏观角度分析）
放热反应：反应物的总能量＞生成物的总能量
吸热反应：反应物的总能量＜生成物的总能量
6.人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。
二、导语
发明电池的故事
伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家。
有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可以用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文，伏特非常兴奋，便决定亲自来做这个实验。他用许多只活青蛙反复实验，终于发现，实际情况并不像加伐尼所说的那样，而是两种不同的金属接触产生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而收缩。
为了证明自己的发现是正确的，伏特决定更深入地了解电的来源。
为了纪念他的贡献，人们把电压的计量单位叫做伏特，简称伏，符号V。比如我们手电筒里的电池的电压是1.5伏特，我们家里的电灯的电压是220伏特。
展示课件：各种各样的
现在，化学电池已成为人类生产和生活的重要能量来源之一，各式各样的化学电池的发明也是化学科学对人类的一个重大贡献。那么，什么是化学电池？原电池构造如何？怎样工作的呢？
三、讲授新课
展示课件：氢氧燃料电池视频
思考：
1.什么是化学电池？
2.什么是原电池？
板书：
化学电池：根据原电池原理制成的电池。
原电池：利用氧化还原反应将化学能直接转化成电能的装置。
展示课件：
活动一：观察·思考
人们不仅利用氢气、氧气反应产生的热能为火箭升空提供动力，还通过电池利用氢气、氧气反应产生的电能为航天器供电。下图是一个简易的氢氧燃料电池的实验装置示意图。请用图a装置电解获得氢气和氧气，再按图b所示连接装置进行实验，记录观察到的实验现象。
实验过程中，电流表指针发生明显偏转，燃料电池中发生了反应：2H 2 + O 2 = 2H 2 O.
思考：
1. 简易氢氧燃料电池是如何将化学能转化成电能的？
2. 组装电池需要满足哪些基本条件？
先看视频：
交流结果：
原电池工作原理
在图b所示装置中，氧化反应与还原反应分别在两个不同的区域进行。其中，氢气分子中的氢原子在左侧石墨电极上失去电子，氢气作为电池的负极反应物；氧气分子中的氧原子在右侧石墨电极上得到电子，氧气作为电池的正极反应物。稀硫酸中存在的自由移动的离子起到传导电荷的作用，导线起到传导电子的作用。

展示课件：

活动二：回忆思考：通过以上实验想想原电池是由哪几部分组成的，构成原电池的条件又有哪些？
组成：两电极、导线、电解质溶液以及容器
展示课件：
与同伴交流：怎样才能构成一个原电池呢？
板书：
原电池的构造
①电极反应物-------自发进行氧化还原反应
②两个电极-------导电的固体
③电子导体--------导线
④离子导体-------传导电荷的电解质
⑤必须形成闭合回路
练习：展示课件：
思考：你平常使用的5号电池或7号电池都是锌锰干电池。锌锰干电池分为酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池两种。酸性锌锰干电池的组成如图所示。在酸性锌锰干电池中，负极反应物和正极反应物分别是什么？正负极材料分别是什么？离子导体是什么？
活动三：设计原电池
活动·探究
利用所给用品设计装置并进行实验，将下列反应所释放的能量转化为电能。
实验原理：Zn+2H+====Zn2++H2↑
实验用品：锌片，铜片，石墨棒，稀硫酸，稀盐酸；烧杯，导线，电流表，开关。
方法导引：

实验方案设计与实施

设计思路及依据	实验装置	实验现象
Zn+2H+====Zn2++H2↑
确定负极	选择负极反应物:_ ___
	选择负极材料:___ _
确定正极	选择正极反应物:______
	选择正极材料:___________
构成闭合回路	选择离子导体:____________
	选择电子导体:____

【思考】1. 分析锌、铜、稀硫酸原电池的工作原理。
2. 锌片、铜片与稀硫酸，哪些可以替换为其他物质却同样能产生电流？
找小组根据自己实验探究的体会进行回答
（评价、总结归纳原电池的工作原理）当把铜片和锌片一同浸入稀硫酸时，锌原子失去电子被氧化成 Zn 2+ 进入溶液，锌片上的电子通过导线流向铜片，溶液中的 H + 在铜片上获得电子而被还原形成氢原子，氢原子结合成氢分子在铜片上逸出。电极反应式: 负极Zn - 2e - ==== Zn2+；正极2H + + 2e - ==== H 2 ↑。
展示课件
与学生一起交流结果
小结：
正极资料：铜片（石墨）
负极材料：锌片
电解质溶液：稀硫酸（或稀盐酸或含有正极反应物H+
电子导体）
正极反应：Zn-2e-=Zn2+
负极反应：2H++2e-=H2↑
再次思考：如何选择原电池正负极材料和离子导体的选择
1.负极反应物为金属时，用负极反应物做负极材料（活动性比正极强）
2.负极反应物不导电时，负极材料用惰性导电材料（如石墨）
3.不与正极反应物和离子导体发生反应且能导电的固体
金属（活动性比负极弱）或石墨
4.一般是能电离出正极反应物离子的电解质溶液
（燃料电池正极反应物位O2，电解质不做反应物）
根据原电池原理，人们设计出了各种各样的原电池，满足人们生产和生活的需要。市场上的化学电池有干电池（属于一次电池）、充电电池（又称二次电池）和燃料电池等。手电筒等使用的锌锰电池属于干电池，而汽车用的铅蓄电池以及手机用的锂离子电池等属于充电电池。燃料电池由于具有能量转换效率高、能长时间提供电能等优点而主要应用于航天和军事领域。
展示课件：化学电池的分类
干电池（一次电池）
充电电池（二次电池）
燃料电池

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