化学能与电能教案

第二节化学能与电能教学目标知识目标：1、了解燃煤发电的流程及关键步骤2、掌握锌铜原电池的基础知识3、记住化学电池的本质4、了解常见电源能力目标：分析解决问题的能力情感、态度和价值观目标：培养化学兴趣及严谨的化学治学态度教学重点难点重点：锌铜原电池的基础知识难点：锌铜原电池的基础知识学情分析我们的学生没有平行分班，有实验班，学生已有的知识和实验水平有较大差距。学生对于原电池的了解限于普通原电池的外表结构，因此在教学中应该结合课本实例反复深入的讲解和练习。教学方法引出课题对比实验得出结论练习巩固联系生活教学准备图片彩色粉笔课时安排1课时课程类型新授型教学过程[导课]在日常生活中我们会使用各种各样的用电器,而使用电器则需要电能。电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。在化学反应中，物质中化学能的变化通常表现为能量的变化，即化学能转变为热能。那么，物质中的化学能在什么条件下能转化为电能呢？又是如何转化的呢？下面先来介绍一下一次能源和二次能源。[副板书]一次能源：直接从自然界取得的能源称为一次能源，如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等。二次能源：一次能源经过加工、转换得到能源称为二次能源，如电力、蒸汽等。[问]在你的生活和学习中，或你了解的范围内，有哪些需要使用电池的产品或器具？请同学们跟我一起看这些图片(南孚电池-干电池、汽车蓄电池、液氢燃料电池汽车、太阳能电池、电动车中的锂电池)[板书]一、化学能转化为电能1.火力发电的原理及过程[指导阅读]看课本的第40页的图2-7的2001年我国发电总量构成图[讲解]从图中可以知道，在我国的发电总量中，相对水力和其他能源提供的发电量，火力发电的发电量仍居于首位。[指导阅读]看课本的图2-8火电站工作原理示意图[讲解]从图可以看出，燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转换过程。火力发电是通过化石燃料的燃烧，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。[板书]电能机械能热能化学能发电机蒸汽燃烧[过渡]其中，燃烧（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键。要想使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能，就需要一种装置，使氧化反应和还原反应在两个不同的区域进行，并使其间的电子转移，在一定条件下，形成电流。为了使用方便。需要把产生的电能以化学能的方式储存起来。化学电池就是这样一种装置。我们一起来看一下以下对比实验实验一：分别将锌片和铜片插入到稀硫酸中，观察现象实验二：把锌片和铜片用导线连接（导线中间插入一个电流计），平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象［问］实验一和实验二的现象分别是什么？［评价］这位同学回答的很好。［板书］实验一现象：锌片上有气泡产生；铜片上没有气泡实验二现象：锌片不断溶解，没有气泡产生；铜片上有气泡产生；电流表的指针发生偏转[问]为什么实验一和实验二中产生的气泡的位置不同？现在我们一起来研究下。[问]首先我们看一下第一个实验，锌片和铜片同时插入稀硫酸溶液中，大家根据所学知识解释下为什么会出现上述实验现象？[过渡]再来看一下第二个实验，与上一个实验不同的是，锌片与铜片之间通过导线连在了一起，而实验现象却与前一个不同。这是为什么呢？[讲解]内电路中电子由负极流向正极，假设左侧金属为电子留出的方向，那么它就是负极。[问]电子流出去也就是失去了电子，失电子表现的是什么性质？[问]锌与铜哪个活泼？（根据金属活动性顺序表我们可以清楚的知道）[板书]活泼性：ZnCu[问]锌失去电子发生的什么反应？[小结]锌片（负极）：Zn+2e-=Zn2+(氧化反应)[讲解]电子经过导线流向铜片，铜片得到电子带了负电荷，会吸引溶液中的氢离子，从而放出氢气，氢离子得到电子发生的是什么反应？[板书]铜片（正极）：2H++2e-=H2(还原反应)总离子反应式：Zn+2H+=H2+Zn2+[小结]溶液中的硫酸根离子会偏向负极，与生成的锌离子生成硫酸锌，整个过程呈现出的是一个闭合的回路。通过以上的讲解，我们清楚了两个实验现象不同的本质原因，第一种是我们常见的就不用多说了，而第二种正是我们今天所学的新内容：primarybattery。[问]原电池既然是一种装置，根据我们刚刚学习的过程，大家试着总结一下构成原电池的条件有哪些。若学生思考不到，可以通过提示的方法让学生总结出该条件。[板书]构成条件：1.有自发的氧化还原反应；2.闭合回路；3.电解质溶液；4.不同金属（或一种金属一种非金属）作电极。[过渡]一种事物的产生必然有其用途，原电池也不例外，让我们走进生活，看看生活中有哪些化学电池。[板书]发展中的化学电源[讲解]人们总说化学是一门与生活密切相关的科学，在人类生活中，化学可说无处不在，今天我们学习的化学电源就是我们生活中无处不在的，密切相关的。[问]大家看看我手中的图片是什么？（展示干电池图片）[讲解]对的他就是锌锰电池，也就是大家说的干电池。它是由碳棒、MnO2糊、NH4Cl电解质、锌筒构造而成的。[问]在使用干电池的过程中，同学们发现电池外观有什么变化？[讲解]干电池外壳会变薄，电池会鼓，最后内部电解质会露出，而且不能充电，大家不禁会问一句为什么。接下来我们学习干电池的反应原理，同学就会明白其中的奥秘。[板书]干电池：负极：Zn-2e-Zn2+正极：2NH4++2e-2NH3+H2总反应：Zn+2NH4+Zn2++2NH3+H2[讲解]不难发现，负极锌反应生成锌离子，锌不断减少，外壳变薄，正极铵根离子发生反应，生成氨气、氢气，电池内部有气体生成，所以电池用久后会鼓，看总反应方程式，是不可逆反应，所以是一次性电池。豁然开朗。[板书]特点：一次性电池[讲解]电池鼓破后，电解质外漏，会腐蚀电器，人类将干电池外壳套上防腐金属或塑料筒。为了延长其寿命，又将电解质NH4Cl换成KOH,，并且在结构上做了改进，改进成现在用大家常用的碱性锌锰电池。（展示南孚图片）南孚，玩具车用完，遥控器还可以用，很好，很耐用。[过度]随着人类科技的发展，化学电源也不断进步，人们发现锌锰电池没电之后就扔掉了，浪费，不环保，充电电池就诞生了。[问]最早使用的充电电池是什么？（铅蓄电池）大家看一下铅蓄电池的构造。[讲解]铅蓄电池是由二氧化铅板、铅板、硫酸构成。它是怎样充放电的呢？接下来学习铅蓄电池的反应原理。化学电池氧化还原反应（本质）电能（装置）[板书]原电池：化学能[板书]充电电池：(+)PbO2+Pb+H2SO42PbSO4+2H2O(-)[讲解]一目了然，放电时正极PbO2发生反应，正四价铅离子得到两个电子生成正二价铅离子，负极Pb发生反应，铅失两个电子生成正二价铅离子。充电时，反应方程式发生逆反应。[小结]充电电池真正体现了化学能转变为电能，电能转变为化学能的循环。铅蓄电池经济、方便、好用，就被大力推广，现在路上跑的汽车大多数都是使用铅蓄电池。[问]我们大家使用的笔记本电脑，mp3都是铅蓄电池吗？（不是）[指导阅读]阅读43页倒数第二段[讲解]由于人们对耗电量高，便携式电器需求越来越大等原因，人们发现了镍镉电池，大家都知道镉是致癌物，会污染环境，镍氢电池的面世初步解决了这个问题。后来人们又发明了锂离子电池，锂是最轻的金属，活动性极强，是制造电池的理想物质。[过渡]下面我们介绍一下燃料电池。请同学们看下课本，了解下这部分内容。[问]燃料的燃烧时什么反应？[讲解]剧烈的氧化反应。[问]燃料电池是在什么思想下研发出来的呢？[讲解]燃料燃烧释放的能量转化为电能[板书]燃料燃烧电能[问]通过看课本燃料电池有什么优点？[板书]优点：1.高效；2.无污染，环境友好[问]与其它电池有什么区别？[讲解]反应物不是储存在电池内部，而是由外部设备提供燃料和氧化剂。课后小结通过本节课的学习我们知道了化学能是如何转化为电能，学习了原电池的主要内容，这部分是本节的重点，必须熟练掌握，此外我们了解了生活中常见的化学电池，此部分内容作为了解。布置作业课后习题全部做完板书设计第二节化学能与电能一、化学能转化为电能1.火力发电原理及过程电能机械能热能化学能发电机蒸汽燃烧2.对比实验实验一现象：锌片上有气泡产生；铜片上没有气泡实验二现象：锌片不断溶解，没有气泡产生；铜片上有气泡产生；电流表的指针发生偏转活泼性：ZnCu锌片（负极）：Zn+2e-=Zn2+(氧化反应)铜片（正极）：2H++2e-=H2(还原反应)总离子反应式：Zn+2H+=H2+Zn2+构成条件：1.有自发的氧化还原反应；2.闭合回路；3.电解质溶液；4.不同金属（或一种金属一种非金属）作电极。二、发展中的化学电源1.干电池：负极：Zn-2e-Zn2+正极：2NH4++2e-2NH3+H2总反应：Zn+2NH4+Zn2++2NH3+H2特点：一次性电池2.充电电池：(+)PbO2+Pb+H2SO42PbSO4+2H2O(-)3.燃料电池：燃料燃烧电能优点：1.高效；2.无污染，环境友好教学反思1.讲解知识的同时需要想好怎样才能化难为简，易于大多数人接受。2.板书设计需要讲求技巧。3.口头语需要改正。4.抓住重难点，争取在课上能够有时间找些对应习题让学生做一做，这样可以巩固所学知识。化学电池氧化还原反应（本质）电能（装置）原电池：化学能