高中化学必修2
第2章 化学键 化学反应规律 第2节 化学反应与能量转化
第2课时化学反应能量转化的重要应用——化学电池
教材分析
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。 教学目标
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。 教学重难点 原电池工作原理 教学过程
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高中化学必修2 一、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:各种各样的电池
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:
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高中化学必修2 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:2H2 + O2=== 2H2O。 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。
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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↑
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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 Zn+2H+===Zn2++H2↑ 确定 负极 选择负极反应物:________ 选择负极材料:____________ 选择正极反应物:__________ 选择正极材料:___________ 选择离子导体:____________ 选择电子导体:_________ 实验装置 实验现象 确定 正极 构成闭 合回路
【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
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高中化学必修2教学设计1:2.2.2 化学反应能量转化的重要应用——化学电池
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