《实验活动6 化学能转化成电能》教案、导学案

《实验活动6 化学能转化成电能》教案

【教学目标】

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：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，形成正确能源观。

【教学重难点】

重点：原电池的概念与构成的条件。

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]【多媒体动画展示：热电厂生产的过程】

[板书]一、化学能直接转化为电能的原理与装置

[学生自学]阅读课本，思考问题：（教师播放投影片）

1.当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转化为电能。

2.把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。

3.需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。

4.考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。

5.从电学角度考虑仪器选择和组装问题

[师生互动]：

1.学生活动形式：组成课堂学习小组进行讨论，建立思维模型。

2.挖掘学生已有的氧化还原反应知识来分析氧化剂和还原剂之间电子转移中的能量转化。

3.积极引导学生思考将氧化反应和还原反应拆开的有关问题（怎样实现上述想法？氧化剂和还原剂分别选择什么物质？它们怎样给出和接受电子？）。

师：能否将氧化反应区域和还原反应区域拆开？这样在氧化反应区域和还原反应区域之间可能有电子流动，从而完成化学能向电能的转化。

[板书]

实验设计：

1.Cu-Zn原电池实验：

①Cu、Zn分别插入稀硫酸中。②Cu、Zn同时插入稀硫酸中，但不接触。③将Cu、Zn用导线连接起来。④在Cu、Zn导线之间接电流表。⑤将Cu、Zn导线互换再接电流表。

[板书]

Zn片发生氧化反应，Zn：Zn－2e＝Zn2+负极

H+在Cu片上发生还原反应，Cu：2H++ 2e＝H

↑正极

2

↑

师：很好，总的离子反应方程式：Zn2+ + 2H+＝Zn2+＋H

2

［板书］实验探究２：

2.Zn-Zn与稀硫酸进行实验。

3.Cu-石墨与稀硫酸进行实验。（在短时间内，不考虑氧气的作用）

4.Zn-石墨与稀硫酸进行实验。

5.Fe-Zn与稀硫酸进行实验。

上述实验及现象以表格对比的形式呈现出来。

①两极材料不同的各种现象。

②不同溶液的各种现象。

③电极在同一容器和不同容器中的现象。

化学用语化：将上述成功转化实验中的反应，用氧化反应式、还原反应式和

总化学方程式的形式表示出来。

［课堂小结］

［板书］

1.归纳、概括形成原电池概念：将化学能转化为电能的装置叫做原电池。

［知识拓展］2.总结归纳原电池的构成条件：

①有两种活动性不同的金属（或非金属单质）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。

3.抽象出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）。

［板书设计］

［活动与探究］

从下列课题中选择你感兴趣的问题，自由组成学习小组开展研究性学习活动。

设计各种情况下观察锌与稀硫酸反应产生氢气的速率，并探究其原因：

（1）将一粒纯锌、一粒粗锌与铜丝分别放入装有稀硫酸的不同试管中，观

察氢气产生的速率；

（2）将铜丝取出，与纯锌粒接触后放入装有稀硫酸的试管中，观察氢气的

产生速率及溶液有无颜色变化；

（3）在锌与稀硫酸反应的试管中，滴入少量硫酸铜溶液，观察实验现象。

《实验活动6 化学能转化成电能》导学案

【学习目标】

1.初步认识原电池的原理和一般构成条件；

2.培养实验操作能力、观察能力、科学的学习方法和创造性思维和探究能力，以及提出问题、分析问题和解决问题的能力；

3.应用辩证唯物主义的思维方法，抓住氧化还原反应是原电池工作原理的本质。通过实验不断体现出由实践—认识—再实践—再认识的认知过程。

【学习重难点】

重点：初步认识原电池的原理和一般构成条件。

难点：培养实验操作能力、观察能力、科学的学习方法。

【学习过程】

[课前准备]

生活中常用到电池，电池怎样把化学能转化为电能呢？

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一、化学能转化为电能

（一）原电池原理探究

分组进行下列实验并完成表格

实验1 将一块锌片和一块铜片分别插入装有稀硫酸溶液的烧杯中，观察实

验现象。

实验2 将一块锌片和一块铜片同时插入装有稀硫酸溶液的烧杯中，观察实

验现象。

实验3 用导线把锌片和铜片连接，再同时插入装有稀硫酸溶液的烧杯中，观察实验现象。

实验4 在锌片和铜片之间连接一个电流计后，再同时插入装有稀硫酸溶液的烧杯中，观察实验现象。

原电池的定义：我们称__________________________的装置为原电池

（二）原电池工作原理：以Zn、Cu原电池为例

（三）原电池的构成条件

1.必须是_______________溶液；

2.两个电极，其中一个相对较___________的金属为负极，另一个相对较

__________的金属或非金属导体为正极。两个电极直接或间接地连接在一起，并插入电解质溶液中去。

3.能自发地发生_____________反应。

4.形成闭合回路。

说明：①构成原电池的四个基本条件是相互联系的，不能孤立、片面地理解，在四个基本条件当中，氧化还原反应是核心；

②判断某装置是否为原电池，要以构成原电池的基本条件为判断标准，不能仅凭装置的外形下结论；

③构成原电池的基本条件是进行原电池设计的基本依据。

①下列哪些装置可以构成原电池？并写出电池总反应。

__________________________________________

逐一分析不能构成原电池的装置的原因。②把a、b、c、d 4块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，d极上产生大量气泡；a、c相连时，电流由c经导线流向a；b、d相连电子由d经导线流向b，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为（）A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c ＞a

③在伦敦上流社会，有一位贵族夫人格林太太，幼年时因蛀牙补过一颗不锈钢的假牙。不料后来，她又因为车祸掉了一颗牙，为了显示她的富有，她装了一颗黄金假牙。自此以后，她就经常出现头痛、失眠、心情烦躁等症状。更奇怪的是，众多的医学专家为她检查后，都找不到病因。格林太太的病因到底是什么呢？

你能用今天所学的知识帮她解决吗？

（四）原电池原理的应用--金属的腐蚀及防护

铁锈的形成：F e(O H)

2 F e(O H)

3

Fe

2

O

3

[精练反馈]

1.对于原电池的电极名称叙述错误的是（）

A.发生氧化反应的为负极

B.正极为电子流入的一极

C.比较不活泼的金属为负极

D.电流的方向由正极到负极

2.茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中（）

①铝合金是正极②铝合金是负极③海水是电解液④铝合金电极发生还原反应

A.②③

B.②④

C.①②

D.①④

3.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是（）

4.如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a 极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是（）

A.a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸

B.b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液

C.a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸

D.b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液

5.如右图所示，烧杯中盛的是水，铁圈和银圈直接相连，在接头处用一根绝缘细丝吊住，并使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，反应一段时间后，观察到的现象是（）

A.两圈仍保持平衡

B.有气泡产生，两圈摇摆不定

C.铁圈向下倾斜

D.银圈向下倾斜

6.有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使

用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol/L H

2SO

4

溶液中，乙同学将电

极放入6 mol/L的NaOH溶液中，如下图所示。

（1）写出甲池中正极的电极反应式：

正极：_________________________________________________。

（2）写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式：

负极：_______________________________________________。

总反应的离子方程式：_________________________________。

（3）如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出________活动性更强（填写元素符号）。

（4）由此实验，可得到如下哪些正确结论？（）

A.利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质

B.镁的金属性不一定比铝的金属性强

C.该实验说明金属活动顺序表已过时，已没有实用价值

D.该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析

（5）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序表判断原电池中的正负极”这种做法________(“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行实验方案_______________________________（如可靠，此空可不填）。