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人教版选修4《化学反应原理》全册教案

※基本信息※
- 资料类型：教(学)案
- 教材版本：不限
- 适用学校：不限
- 所需点数：1点
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- 更新时间：2010-11-04 16:12:34
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※资料简介※
课题：第四章电化学基础
1、让学生体验化学能与电能相互转化的探究过程；
2、使学生进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件；
3、能够写出电极反应式和电池反应方程式.
过程
与
方法 1.通过分组实验培养学生观察能力与分析思维能力。
2.实验引导学生以问题为中心的学习方法，学会发现问题、解决问题的方法。
3、加深理解实践→认识→再实践→再认识的辨证唯物主义的思维方法
情感
价值观通过一些实验和科学探究过程，使学生增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。
重点进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式
难点原电池的工作原理
第四章    电化学基础
第一节   原电池
一、原电池工作原理
锌片（－）：Zn-2e-＝Zn2＋   氧化反应；
铜片（＋）：Cu2＋＋2e-＝Cu   还原反应
总反应式：Cu2＋＋Zn＝Cu＋Zn2＋
二、设计原电池
教学过程备注
［复习投影］原电池的概念：化学能转化为电能的装置
组成原电池的条件：
(1) 有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极，活泼性强的做负极
(2) 电极材料均插入电解质溶液中，电极可能与电解质溶液反应也可能不反应
(3) 两极相连形成闭合回路，可以是导线相连接也可以是两电极接触
第四章    电化学基础
第一节   原电池
[讲]我们已所学过的原电池，是为了便于说明原电池化学原理的一种最简单的装置。如果用它作电源，不但效率低，而且时间稍长，电流就不断减弱，因此不适合于实际应用。这是什么原因呢？主要是由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。为了避免发生这种现象，我们来设计一种更为科学的原电池装置。
[设计实验]在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液，将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥（如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻）连接起来，再用导线将锌片和铜片联接，并在导线中串联一个电流计，观察现象。
［学与问］什么是盐桥？
盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。盐桥可使由它连接的两溶液保持电中性。
[现象]（1）电流表指针发生偏转，根据指针偏转方向，可以判断出锌片为负极、铜片为正极。
（2）铜片上有铜析出，锌片则被溶解。
（3）取出盐桥，指针回到零点，说明盐桥起了沟通电路的作用。
[讲]发生上述现象的原因是由于锌比铜活泼，容易失去电子变成Zn2＋进入溶液，电子通过导线流向铜片，硫酸铜溶液中的Cu2＋从铜片上获得电子变成铜原子沉积在铜片上。由于电子从锌片流到铜片，所以锌片上发生氧化反应，铜片上发生还原反应。
锌片（－）：Zn-2e-＝Zn2＋   氧化反应；
铜片（＋）：Cu2＋＋2e-＝Cu   还原反应
总反应式：Cu2＋＋Zn＝Cu＋Zn2＋
[讲]一定时间后，溶液会因带电离子的积累（ZnSO4溶液中的Zn2＋离子过多，CuSO4溶液中的SO42-离子过多）而阻碍电子的转移。但有盐桥存在，允许溶液中离子迁移，以中和过剩的电荷，起了沟通电路的作用，使传递电子的反应能继续进行。于是，锌和CuSO4的氧化还原反应的化学能转变成外电路上电子流动的电能。
一、原电池工作原理
锌片（－）：Zn-2e-＝Zn2＋   氧化反应；
铜片（＋）：Cu2＋＋2e-＝Cu   还原反应
总反应式：Cu2＋＋Zn＝Cu＋Zn2＋
[讲]从分析铜--锌原电池的组成可以看出，原电池是由两个半电池组成的。锌和锌盐溶液组成一个半电池，铜和铜盐溶液组成另一个半电池。中间通过盐桥连接起来。组成半电池的导体叫电极，失去电子的电极为负极，得到电子的电极为正极。不参加电极反应的电极叫惰性电极，如铜电极。
[过渡]根据铜--锌原电池的组成，如何利用一个现有氧化还原反应设计成为原电池？
两个半电池组成原电池的工作原理
强还原性物质做负极，向外电路提供电子；强氧化性物质做正极，从外电路得到电子
二、设计原电池
1、基本方法：从理论上讲，可自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池，还原剂在负极上发生氧化反应，失去的电子通过导线转移到正极上，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应，从而形成闭合回路，外电路中则有电流产生。
2、电解质溶液的选择
电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若为两个半反应则：两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子的盐溶液。
3、电极材料的选择
活泼金属做负极
[投影] 氧化还原反应中还原剂的氧化反应和氧化剂的还原反应同时发生，一个氧化还原反应被设计成原电池后，氧化反应和还原反应被分别设计在负极和正极发生，两极反应式叠加后应该与氧化还原反应式吻合，要求书写电极反应式时，负极失去的电子数与正极得到的电子数相等。
［小结］原电池作为一种化学电源，当它用导线连接上用电器形成闭合回路时就会有电流通过。
（1）在外电路：
①电流的流向是从电源的正极出发经用电器流向电源的负极。
②电子的流向是从电源的负极出发经用电器流向电源的正极。
（2）在内电路：
①电解质溶液中的阳离子向正极移动，因为：正极是电子流入的电极，正极聚集了大量的电子，而电子带负电，吸引阳离子向正极移动。
②电解质溶液中的阴离子向负极移动，因为：负极溶解失去电子变成阳离子，阳离子大量聚集在负极，吸引阴离子向负极移动。
教学回顾：
课题：第二节化学电源
技能 1、一次电池与二次电池的区别
2、一次电池、二次电池电极反应的
3、书写理解燃料电池的反应原理
过程
方法通过查阅资料等途径了解常见化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能在生产生活中的实际意义。掌握三类电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。
情感
态度
价值观通过化学能与电能相互转化关系的学习，使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献，体会能量守恒的意义。在探究三种电池的基础上，学会利用能源与创造新能源的思路和方法，提高环保意识和节能意识。
重点一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其应用
难点化学电池的反应原理
第二节化学电源
一、化学电源
1、化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。
2、化学电源的优点：
（1）能量转换效率高，供能稳定可靠。
（2）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。
（3）易维护，可在各种环境下工作。
3、原电池的优劣或适合某种需要判断标准：
（1）比能量    （2）比功率    （3）电池的储存时间的长短
二、一次电池
1、碱性锌锰干电池：
负极（锌筒）：Zn +2OH－—2e—= Zn（OH）2；
正极（石墨）：正极：2MnO2+2H2O+2e－= 2MnOOH+2OH－
电池的总反应式为：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn（OH）2
2、银锌电池：
负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O     正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O 2Ag+ ZnO
3、锂电池：8Li＋3SO2Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S
三、二次电池
1、铅蓄电池
负极：Pb-2e-+SO42－=PbSO4      正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O
蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
四、燃料电池
1、燃料电池（碱性）
负极：2H2+4OH——2e—=4H2O     正极：O2+2H2O+2e—=4OH—
电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O
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