2019-2020年高中化学《化学能与电能的转化》学案 新人教版必修2

⼈教版⾼中化学必修2精品导学案（答案）必修⼆第⼆章

第⼆节化学能与电能学案

第⼆章第2节化学能与电能

课前预习学案

⼀、预习⽬标1、了解燃煤发电的流程及关键步骤

2、通过预习尝试填写有关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

⼆、预习内容1、燃煤发电的流程：_______________________________________________________

化学能转换为电能的关键:__________________________________________________

3、化学电池的反应本质__________________________________________________________

4、常见的化学电源有____________________________________________________________三、提出疑惑

课内探究学案

⼀、学习⽬标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

⼆、学习重难点：掌握锌铜原电池的基础知识

三、学习过程

㈠燃煤发电的流程______________________________________________________________ 化学能转换为电能的关键______________________________________________________ (⼆) 探究化学能与电能的转化尝试填写下表：

⑵原电池中如何判断正负极？

⑶正极⾦属起啥作⽤？啥在正极上得电⼦？

⑷正负极发⽣的反应类型？

【知识应⽤】1、⽤下列物质设计⼀个原电池CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、Fe棒、Cu棒、C棒、Zn⽚、Cu⽚、铜线、2、画出装置图

㈢、常见电源___________________________________________________________________(四)当堂检测

第1课时 化学能转化为电能

1．能举例说明化学能转化成电能的实例并了解其应用。

2．理解原电池工作原理。

3．会写简单的电极反应式。

一、一次能源和二次能源

分类 定义 实例

一次能源 直接从自然界取得的能源 流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等

二次能源 一次能源经加工、转换得到的能源 电力、蒸汽等

其中电能是应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源。

二、化学能转化为电能

1．化学能转化为电能的两种方式

(1)火电(火力发电)：

化学能――→燃烧热能――→蒸汽机械能――→发电机电能；缺点：污染环境、低效。

(2)原电池：将化学能直接转化为电能；优点：清洁、高效。

2．原电池

(1)实验： 实验装置

实验现象 锌片：溶解

铜片：有气泡产生

电流表：指针偏转

结论 有电流产生，装置中化学能转化为电能

(2)工作原理：

负极 电极材料：Zn电极反应：Zn失去电子，发生氧化反应电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋

正极 电极材料：铜电极反应：得到电子，发生还原反应电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑

电池反应：2H＋＋Zn===Zn2＋＋H2↑

(3)电子的流向：电子由负极经导线流向正极。

(4)反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。

1．(2018·宁夏育才中学期中)在下列能源中，属于二次能源的是( )

A．风力 B．原煤

C．石油 D．电力

解析：风力是直接取自自然界没有经过加工转换的资源，是一次能源，A错误；煤是直接从地下挖来的，是一次能源， B错误；天然气、原煤和石油是三大化石燃料，是一次能源，C错误；我们生活中所使用的电力都是通过其他形式的能源转化而来的，是二次能源，D正确。

答案：D

2．(2018·宁夏育才中学期中)下列各装置中，能构成原电池的是( )

解析：原电池的构成条件：活泼性不同的两个电极、电解质溶液、闭合回路、自发的氧化还原反应，四个条件缺一不可。A两个电极相同，不能构成原电池，A错误；B符合原电池构成要素，B正确；酒精为非电解质，不能构成原电池，C错误；不能形成闭合回路，D错误。

实验活动6 化学能转化成电能

[实验探究]

一、实验目的

1.理解氧化还原反应在化学能转化成电能过程中的作用,体会化学的价值。

2.认识原电池的构成要素及其作用。

二、实验用品

1.试剂:锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸。

2.仪器:导线、烧杯、电流表。

三、实验方案设计

1.将电极材料用导线直接与电流表连接观察是否有电流产生。

2.将电极材料插入电解质溶液中,观察实验现象。

3.将不同电极材料制成不同的原电池装置,根据实验现象确定正、负极。

四、实验方案实施

1.电极材料实验

(1)按图用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接,使锌片与铜片接触,观察电流表指针是否发生偏转;用石墨棒代替铜片进行上述实验。观察并记录实验现象。

电极材料 电流表指针是否发生偏转 实验结论

锌片、铜片 否

没有电解质溶液,不能发生原电池反应 锌片、石墨棒 否

(2)按如图所示的装置做实验,记录实验现象并解释原因。

实验装置

实验现象

实验结论

锌片溶解,表面产生无色气泡 锌的还原性比H2强,溶液中的H+直接得到Zn失去的电子生成H2

①锌片溶解,表面产生无色气泡

②铜片表面无明显变化 铜的还原性比H2弱,不能置换出H2,电子不能在溶液中移动,锌的电子不能转移到铜片,H+只能在锌片表面被还原成H2 ①锌片溶解,表面产生无色气泡

②石墨棒表面无明显变化 石墨为惰性材料,不能置换出H2,电子不能通过溶液转移到石墨棒,H+只能在锌片表面被还原成H2

2.原电池实验

按如图所示的装置实验,选择不同的电极材料,以及稀硫酸,导线和电流表,组装原电池,试验其能否产生电流,记录实验现象并解释原因。

实验材料 实验现象 实验结论

Zn、Cu、

稀硫酸 ①锌片溶解

②铜片不溶解,表面产生无色气泡

③电流表指针偏转 锌失去的电子通过导线转移至铜片表面产生电流,溶液中的H+在铜片表面获得Zn失去的电子生成H2

Zn、石墨、 ①锌片溶解

②石墨棒表面锌失去的电子通过导线转移至石墨棒表面产生电流,溶液中的H+在石墨棒表面获得稀硫酸 产生无色气泡

第三课时 化学电源

学习目标导航

课程目标展示 素养目标达成

1.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。

2.能正确书写简单化学电源的电极反应式。 1.宏观辨识与微观探析:结合生活中常用的各类电池,能够用原电池原理解释其中的原理。

2.科学探究与创新意识:通过对新型电池的认识,体会原电池原理对于设计电池和改进电池方面的重要性。

学习任务 常见的化学电源

NO.1 自主学习·夯实基础

1.一次电池

(1)特点:电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行),如锌锰干电池属于一次电池。

(2)锌锰干电池的构造如图所示。

①锌筒为负极,电极反应是Zn-2e-Zn2+。 ②石墨棒为正极,最终被还原的物质是二氧化锰。

③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液。

2.二次电池(充电电池)

(1)特点:二次电池在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前的状态。

(2)能量转化:化学能电能。

(3)常见的充电电池:铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。

3.燃料电池

(1)特点:①反应物不是储存在电池内部;②能量转换效率高、清洁、安全;③供电量易于调节。

(2)燃料电池常用的燃料有:氢气、甲烷、乙醇等;常用氧化剂:氧气。

微思考:二次电池能无限次反复充电使用吗?

提示:电池在工作时,化学能转化为电能的同时,也有少量能量转化为热能或以其他能量转化形式损失,所以二次电池不能无限次反复使用。

NO.2 互动探究·提升能力

探究1 电池类别的辨别 问题1:图示三种电池的类别分别是什么?

提示:燃料电池、一次电池、二次电池。

问题2:结合所学知识判断干电池与充电电池的本质区别,燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别。

提示:干电池是一次性电池,放电之后不能充电,即内部的氧化还原反应是不可逆的;充电电池又称二次电池,它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前的状态。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部,而是从外部提供,这时电池起着类似于试管、烧杯等反应器的作用。