最新精品教案化学选修4第四章电化学基础全章教案.docx
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最新精品教案化学选修4第四章电化学基础全章教案
第四章第一节原电池
教学目标
知识与技能:
进一步了解原电池的工作原理,了解设计原电池、选用正负极的原则,以及电极反应的概念。
过程与方法:
1.通过分组实验让学生体验化学能与电能相互转化的探究过程,培养学生观察能力与分析思维能力;
2.实验引导学生掌握以问题为中心的学习方法,学会发现问题、解决问题的方法.
情感态度与价值观:
使学生进一步从能量的角度理解化学科学对人类生活的重要贡献。
教学重点:
原电池的工作原理,写电极反应式和电池反应式。
教学难点:
原电池的工作原理。
教学方法:
实验探究法。
课时安排:
1课时
教学过程:
[问题情境]
1.同学们在化学必修2关于《化学能与电能》章节中,学习了原电池的基本原理和形成条件,那如果有下列两个装置能形成原电池吗?
2.为什么⑵不能形成原电池?
(是⑵不能形成闭合回路。
)
3.如何能使⑵构成闭合回路,形成原电池呢?
(依据学生的方案,肯定切实可行的方
案,如在两烧杯间搭建盐桥。
)
[实验探究]
在⑵装置中使用盐桥。
观察装置⑶的实验内容实验现象。
[学生]通过观察,记录并讲述实验现象。
[教师]归纳并板书实验现象:
①电流计指针偏转,并指示电子是由锌片流向铜片;
②锌片溶解质量减少;③铜片上有红色物质析出。
[结论]Cu-Zn-CuSO4溶液构成了原电池,发生了原电池反应,并且锌为原电池的负极,铜为正极。
问题:
1.如何设法阻止溶液中的Cu2+在负极锌表面还原以及能使⑶装置原电池得到持续、稳定的电流呢?
2.若把装置⑶中左烧杯中的CuSO4溶液换成ZnSO4溶液可以吗?
实验4-1
观察,记录并讲述实验现象。
①盐桥存在时电流计指针偏转,且指针偏转角度随时间的延续几乎保持不变;②Zn片溶解,无红色物质析出,Cu片上有红色物质析出;③取出盐桥电流计指针回到零点。
[结论]Zn—Cu—ZnSO4溶液—CuSO4溶液—盐桥构成了原电池,且能产生持续、稳定的电流;取出盐桥时没有电流产生,不能形成原电池。
板书:
1、构造特点:
双液原电池由两个半电池组成,每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应,电池反应的还原剂与氧化剂分别位于两个半电池中,中间通过盐桥连接形成闭合回路。
2、电极反应:
负极(Zn):
Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)
正极(Cu):
Cu2++2e-=Cu(还原反应)
3、电池反应:
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
4、外电路:
电子由负极(Zn片)流向正极(Cu片);
电流由正极(Cu片)流向负极(Zn片);
内电路:
阳离子移向正极(Cu片);阴离子移向负极(Zn片)。
5、盐桥的作用:
通过阴、阳离子的定向移动,在内电路形成电流回路而不中断电流。
6、意义:
随开随用,并能长时间产生持续、稳定的电流。
[小结并板书]原电池的原理及形成条件。
1、原电池的定义:
化学能转变为电能的装置。
2、构成原电池的条件:
两极一液闭合电路,自发的氧化还原反应
3、原电池的电极:
①材料种类:
金属—金属(活泼性不同);金属—非金属;金属—金属氧化物等。
②负极:
还原剂发生氧化反应的一极;正极:
氧化剂发生还原反应.③正、负极的判断方法:
电流计指针的偏转方向(电子流出或电流流入的一极为负极,电子流入或电流流出的一极为正极);池中实验现象(电极本身溶解的为负极,电极上有金属或气体析出的为正极)。
[作业]教材P72,习题1-6。
第四章第二节化学电源
教学目标
知识与技能:
了解化学电源的分类,常用电池的构成工作原理,加深对原电池原理的认识。
过程与方法:
培养学生运用对比法和理论联系实际的能力及收集整理、分析资料的能力
情感态度与价值观:
增强学生的环境保护意识和可持续发展意识。
教学重点:
一次、二次电池和燃料电池的反应式的书写、性能及其应用
教学难点:
化学电池的反应原理
教学过程
复习:
请同学以铜—锌原电池为例,叙述原电池组成和工作原理
板书:
第二节化学电源
举例或实物展示:
常见化学电源
锌—锰干电池、铅蓄电池、镍—铬可充电电池、银—锌钮扣电池的标本或模型
板书:
化学电池——将化学能变成电能的装置
讲述:
电池分类:
一次电池、二次电池、燃料电池
板书:
一、一次电池
投影:
1.电池反:
Zn+2MnO2+2H2O
2MnO(OH)+Zn(OH)2.找出电池的正、负极(电池的正、负极反应方程式看教材,不要求)
2.银锌电池的电极分别是Ag2O和Zn,电解质是KOH,发生氧化还原反应后生成Ag和ZnO,请写出该电池的电极反应式和电池反应方程式。
分析、讨论得结论
讲述:
锂电池的优点:
锂具有密度小,还原性强的特性。
以及锂电池重量轻、电能高、寿命长、用途广的特点。
板书:
二、二次电池—铅蓄电池
投影:
铅锑合金的格板,格板上填充的正极、负极材料,两极之间注入硫酸的质量分数(30%)和密度等内容。
总反应Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)
找出放电时(原电池)正负极材料与电极反应方程式及反应类型,计算当转移0.5NA个电子时,蓄电池消耗硫酸的物质的量。
并分析充电的反应。
分析、讨论得结论:
板书:
三、燃料电池
投影:
请写出氢氧燃料电池在酸性及碱性电解质下的正负极反应、总反应,并由此理解此类电池名称的来源。
板书:
酸性电解质:
负极:
2H2-4e-==4H+
正极:
O2+4H++4e-==2H2O
总反应:
2H2+O2==2H2O
碱性电解质
负极:
2H2-4e-+4OH-==4H2O正极:
O2+2H2O+4e-==4OH-
总反应:
2H2+O2==2H2O
讨论、归纳:
1.燃料电池的规律
①燃料做负极,助燃剂氧气为正极。
②书写方程式要考虑产生的离子是否与电解质溶液反应。
③电极材料一般不参加化学反应,只起传导电子的作用。
④电极反应式必须遵循原子守恒与电苛守恒。
2.燃料电池与前几种电池的差别:
①氧化剂与还原剂在工作时不断补充;
②反应产物不断排出③能量转化率高(超过80%),普通的只有30%,有利于节约能源。
[阅读]科学视野:
燃料电池具有能量利用率高,可连续使用和污染小等优点,已成为一种发展前景广阔的化学电源。
作业:
1.燃料电池是燃料(如H2,CO,CH4等)跟氧气或空气反应,将化学能转变为电能的装置,电解液为强碱溶液。
下列关于甲烷燃料电池的说法中正确的是:
(答案A、C)
A.负极反应为:
CH4+10OH--8e-==CO32-+7H2OB.负极反应为:
O2+2H2O+4e-==4OH-
C.随着放电进行,溶液中的阴离子向负极移动
D.随着放电进行,溶液的PH值不变
2.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生污染的铜镍电池。
氢镍电池的总反应是(答案是C、D)
H2+NiO(OH)Ni(OH)2,根据此反应判断,下列叙述正确的是电池放电时,
A.电池负极周围溶液的OH-浓度不断增大
B.电池放电时,镍元素被氧化
C.电池充电时,氢元素被还原D.电池放电时,H2是负极
教学反思:
本节内容应联系生活实际,向综合性、应用性和实践性转化。
因此本节课的设计应注意:
挖掘原电池的原理和组成条件,使学生认识到化学知识与工农业生产、科学发展、日常生活有密切的联系,以激发学生学习化学的兴趣。
更重要的是启发学生运用化学知识解决实际问题,从而培养学生的创新精神。
第四章第三节 电解池
教学目标
知识与技能:
1.掌握电解的基本原理。
初步掌握一般电解反应产物的判断方法。
2.使学生了解电解原理的应用。
3.通过对比、分析、明确原电池与电解池的区别和联系。
过程与方法:
通过电解氯化铜水溶液的实验,加深对电解原理的理解和应用。
培养学生观察现象、分析、推理、归纳和总结、探究等能力。
情感态度与价值观:
(1)指导学生主动参与教学过程,激发其主动探究的意识。
(2)对学生进行唯物辩证法教育和环境保护教育,加深学生对“理论来源于实践,又反过来指导实践”,这一认识规律的认识。
教学重点:
电解原理。
教学难点:
离子放电实质。
课时分配:
第一课时,电解原理;第二课时,电解原理的应用。
教学方法:
实验探究与启发讨论法
教学过程:
教师活动
学生活动
设计意图
【引入】
1.生活中常用的充电电池,充电的过程是怎样的?
2.人们用的银制餐具,是纯银的吗?
又是怎么制作的?
3.1807年,当英国化学家戴维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时,奇迹终于发生了,在阴极附近产生一种银白色金属,随即形成紫色的火焰,这就是发现钾元素的主要过程当时在社会上引起了轰动。
他随后用电解法又相继发现了钠钙锶钡镁等元素,成为发现化学元素最多的人,这其中的奥妙是什么呢?
积极思考
创设情境,让学生觉得将要学习的内容既熟悉又有趣。
【实验探究】这就是我们今天要学习的内容——电解原理,首先,我们通过一个实验,将CuCl2水溶液通电,仔细观察实验现象并记录,描述分析实验现象。
做实验,记录现象
①与电源的负极相连的碳棒上有一层红色的固体析出,说明有铜生成。
②与电源的正极相连的碳棒上有气泡产生,并有刺激性气味,用湿润的KI淀粉试纸变蓝,说明有氯气生成。
③电流计指针发生偏转,说明电解质溶液导电。
④溶液的颜色逐渐变浅,说明Cu2+的浓度逐渐减小。
①培养实验能力和合作精神。
②提供直接经验。
③处理信息,得出结论。
【讨论问题】针对实验中的现象讨论以下问题
1.通电前,氯化铜溶液里有哪些离子?
这些离子的运动情况怎样?
2.通电时,这些离子的运动情况有什么变化?
为什么?
离子的浓度有什么变化?
3.当离子定向移动到电极表面时,发生的是什么类型的反应?
4.电子的流动方向如何?
外电路上电流方向怎样?
5.构成电解池的条件?
电子从电源的负极沿导线流入碳棒(与负极相连),又从碳棒(与正极相连)流出,沿着导线流回电源正极,所以,外电路上的电流方向是由电源正极出发→碳棒(与正极相连)→碳棒(与负极相连)→回到电源负极。
培养分析推理,归纳总结的能力。
【实验探究】
当电解一个电解质溶液,在阴阳两极上会发生什么样的反应?
有什么规律?
我们来电解两个混合溶液(CuCl2+FeCl2和KCl+KI)探讨一下?
做实验
记录实验现象
描述现象
培育实验探究能力
【讨论问题】
1在两个混合溶液(CuCl2+FeCl2和KCl+KI)中分别存在哪些阴阳离子?
2根据实验现象,是哪些阴阳离子在放电?
3有什么规律可寻?
【总结】
①阳离子放电能力与金属活动性顺序有关,越不活动的金属,其离子越易得电子。
②阴离子放电能力与其还原性有关,离子的还原性越强,放电能力越强
培育归纳总结能力
在水溶液中的放电顺序:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+
[特别提示]K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+等活泼金属的阳离子在水溶液中不放电。
S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根
[特别提示]含氧酸的酸根离子在水溶液中不放电
加强理解
【巩固练习】以石墨为电极,电解下列物质的水溶液,写出有关电极反应式和电解总反应式:
①氯化氢②硫酸③氢氧化钠④硫酸铜⑤硫酸钠⑥氯化钾
学生练习
巩固知识,使理论联系实际。
【课下探索性练习】
1.用惰性电极电解下列物质的水溶液时,两极均能放出气体,且溶液的PH值增大的是A氯化氢B硫酸铜C硫酸钠D氢氧化钠
2.假如要将一根铁钉镀上铜,应如何设计电解池,请画出装置图。
3.比较电解池和原电池。
课后练习
为下节内容做下铺垫
板书设计
一、电解原理
构成电解池的条件
第二课时电解原理的应用
教师活动
学生活动
设计意图
【问题讨论】如果电极一个用铁,一个用石墨,电解质溶液用CuCl2,一个制成原电池,一个制成电解池,请指出电子移动方向和电极反应,以及区分正负极和阴阳极。
讨论,比较
比较原电池和电解池的不同。
【引入】大家都知道生活中使用的银制餐具不是纯银的,而是镀银的,和我们上节课布置的让大家在铁钉上镀铜的原理类似,属于电解池的应用,请大家展示自己设计的电解池。
投影学生设计的装置图
并进行评定。
承上启下,对上节内容的巩固和引出本节内容。
【问题讨论】
1.有些同学采用惰性电极做阳极,有些采用铜做阳极,哪种方法好,为什么?
2.这种方法也可以应用在铜的精炼上,比如用纯铜板做阴极,粗铜板做阳极,CuSO4做电解液,两极上分别发生了什么反应?
3.如果粗铜中含有锌镍银金等杂质,那么在两个电极上又将发生什么变化?
思考并讨论
深化电解原理这个概念。
【归纳总结】以上是电解原理的应用——电镀,可以使金属增强抗腐蚀能力,增加美观和表面硬度。
增强理解
【实验探究】我们来看电解原理的另一个应用,电解饱和食盐水,这是氯碱工业的基础,下面大家来做这个实验,检验产物。
做实验,记录,讨论
培养实验能力和团体协作能力。
【介绍】上节课我们提到过英国化学家戴维发现钾钠钙锶钡镁等元素的过程,一般金属的冶炼有加热分解法,热还原法,但是对于这些活泼的金属,由于很难有还原剂将它们从其化合物中还原出来,所以只能采用电解法这种“最强有力的氧化还原手段”。
理解
承上启下,呼应重要知识点。
【练习】请写出电解NaCl和Al2O3的电极方程式和总方程式。
练习
巩固电极反应的书写。
【板书设计】二、电解原理的应用
电解饱和食盐水制造烧碱、氯气和氢气。
作业:
1.用两根碳棒为电极,电解氯化钠、溴化钠、碘化钠的混和溶液(假设三者浓度相等),一开始两极上的产物为(A)
A.碘和氢气B.氯气和氢气
C.氧气和氢气D.溴气和氢气
2.以Pt作电极,用电源串联电解分装在两个烧杯里的200mL0.3mol/LNaCl溶液和300mL0.1mol/L的AgNO3溶液,过一段时间后取出电极,将两杯混合,则混合溶液的pH值(C)
A.<7B.>7C.=7D.≥7
第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护
教学目标
知识与技能:
1.学会书写吸氧腐蚀的电极反应式,巩固"析氢腐蚀"的电极反应式。
2.了解电化学防护的原理及方法。
过程与方法:
视频图片引入,紧密结合原电池和电解池原理,设问讨论,引导学生讨论研究,归纳小结,重点培养学生理论联系实际,学以致用的能力。
情感、态度与价值观:
防止腐蚀,任重道远。
培养学生努力学习,用科学知识武装自己,提高分析问题、解决问题的能力,造福社会。
教学重点:
金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护
教学难点:
金属发生吸氧腐蚀的电化学原理
课时安排:
2课时
教学
内容
教学
环节
教学活动
设计意图
教师活动
学生活动
引入
展示图像和学生收集到的音像、资料(事先布置安排)等,由学生介绍金属腐蚀给社会和生活带来的巨大损失。
事先收集相关腐蚀的图片和录像
强化学生的直观感受,激发学生探究金属腐蚀的兴趣和欲望
讲解介绍
讨论:
1、金属腐蚀的实质
金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
2、金属腐蚀分类:
化学腐蚀和电化学腐蚀
化学腐蚀:
金属跟接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石蜡)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
在生产和日常生活中比较普遍而且危害加大的,是金属的电化学腐蚀。
那么电化学腐蚀到底是怎么一回事呢?
提出电化学腐蚀概念
一、金属的电化
学腐蚀
板书
实验
实验1Fe—C—稀硫酸溶液原电池中电流计有偏转。
试一试将稀硫酸溶液换为NaCl溶液,回路中会有电流产生吗?
学生讨论,并分正反方辩论
知识铺垫,逐步推进
学生实验
安排反方代表实验证明。
现象:
有电流产生。
实验证明
设问
问题:
1.正负极参加反应的物质是什么?
2.你能写出电极反应方程式吗?
学生思考讨论
讨论思考
学生讨论
负极反应的物质是铁,电极反应式:
Fe-2e-=Fe2+
正极:
实验2课本实验4—3
(建议:
把试管的水中滴入几滴红色品红,利于观察。
注意观察点有可能是玻璃管末端水柱是从无到有。
)
学生观察现象:
有水柱产生。
实验为基础
设问
问题:
有水柱产生,你能得出什么结论?
学生讨论
得出实验结论
小结
参与反应的氧化剂为氧气
板书
正极反应的物质是氧气,电极反应式:
O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应为:
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
小结板书
电化学腐蚀定义:
像这样不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化。
1、吸氧腐蚀
板书黑体
一般情况下,钢铁(含碳合金)在潮湿的空气中表面会形成一薄层水膜,水膜回溶解来自大气中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体,使水膜含有一定的氢离子。
比如:
H2O≒H++OH-H2O+CO2≒H2CO3≒H++HCO3-
正因为如此,可形成铁—碳-水膜原电池,但一般情况下,水膜酸性很弱或呈中性,但溶有一定量的氧气。
所以发生“吸氧腐蚀”
小结
生成的Fe(OH)2具有还原性,又可以继续被氧气氧化,形成Fe(OH)3,
Fe(OH)2+O2+2H2O=2Fe(OH)3
Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3•xH2O,这就是铁锈的成份。
铁锈疏松地覆盖在铁钉表面,一定程度上可以阻止铁定的继续腐蚀。
练习相关电极方程式和化学方程式
知识小结联系生活
板书
1.吸氧腐蚀
负极:
Fe-2e-=Fe2+
正极:
O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应为:
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
Fe(OH)2+O2+2H2O=2Fe(OH)3
Fe(OH)3→Fe2O3•xH2O(脱水)
2.析氢腐蚀
2、析氢腐蚀
讲述
与“吸氧腐蚀”相对应的是:
如果水膜或电解质溶液呈强酸性,水膜或电解质溶液中就会有大量的氢离子,此时原电池反应就会有氢气放出,称之为“析氢腐蚀”,与我们必修中原电池形成原理相似。
电极反应式:
负极:
Fe-2e-=Fe2+
正极:
2H++2e-=H2
总反应:
Fe+2H+=Fe2++H2
介绍巩固析氢腐蚀
完成板书
负极:
Fe-2e-=Fe2+
正极:
2H++2e-=H2
总反应式:
Fe+2H+=Fe2++H2
讲述
比较化学腐蚀和电化学腐蚀。
见附表在日常生产和生活中,主要发生吸氧腐蚀。
因其速度快,又具普遍性,所以危害极大。
引出下部分学习内容作铺垫。
二、金属的电化学防护
引入
根据上节引入部分强调保护金属的重要性和必要性
设问
问题:
你知道哪些办法可以较好地保护金属,不被腐蚀吗?
学生讨论
换个角度理解所学知识,用于解决实际问题
1、保护层,2、改变金属结构……
切入
我们研究电化学保护法
回顾电化学知识
问题
1.在两种金属作极棒形成的原电池中,哪种极棒消耗?
哪种极棒没有消耗(受到保护)?
2.在两种金属作极棒组成的电解池中,哪种消耗?
哪种极棒没有消耗(受到保护)?
学生讨论
小结
1.正极(较不活泼金属)受到保护
2.阴极受到保护
小结
科学探究
P87《科学探究》
实验验证
引导学生小结
小结板书
1、牺牲阳极的阴极保护法
2、外加电流的阴极保护法
例题
现有一块白铁和一块马口铁,你能否预测哪种铁板更耐腐蚀?
解决问题
小结
略
作业
P87-1T-8T
教
学
反
思
金属的腐蚀及其防护是日常生活中非常普遍、非常常见的现象,也是急待解决的问题。
所以本节课应在科学知识的综合性、应用性、实践性上入手,密切联系生活实际,挖掘原电池的原理和组成条件(即金属腐蚀的原理),以及金属的腐蚀防护的重要意义,使学生认识到化学知识与工农业生产、科学实验、日常生活有密切的联系,以激发学生学习化学的兴趣,更重要的是启发学生运用化学知识解决实际问题,从而培养学生的创新精神。
附表一化学腐蚀与电化学腐蚀
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- 最新 精品 教案 化学 选修 第四 电化学 基础