化学能与电能教学设计

1、PAGE PAGE 10化学能与电能教学设计安徽省休宁中学 陈庆中2009-11-24高中化学优质课教学设计化学能到电能的桥梁原电池休宁中学化学组 陈庆中一、教学设计思路 原电池是把电能转化为化学能的一种装置，生活中有许多运用该原理的例子和产品。笔者用“水果电池使贺卡发出声音”这个事例来激起学生对本节课的好奇心，以问题引入新课题，激发学生的兴趣。然后逐层推进，创设新情境和提出新问题，学生自己在课堂上亲自做原电池实验和思考、讨论并总结形成原电池的条件，最终分析出“水果电池”产生电流的原因。充分体现学生的主体地位，学生切身感受到学习的快乐，品尝成功的喜悦。师生在和谐、对科学渴望的氛围中感知和探索新

2、知，最终达到教学目标。 二、教材分析字串5 本节内容隶属于电化学部分。教材通过理论分析和实验简单的解释了原电池的构成和化学原理。学生通过学习能应用原电池的原理分析新型电池的电极反应，能够从理论上设计新电池。三、学情分析 1、学生已经能够正确地分析氧化还原反应，也知道化学反应过程中有能量转化； 2、学生在物理上学过电流的形成、电流的方向和电子的方向； 字串6 3、学生对闭合电路中电子的运动方向、电池内电路中的导电微粒仍会存在困惑；四、教学设计1.【三维目标】知识目标：学生能掌握原电池原理、构成条件、电极名称与电极反应；学生能设计简单的原电池和分析电极反应。能力目标：学生动手实验能力；学生分析思维

3、和归纳能力 情感目标：兴趣激发与学好化学学科重要性意识的培养；增强联系实际学习化学并将化学知识应用于生活的意识。2. 【教学重点】原电池的工作原理，写出简单的电极反应及电池反应。3.【教学难点】原电池的形成条件及电极反应；电子流向和电流方向；原电池工作原理的理解。4.【教学手段】讲授、演示实验仪学生分组实验、多媒体辅助教学5【教学用品】投影仪、电流计、Cu电极、Zn电极、Al电极、石墨电极、导线、烧杯、CuSO4溶液，稀H2SO4、酒精、小黑板等教学过程：【导入新课】今天是某某同学的生日，这是班主任送的贺卡（能发出声音），这是我送的贺卡，暂时没有声音，因为我抽走了电子。我要用该同学喜欢吃的橙子

4、让这张贺卡响起来。（贺卡响起来）这到底是什么原因呢？橙子本身并没有电，那为什么用铁丝、铜丝插入进去并连接起来就能产生电流呢？同学们想知道其中的奥秘吗？学完这节课，大家就知道答案了。【板书】化学能到电能的桥梁原电池【师】在开始学习今天的内容之时，同学们先从一个熟悉的实验开始做起。（同时宣布优秀实验小组评比现在开始！）【投影】【探究实验1】在装有稀H2SO4的塑料槽中平行的插入Cu电极和Zn电极（将一支温度计给一小组），观察现象（另，温馨提示：做好实验必须把电极从溶液中取出）【学生回答实验现象】甲同学：Zn极表面有气泡产生，Cu极没有 乙同学：溶液温度升高【教师提出问题】任何现象发生的背后必然有它

5、的原因1.为什么气泡只能在Zn的表面产生？2.为什么烧杯中溶液温度略有升高？【学生回答】丙同学：由金属活泼顺序表ZnHCu可知Zn能与稀H2SO4反应，而Cu与稀H2SO4不反应，离子方程式是Zn +2H+ = Zn 2+ +H2丁同学： 该反应是个放热反应，放出的热量使溶液温度升高【教师归纳】同学们回答的很好，那么H+如何得到电子呢？【学生思考，回答】H+直接在Zn电极表面获得电子，电子是不能定向运动的【教师补充】这类似物理上线路的短路，所以会放出大量的热。我们可得出以下结论结论：化学能转化为热能【教师设疑】如果用一导线将Cu电极和Zn电极连接起来，那又会有什么现象？同学们动手试试【探究实验

6、2】用一根导线将探究实验1中的Cu电极和Zn电极连接起来，观察现象【学生分组实验】【学生回答实验现象】Cu极表面有气泡产生；Zn极表面也有气泡产生（教师解释原因）【教师提问】1.H+得到的电子难道是Cu失去的吗？【学生讨论】甲同学：Cu不与H2SO4反应 乙同学：假如是Cu失去电子应该会得到Cu2+ 则溶液会变成蓝色,但溶液仍为无色,所以不是Cu失电子【教师提问】既然不是Cu失去的，那会是谁失去的呢？【学生讨论】甲同学：只能是Zn【教师提问】2.那电子流动方向如何？【学生讨论，教师归纳】我们一起分析一下，Zn 失去的电子最终到达Cu极，大家看图：它有两条路，一条水路，一条陆路。水路行不行呢？（

7、不可能，因为只有离子才能经过溶液）。故电子只能由陆路从Zn导线流向Cu极，那电子这样定向移动会产生什么？（电流）如何检验？【学生回答】可在线路中接上一个电流计，看指针是否偏转（也可用音乐贺卡）【学生连接电流计，教师请一组同学拿到台上用音乐贺卡连接】【实验现象】电流计指针发生偏转；贺卡发出声音【师生共同得出结论】结论：化学能转化为电能【教师归纳】左边化学能热能，右边化学能电能的根本原因是左边容器中电子不能定向运动，而右边容器中电子做“定向运动”，而这两装置的区别就在于右边容器中多了根导线，正是这根导线，它好比一座桥梁，将Cu电极和Zn电极连接起来，这样它就给了电子一个定向运动的通道，电子这一“定

8、向运动”就形成电流。为了帮助同学们加深这种印象，我们观看一动画。【边看边讲边引出原电池的定义，电极（负极，正极），电极反应式】【投影】原电池：这种将化学能直接转化为电能的装置叫做原电池 负极：电子流出的一极 正极：电子流入的一极 负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应） 正极：2H+2e- =H2（还原反应）反应总式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 【过渡】既然用此装置可以将Zn + H2SO4= ZnSO4+ H2这个反应设计成一个原电池，那是不是所有的化学反应都能设计成原电池呢？构成一个原电池又需要哪些条件呢？我们接下来一起探讨这个问题【提示】先由定义入手（这种将化学能直接转化

9、为电能的装置叫做原电池）【教师分析】既然要将化学能转化为电能，这就要求该反应必须是个放热反应，因为放热反应是向环境释放能量，这样才能将释放的能量转化为其他形式的能量，吸热反应行不行？吸热反应是将环境中的能量以化学能的形式存储起来，那就谈不上转化了，所以只能是放热反应；另外，要转化为电能就必须要有电子的移动，有电子的转移的反应只有是氧化还原反应，总的归纳起来那就是：一个放热的氧化还原反应【板书】条件一：一个放热的氧化还原反应【教师提问】酸碱中和反应能不能设计成原电池呢？【学生回答】不能，原因是因为它不是一个氧化还原反应【过渡】条件一给我们指出了设计一个原电池的必备要素，给我们指明了方向。在这个前

10、提下，我们接下来准备的一切条件都是为产生电流铺平道路。前面我们形象的把原电池装置分为陆路和水路。电子在陆路做定向移动，同时离子在水路做定向移动才能产生电流。所以接下来我们要按电子或离子做定向运动的要求把陆路和水路准备好。首先探究对陆路（也就是电极）有何要求？同学们做一组实验【探究实验3】三组学生分别做Cu电极和Zn电极用导线连接起来插在稀H2SO4中实验C电极和Zn电极用导线连接起来插在稀H2SO4中实验 = 3 * GB3 Zn电极和Zn电极用导线连接起来插在稀H2SO4中实验 【实验现象】、中电流计指针发生偏转， = 3 * GB3 中电流计指针不发生偏转 【学生归纳，得出结论】电极为活泼

11、性不同的两种金属或金属与非金属导体作电极【板书】条件二：一般为活泼性不同的两种金属或金属与非金属导体作电极【结合图象分析】【师】通常活泼的金属失电子，电子流出，发生氧化反应，作原电池的负极；而不活泼的金属和非金属得电子，电子流入，发生还原反应，作原电池的正极负极：一般为较活泼的金属 正极：一般为较不活泼的金属和非金属 电子流出的一极 电子流入的一极 发生氧化反应的一极 发生还原反应的一极【过渡】陆路已为电子做定向运动做好了准备，那水路又需准备些什么呢？我们接下来探究一下对水路（溶液）有何要求呢？我们再做一组实验。【探究实验4】三组学生分别做Cu电极和Zn电极用导线连接起来插在稀H2SO4中Cu

12、电极和Zn电极用导线连接起来插在CuSO4中 = 3 * GB3 Cu电极和Zn电极用导线连接起来插在酒精中 【实验现象】、中电流计指针发生偏转， = 3 * GB3 中电流计指针不发生偏转【学生归纳，得出结论】必须是电解质溶液【师】对，因为只有电解质溶液才能导电【板书】条件三：电极需插进电解质溶液中【过渡】有了前面三个条件，原电池发电就万事俱备，只欠东风了。那所欠的这股东风是什么呢？请同学们观察一组实验总结得出【教师台上做演示实验】Cu电极和Zn电极用导线连接起来分别插在两个装有H2SO4的烧杯中 = 2 * GB3 用两个水果代替两个装有H2SO4的烧杯 = 3 * GB3 将两个水果合并

13、接触 【实验现象】、中电流计指针发生偏转， = 3 * GB3 中电流计指针不发生偏转【学生归纳，得出结论】必须形成闭合回路【板书】条件四：形成闭合回路（外部、内部）【教师归纳】原电池的形成条件有四点，可用两句话概括，那就是：氧化还原为前提，两极一液成回路【板书】原电池的形成条件：氧化还原为前提两极一液成回路【师】大家既然学会了原电池的定义和构成条件，那大家利用自己桌上的药品（Zn电极去掉）动手设计一个新的原电池（北边两大组药品：电流计、Cu电极、Al电极、石墨电极、导线、烧杯、CuSO4溶液。南边两大组药品：电流计、Cu电极、Al电极、石墨电极、导线、烧杯、稀H2SO4）【学生思考得到氧化还

14、原反应方程式】北边两组： 2Al+ 3CuSO4= Al2（SO4）3 +3 Cu南边两组： 2Al+ 3H2SO4= Al2（SO4）3 +3 H2【学生设计实验】每一个反应都有不同的设计方案，正极材料都可以不同： 如可选择Cu，也可选择C【师解释】两种方案都行，Cu和C的作用是一样的，都仅仅是起到一个传递电子的作用。若把Cu和C换成Pt,Au电极，效果也是一样的。一般来说，正极材料可以有多种选择！所以对于一个放热的氧化还原反应，我们可以设计成多种形式的原电池（以Fe+2FeCl3 =3FeCl2为例，投影展示） 【师】今天这节课我们主要学习了原电池的定义和构成条件，那同学们回过头来思考为什

15、么 水果可以制作原电池？【投影展示】各种水果的成分【学生分析，归纳】由于水果中有许多显酸性的电解质溶液，将铁丝，铜丝插入水果中就好比插入硫酸中，所以能构成原电池【教师总结】原电池原理在日常生活中有许多的应用。我们利用它制造了许多的电池（投影展示：锂电池，氢氧燃料电池等）但有时我们忽视时，它也会给我们带来不少的麻烦（投影展示格林太太的故事和“短命的游艇”的故事），所以，我们在日常生活中必须掌握必要的化学知识和基本原理。因此，同学们一定要学好化学！【板书设计】化学能到电能的桥梁原电池一.原电池的概念这种将化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。二.形成原电池的条件条件一：一个放热的氧化还原反应条件二：一般为活泼性不同的两种金属或金属与非金属导体作电极条件三：电极需插进电解质溶液中条件四：形成闭合回路（外部、内部）原电池的形成条件：氧化还原为前提两极一液成回路教学反思问题情景实验探究质疑讨论分析推理整合运用是我们在实验课中经常采用的基本教学程序，实验是化学课教学的灵魂，上好实