《化学能与电能》设计

《化学能与电能》教学设计（3）教学设计生活在现代社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识。当学生们了解了化学反应中能量转化的原因，并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后，会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。正是基于学生的这种心理特征，教材开始的几个设问，把学生带进了“化学能与电能之间相互转化”的研究之中。从能量转换角度看，本节课程内容是对前一节课中“一种能量可以转化为另一种能量，能量也是守恒的；化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的补充和完善。从反应物之间电子转移角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用；从思维角度看，“将化学能直接转化为电能”的思想，是对“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。为了使本节教学设计思路更为清晰，可将课程内容大致分为三部分：第1课时一、教学目标1.知识目标通过实验和科学探究形成原电池概念，初步了解原电池的组成，理解其工作原理。2.能力目标（1）分析火力发电的原理及利弊，建立“将化学能直接转化为电能”的新思路，通过对氧化还原反应的本质的分析，提出实现新思路的各种推测和猜想等，培养创新思维能力。（2）通过实验和科学探究，对比、归纳，培养学生科学探究精神和分析、归纳的能力。3.情感目标培养科学探究和实验中的良好态度和合作学习。二、教学重点初步了解原电池的组成、概念、应用，理解其工作原理。三、教学难点通过实验和科学探究形成原电池概念，抽象出原电池的工作原理四、教学方法实验探究【引言】大家都知道现今生活中电与我们生活的密切程度，可以说现在要是没了电我们现在的生活将是一个什么样的状态。近两年电力由于我国经济的高速发展现今还处于紧缺的状态，那么大家回想一下，我们获取电能的主要方式又是什么？我们从教材的我国电力总量构成图中可以看到，火力发电仍然将近81%，再来想一下，这种发电的原理又是什么？（学生讨论）结论：再来分析：在转化过程中，设备的投入、机械效率等问题。提出新问题：能否实现从化学能→电能的直接实现？【板书】第二节化学能与电能【板书】一、化学能与电能的相互转化问题探讨：1.氧化还原反应的实质是什么？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可以吗？3.如何截获电子？4.从电学角度考虑仪器选择和组装问题[实验]学生自己组织实验【实验2-4】实验过程：

实验序号①步骤要求在一支试管中加入少量稀硫酸和一小粒纯锌粒实验现象

锌粒表面有气体产生用离子方

程式解释

实验现象2H++Zn

=H2↑+Zn2+

思考问题

寻找答案1.反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？

2.Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中H+的？

3.想什么办法使Zn与H+分开，不让H+直接在Zn表面得电子？列出你对

问题3的

想

法

实验序号②步骤要求在另一支试管中加入少量稀硫酸和一小粒纯锌粒，再将一根粗铜丝插入试管，观察一会儿，使铜丝与锌粒接触，观察现象实验现象

未接触时锌表面有气泡，铜丝无明显现象，接触后铜丝表面有气泡用化学方

程式解

释实验现象锌片

Zn-2e－=Zn2+

（氧化反应）铜片

2H++

2e－=H2↑（还原反应）

思考问题寻找答案1.反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？

2.Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中H+的？

3.H+得到的电子是Cu失去的吗？Cu在这个过程中起什么作用？

4.想什么办法让这种电子的转移变成电流？列出你对

问题4的

想

法

实验序号③步骤要求将锌片和铜片用导线连接，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象实验现象

写化学方程

式或解释

实验现象锌片

Zn-2e－=Zn2+

（氧化反应）铜片

2H++

2e－=H2↑（还原反应）

思考问题

寻找答案1.反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？

2.电子从Zn到溶液中H+经历了哪些途径？

3.导线在这个过程中起什么作用？

4.你怎样才能知道导线中有电子流过？怎样才能知道导线中电子流动方向？组内交流

列出想法

实验序号④步骤

要求将锌片和铜片用导线连接，在导线中间接入一个电流计（或发光二极管），平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。将锌片和铜片用导线反接电流计再做实验，观察现象实验

现象

锌粒表面无气泡逐渐溶解，铜片表面有气泡，二极管发光或电流计偏转解释实

验现象

锌发生氧化反应，还原反应在铜表面发生，有电流产生（形成原电池）思考问题

寻找答案1.反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？

2.电子从Zn到溶液中H+经历了哪些途径？

3.电流计在这个过程中起什么作用？

4.你认为这个过程中能量的转化关系是怎样的？组内交流

列出想法

【分析】当把用导线连接的锌片和铜片一同浸入稀硫酸中时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H+从铜片获得电子被还原成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。这一变化过程可以表示如下：【板书】锌片：Zn-2e－=Zn2+(氧化反应）铜片：2H++2e－=H2↑（还原反应）总反应：Zn＋2H+=Zn2++H2↑【学生探究活动】根据铜锌原电池，填写下表：电极电极材料电极反应反应类型得失电子的粒子电子流动方向负极

正极

总反应：______________________________________________________【科学探究】原电池的构成条件探究。1.组织学生根据实验用品，如Zn、Cu、石墨棒、Fe、稀硫酸、乙醇、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，导线、西红柿（或其他水果）、电流计等自己设计对比实验。2.让学生设计表格整理实验信息，然后将化学事实用化学式表达出来。3.活动总结汇报。原电池构成部分对比一实验现象解释或写化学方程式电流计

稀硫酸

Zn

溶解无气泡Zn-2e－=Zn2+

偏转较大石墨

气泡

2H++

2e－=H2↑稀硫酸

Cu

无明显现象反应不能自发进行偏转较小石墨

原电池构成部分对比二实验现象解释或写化学方程式

电流计稀硫酸

Zn

溶解无气泡

Zn-2e－=Zn2+偏转Fe

气泡

2H++

2e－=H2↑乙醇

Zn

无现象

无偏转Fe

无现象

原电池构成部分对比三实验现象解释或写化学方程式电流计稀硫酸

Zn

溶解气泡

Zn-2e－=Zn2+无偏转Zn

溶解气泡

Zn-2e－=Zn2+稀硫酸

Zn

溶解

Zn-2e－=Zn2+偏转Fe

气泡

2H++

2e－=H2↑

原电池构成部分对比四实验现象解释或写化学方程式电流计

插在一个

西红柿中

Zn

偏转Cu

插在两个

西红柿中Zn

无偏转Cu

【板书】二、原电池及电极反应1.概念：将化学能转化为电能的装置叫做原电池。2.构成条件：①有两种活动性不同的金属（或非金属导体）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.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）化学能→电能4.原电池的电极负极：发生氧化反应，电子流出（流向正极）的一极。正极：发生还原反应，电子流入（来自负极）的一极。【总结】这节课我们主要探讨了原电池的有关知识，知道了原电池的概念、原理和组成，希望同学们课下及时巩固、练习。【练习】1．X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X和Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（

）（A）X＞Y＞Z（B）X＞Z＞Y（C）Y＞X＞Z（D）Y＞Z＞X2．下列装置哪些可以形成原电池?形成原电池的写出电极反应式,并指出电子流动方向。

【作业】每个同学利用家庭条件，自制一个简单的原电池。第2课时一、教学目标1.知识目标了解常见的化学电源。2.能力目标通过对化学电源的学习，使学生自己能制作简单的化学电源。3.情感目标通过对常见化学电源的学习，使学生增强环保意识。二、教学重点了解原电池的组成，理解化学电源的工作原理。三、教学难点抽象出化学电源的工作原理。四、教学方法读书指导法【提问复习】组成原电池的条件是什么？检查学生自制电池情况。【引言】大家现在知道了，从理论上讲任何氧化还原反应，都可以将氧化反应和还原反应分开而从中获取电流，但是从技术上而言这一理想又有很大的距离。人们应用原电池原理，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等，以满足不同的需要,请同学们说说你所知道的电池的用途。【板书】二、发展中的化学电源【板书】1.干电池最早使用的是锌锰电池。锌锰电池的电极分别是锌（负极）和碳棒（正极），内部填充的是糊状的MnO2和NH4Cl。电池的两极发生的反应是：负极（锌外壳）：Zn-2e－=Zn2+正极（碳棒）：2MnO2+2NH4++2e－=2MnO(OH)+2NH3+H2O【板书】2.充电电池（又称二次电池）充电电池在放电时进行的氧化还原反应在充电时又逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是：化学能电能例如，铅蓄电池中发生的化学反应是：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O【电脑展示】干电池和铅蓄电池（由学生和教师分别讲述这两种电池的构造和用途）【阅读】课本中3、锂电池4、新型燃料电池（由学生自学完成）【板书】3.锂电池4.新型燃料电池：氢氧燃料电池、铝、空气燃料电池【课件展示】当代新型电池，培养学生的进取心理【总结】这节课我们重点讲了几种常见的化学电源，知道了它们的用途，也知道了它们对环境的危害，希望同学们不要乱扔废电池，并且自己学着动手回收废电池中的有用资源。【典型例题剖析】例1.电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：Zn+2OH－－2e－=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－电池的总反应式为：Ag2O+Zn=2Ag++ZnO下列判断正确的是（）A.锌为正极，Ag2O为负极B.锌为负极，Ag2O为正极C.原电池工作时，负极附近溶液的pH值减小D.原电池工作时，负极附近溶液的pH值增大答案：BC解析：原电池的负极上发生氧化反应，所以锌为负极，根据题目给出的电极反应式，负极的氧化反应要消耗OH－，溶液的碱性减小，因此负极附近溶液的pH值变小。例2.把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。A、B相连时A为负极；C、D相连时，电流由D→C；A、C相连时，C极上产生大量气泡；B、D相连时，D极发生氧化反应。这四种金属的活动顺序是（）A.A＞B＞C＞D B.A＞C＞D＞BC.C＞A＞B＞D D.B＞D＞C＞A答案：B解析：这道题主要考查对原电池正、负两极的判断，在原电池中，比较活泼的金属为负极。A、B相连时A为负极说明A比B活泼；C、D相连时，电流由D→C，由于电子流动的方向与电流方向相反，所以C为失去电子的一极，C比D活泼；A、C相连时，C上产生气泡，即C上发生的反应是2H++2e－=H2↑，是还原反应，所以A比C活泼；B、D相连时，D极发生氧化反应，则D为正极。综合以上结论可知，B是正确答案。［练习］1.表面镀有保护金属层的铁片，当镀层有破损时比普通铁片更易腐蚀的是（）。A.白铁（镀锌铁）

B.马口铁（镀锡铁）C.镀镍铁

D.镀铜铁2.下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（）A.④＞②＞①＞③

B②＞①＞③＞④C.④＞②＞③＞①

D.③＞②＞④＞①3.通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装有一定数量的锌块，请解释原因。一、教学目标1.知识目标了解常见的化学电源。2.能力目标通过对化学电源的学习，使学生自己能制作简单的化学电源。3.情感目标通过对常见化学电源的学习，使学生增强环保意识。二、教学重点了解原电池的组成，理解化学电源的工作原理。三、教学难点抽象出化学电源的工作原理。四、教学方法读书指导法【提问复习】组成原电池的条件是什么？检查学生自制电池情况。【引言】大家现在知道了，从理论上讲任何氧化还原反应，都可以将氧化反应和还原反应分开而从中获取电流，但是从技术上而言这一理想又有很大的距离。人们应用原电池原理，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等，以满足不同的需要,请同学们说说你所知道的电池的用途。【板书】二、发展中的化学电源【板书】1.干电池最早使用的是锌锰电池。锌锰电池的电极分别是锌（负极）和碳棒（正极），内部填充的是糊状的MnO2和NH4Cl。电池的两极发生的反应是：负极（锌外壳）：Zn-2e－=Zn2+正极（碳棒）：2MnO2+2NH4++2e－=2MnO(OH)+2NH3+H2O【板书】2.充电电池（又称二次电池）充电电池在放电时进行的氧化还原反应在充电时又逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是：化学能电能例如，铅蓄电池中发生的化学反应是：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O【电脑展示】干电池和铅蓄电池（由学生和教师分别讲述这两种电池的构造和用途）【阅读】课本中3.锂电池4.新型燃料电池（由学生自学完成）【板书】3.锂电池4.新型燃料电池：氢氧燃料电池、铝、空气燃料电池

【课件展示】当代新型电池，培养学生的进取心理【总结】这节课我们重点讲了几种常见的化学电源，知道了它们的用途，也知道了它们对环境的危害，希望同学们不要乱扔废电池，并且自己学着动手回收废电池中的有用资源。【典型例题剖析】例1.电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：Zn+2OH－－2e－=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－电池的总反应式为：Ag2O+Zn=2Ag++ZnO下列判断正确的是（）A.锌为正极，Ag2O为负极B.锌为负极，Ag2O为正极C.原电池工作