2024-2025学年高中化学 第二章 化学反应与能量 第二节 化学能与电能 第1课时教案4 新人教版必修2

2024-2025学年高中化学第二章化学反应与能量第二节化学能与电能第1课时教案4新人教版必修2课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容2024-2025学年高中化学第二章化学反应与能量第二节化学能与电能第1课时教案4新人教版必修2。

本节内容主要包括：

1.化学反应中的能量变化，探讨反应物的化学能如何转化为产物能量。

2.原电池的工作原理，介绍原电池的构成、反应类型及能量转换过程。

3.电池的电动势和电势差，讲解电动势的概念以及与电势差的关系。

4.通过实验观察不同类型的化学反应产生电能的实例，如铜锌原电池实验。

5.讨论化学能转化为电能的效率问题，以及影响能量转换效率的因素。二、核心素养目标1.能运用化学知识解释化学反应中的能量变化，培养科学探究和问题解决的能力。

2.通过对原电池工作原理的学习，提升学生的模型建构和科学推理能力。

3.结合实验观察，培养学生实验操作和实验数据分析的能力，激发科学探究精神。

4.引导学生关注化学能与电能转换的效率，培养资源节约和环境保护的意识。

5.通过小组合作与讨论，提高学生的交流协作能力和团队合作精神。三、教学难点与重点1.教学重点

-化学反应中能量变化的本质理解，特别是化学能如何转化为电能。

-原电池工作原理的掌握，包括电池的构成、反应类型及能量转换过程。

-电动势和电势差的定义及其在能量转换中的作用。

-通过实验实例，观察和分析化学能到电能的转换过程。

2.教学难点

-理解原电池中电子转移与离子移动的关系，以及它们在能量转换中的作用。

-掌握电动势与电势差的概念区别，并能应用于解释电池的工作。

-分析影响化学能转化为电能效率的因素，如反应速率、电池材料等。

-实验操作中的注意事项，如安全规范、数据准确记录等，确保实验结果的有效性。四、教学方法与策略1.选择教学方法：

-采用讲授法，系统讲解化学反应中的能量变化和原电池工作原理。

-引入小组讨论，让学生针对化学能转化为电能的实例进行分析和讨论。

-利用案例研究，对比不同类型的电池，探讨其优缺点及适用场景。

2.设计教学活动：

-安排角色扮演活动，让学生模拟电池中的电子和离子，加深对电池工作原理的理解。

-组织实验操作，让学生亲身体验化学能到电能的转换过程，提高实践能力。

-设计互动游戏，通过竞争和合作的方式，激发学生学习兴趣，巩固知识点。

3.确定教学媒体使用：

-使用多媒体课件，展示化学反应和电池工作原理的动画，直观呈现抽象概念。

-通过实物模型，让学生更直观地了解电池的内部结构和工作原理。

-利用网络资源，拓展学生视野，了解电池在现代社会中的广泛应用。五、教学过程首先，我会引导同学们回顾上节课的内容，简要回顾化学反应与能量的基本概念，为今天的课程做好铺垫。

1.导入新课

大家好，今天我们将学习第二章第二节的内容——化学能与电能。在这一节中，我们将探讨化学反应中的能量变化，以及如何将化学能转化为我们生活中常用的电能。请大家打开教材，我们一起来探索这个有趣的过程。

2.理论讲解

首先，我要给大家讲解化学反应中的能量变化。在化学反应中，反应物和产物的能量是不同的，这种差异可以表现为热能、光能以及我们今天要学习的电能。当化学反应产生电能时，电子从一个物质转移到另一个物质，形成了电流。

此时，我会邀请几位同学来分享一下他们对电动势和电势差的理解。在同学们回答的过程中，我会进行点评和补充，确保大家明白这两个概念在能量转换过程中的作用。

3.实验演示与操作

现在，让我们通过一个实验来观察化学能转化为电能的过程。我会给大家演示铜锌原电池的实验，并详细解释实验步骤和注意事项。

实验结束后，我会组织同学们分组进行实验操作。在实验过程中，我会巡回指导，解答同学们的疑问，确保每个人都能亲身体验到化学能转化为电能的过程。

4.分析讨论

实验结束后，我会请各组同学分享他们的实验结果，并引导大家分析影响化学能转化为电能效率的因素。通过讨论，让同学们认识到化学反应的速率、电池材料等都会对能量转换效率产生影响。

5.知识巩固与应用

6.总结与拓展

最后，我会对本节课的内容进行总结，强调化学反应与能量转换的重要性，并指出这一技术在生活中的应用。同时，我会鼓励同学们在课后进一步了解电池技术的发展，关注新能源领域的动态。六、知识点梳理1.化学反应中的能量变化

-化学反应中，反应物和产物的总能量可以不同，这种差异表现为能量的释放或吸收。

-能量可以转化为不同形式，如热能、光能和电能。

2.原电池工作原理

-原电池通过化学反应产生电能，涉及电子从负极流向正极。

-电池的构成：负极（氧化反应）、正极（还原反应）、电解质和隔膜。

-电动势是电池两端的电压，是推动电子流动的动力。

3.电动势与电势差

-电动势（E）是电池内部化学反应产生的电势差，单位是伏特（V）。

-电势差（ΔV）是指电池两端的电压差，是电流流动的驱动力。

4.化学能到电能的转换实例

-铜锌原电池实验：通过铜和锌两种金属以及电解质溶液构成的原电池，观察化学能转化为电能的过程。

-实验中，锌为负极，发生氧化反应；铜为正极，发生还原反应。

5.影响能量转换效率的因素

-反应速率：反应速率越快，能量转换效率越高。

-电池材料：不同的材料具有不同的电动势和反应速率，影响能量转换效率。

-电解质的离子导电性：电解质的种类和浓度影响电池的性能。

6.电池在生活中的应用

-电池是现代社会不可或缺的能源形式，广泛应用于手机、电脑、电动汽车等。

-研究电池技术对于提高能源利用效率和环境保护具有重要意义。

7.实验操作注意事项

-实验过程中要遵守实验室安全规定，确保自身和他人的安全。

-准确记录实验数据和观察结果，以便分析讨论。七、典型例题讲解1.例题一：原电池反应方程式的书写

题目：请写出铜锌原电池的正极和负极反应方程式。

解答：

正极反应：Cu2++2e-→Cu

负极反应：Zn→Zn2++2e-

2.例题二：电动势的计算

题目：一个铜锌原电池，铜电极电势为+0.34V，锌电极电势为-0.76V，求该电池的电动势。

解答：

电动势E=正极电势-负极电势

E=+0.34V-(-0.76V)=1.10V

3.例题三：电势差的计算

题目：某电池的电动势为1.50V，如果通过一个外电路，电流为2.0A，内阻为0.10Ω，外阻为2.5Ω，求电池两端的电势差。

解答：

电势差ΔV=电动势E-电流I×(内阻r+外阻R)

ΔV=1.50V-2.0A×(0.10Ω+2.5Ω)=1.50V-2.0A×2.6Ω=-0.70V

由于电势差为负值，表示电流方向与电动势方向相反。

4.例题四：化学能转化为电能的效率计算

题目：一个铜锌原电池，电动势为1.10V，如果电池工作时的输出功率为1.0W，求该电池的能量转换效率。

解答：

电池的理论功率P_theory=电动势E×电流I

实际功率P_actual=输出功率=1.0W

假设电流I=P_actual/E，则

I=1.0W/1.10V≈0.909A

电池的理论功率P_theory=1.10V×0.909A≈1.00W

能量转换效率η=实际功率P_actual/理论功率P_theory

η=1.0W/1.00W=100%

由于实际电池存在内阻，实际效率会低于100%。

5.例题五：电池应用问题

题目：一辆电动汽车使用一组电压为300V的电池组，如果该电池组的能量密度为100Wh/kg，电动汽车在一次充电后可以行驶300km，求该电池组的能量利用率。

解答：

电动汽车的总能量消耗E_total=电压V×能量密度ρ×行驶距离d

E_total=300V×100Wh/kg×300km

能量利用率η=实际行驶距离/总能量消耗

η=300km/(300V×100Wh/kg×300km)=1/1000≈0.1

该电池组的能量利用率为10%。这个计算简化了实际情况，实际能量利用率会受到多种因素的影响，如电池内阻、车辆效率等。八、课堂1.课堂评价

-在课堂教学中，我将通过提问、观察和小组讨论等方式，了解学生对化学能与电能转换知识点的掌握情况。

-针对学生对电动势、电势差等概念的理解，我会设计一些简短的问题进行课堂提问，以检验学生对知识点的理解程度。

-通过观察学生在实验操作过程中的表现，了解他们实验技能的掌握情况，并及时纠正操作错误。

-在课堂讨论环节，鼓励学生发表自己的观点，了解他们对化学反应与能量转换过程的认识，发现问题并及时解决。

2.作业评价

-对学生的作业进行认真批改，关注学生在典型例题中的应用能力和对知识点的理解程度。

-对作业中出现的共性问题进行总结，并在课堂上进行讲解，确保学生能够掌握正确的解题方法。

-对学生作业中的优点和进步给予肯定和鼓励，提高他们的自信心，激发学习兴趣。

-对于作业完成情况较差的学生，及时与他们沟通，了解问题所在，并给予个别指导，帮助他们提高。教学反思与总结在本节课的教学过程中，我尝试了多种教学方法，如讲授、实验、讨论等，旨在帮助学生更好地理解化学能与电能的转换。从学生的反馈和表现来看，这些方法在很大程度上提高了他们的学习兴趣和参与度。然而，我也发现了一些值得反思的地方。

在教学方法方面，我发现通过实验引导学生亲身体验化学能转化为电能的过程，能够让他们更直观地理解抽象的概念。但同时，我也注意到在实验过程中，部分学生对操作要领掌握不够熟练，导致实验数据存在误差。为此，我将在今后的教学中加强对学生实验操作的指导，提高他们的实验技能。

在课堂管理方面，我努力营造了一个轻松、活跃的氛围，鼓励学生积极参与讨论和提问。然而，我也发现课堂时间安排上存在一定的不足，部分环节显得较为紧凑。为了更好地引导学生深入思考，我计划在今后的教学中适当调整教学节奏，给予学生更多的思考空间。

在教学效果方面，我观察到学生在知识、技能和情感态度方面都取得了明显的进步。他们对化学反应与能量转换的知识点有了更深入的理解，能够运用所学解决实际问题。同时，通过小组合作和讨论，学生的团队合作能力和沟通能力也得到了提升。

然而，我也注意到教学中仍存在一些问题和不足。首先，部分学生对电动势、电势差等概念的理解仍不够透彻，需要在今后的教学中加强讲解和巩固。其次，课堂评价和作业评价还需进一步优化，以提