《化学能与电能》教案15(人教版必修2)

新课程人教版高中化学必修2第二章第二节化学能与电能〔第一课时〕教学设计化学能与电能教学设计朱洁(江苏省海安县孙庄中学江苏海安226652)[教材分析]初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源〞的一些知识，在选修模块“化学反响原理〞中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反响与能量。人教版高中化学必修2第二章第二节化学能与电能局部既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又为选修“化学反响原理〞奠定必要的根底。通过化学能与电能的相互转化以及电能应用的学习，学生将对化学在提高能源的利用率和开发新能源中的作用与奉献有初步认识；通过新型化学电源开发利用的介绍，学生会对化学的实用性和创造性有更多的体会；这些都会增进学生对化学科学的兴趣与情感，体会化学学习的价值。关于化学能与电能的相互转化，侧重讨论化学能向电能的转化，以及化学能直接转化为电能的装置──化学电池，主要考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。在化学电池中，通过原电池和传统干电池〔锌锰电池〕初步认识化学电池的化学原理和结构，并不要求上升为规律性的知识；通过介绍新型电池〔如锂离子电池、燃料电池等〕表达化学电池的改进与创新，初步形成科学技术的开展观。[教学目标]1.知识技能(1)理解化学能与电能之间转化的实质。(2)掌握化学能是能量的一种形式，它可以转化为其他形式的能量。2.过程与方法(1)通过分组实验培养学生观察能力与分析思维能力。(2)通过反响物之间电子的转移的探究，理解原电池的形成是氧化复原反响的本质的拓展和运用。(3)通过化学史实引导学生以问题为中心的学习方法。学会发现问题、解决问题的方法。加深理解实践→认识→再实践→再认识的辩证唯物主义的思维方法。3.态度、情感与价值观(1)通过原电池的创造、开展史，培养学生实事求是勇于创新的科学态度。体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。同时激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。(2)感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，形成较为客观、正确的能源观，提高开发高能清洁燃料的意识。[教学重点]初步认识原电池概念、原理、组成及应用。[教学难点]通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。[教学课时]第一课时学习化学能直接转化为电能的装置——化学电池的工作原理及其组成条件。〔本教学设计内容〕第二课时介绍开展中的化学电源，进一步讨论化学能向电能的转[教学方法]实验探究法——通过实验，分析、讨论、思考、交流、归纳、小结。[教具准备]1.铁丝、铜丝、锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，乙醇、西红柿〔或其他水果〕，灵敏电流计、烧杯、导线2.多媒体课件[设计理念][教学过程设计]第一课时[引入课题]电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，小到日常生活中使用的手提电脑、、相机、摄像机……大到火箭上天、神州六号宇宙飞船遨游太空，这一切都依赖于电池的应用。那么，同学们一定想知道电池的结构、它的工作原理。电池是怎样把化学能转变为电能的呢今天我们用化学知识来揭开电池这个谜。下面我们先来看看前人是如何研究电池的[PPT]1.奇妙的青蛙腿——伽伐尼电流1780年，意大利解剖学和医学教授伽伐尼的青蛙抽搐实验，展示了原电池的雏形。(Galvani,L.1737—1798)[思考与交流]①青蛙腿为什么会抽搐②生物电是如何产生的1.伏打电池——世界上第一个电池1800年意大利物理学家伏特建立伏打电堆模型。伏打电堆的创造，使人们第一次有可能获得稳定而持续的电流，伏特电池使人类从静电时代走向了动电时代。伏打电池是实用电池的开端。〔Volta,A.1745-1827〕[思考与交流]你能简述伏打电堆的工作原理吗[过渡]伽伐尼发现了生物电，伏打在此根底上创造了人类第一个直流电源——伏打电堆。下面我们在前人研究的根底上来探究化学能与电能之间是如何转化的[创设问题情景]火电站工作原理示意图[分析]火力发电体系中的各种要素。1.电力在当今社会的应用和作用。2.我国目前和未来发电总量构成。3.火电站工作原理分析。4.火力发电利弊分析。[板书]第二节化学能与电能一、化学能与电能的相互转化〔一〕火力发电工作原理[思考与交流]在怎样的条件下可以实现化学能和电能之间的转变燃烧的氧化复原反响本质是什么[板书]〔二〕燃烧的氧化复原反响本质[分析]引出本节课的中心意图：化学能与电能转变。氧化复原反响的本质是氧化剂与复原剂之间发生电子转移的过程，电子转移引起化学键的重新组合，伴随着体系能量的变化。当氧化剂和复原剂直接接触进行反响时，化学能要经过一系列能量转换才能转化为电能。要使氧化复原反响释放的能量不通过热能而直接转化为电能，把可产生的电能以化学能的形式储存起来，就要设计一种装置，使氧化反响和复原反响分别在两个不同的区域进行。[思考与交流]1.能否将化学能直接转化为电能，高效利用燃料、不浪费能源、开发出高能清洁燃料2.怎样实现将氧化反响和复原反响拆开3.选择什么氧化剂和复原剂4.从物理电学角度考虑如何选择仪器、怎样组装[交流]学生尝试画出装置图，并与同伴交流[分组实验探究]实验1：把一块锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯里。实验2：用导线将锌片和铜片连接起来。实验3：在导线中接入一个灵敏电流计。[交流与讨论]〔组织学生小组讨论并答复〕1、锌和稀H2SO4直接反响的实质是什么2、什么原因造成实验1和实验2中的现象的不同3、铜片与稀硫酸不反响，锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，为什么在铜片外表有气泡产生你认为这种气体可能是什么锌片和铜片上可能分别发生什么反响如何证明4、灵敏电流计的指针发生偏转，偏向何方你如何解释这一现象[板书]〔三〕原电池[分析]灵敏电流计指针偏转→有电流产生→产生电能→化学能转化为电能的装置→原电池。[板书]1.概念：将化学能转化为电能的装置叫原电池。[学与问1]根据你所了解的电学知识，你知道电子是怎样流动的吗[板书]2.原电池的工作原理[动画模拟]原电池的微观原理[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+从铜片获得电子被复原成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。[学与问2]作为电池，有正极和负极之分，你如何判定装置中锌片和铜片谁是负极、谁是正极请你再设计一个实验证明之。[讨论与交流]利用干电池的正负极和灵敏电流计的指针偏转方向对照。根据金属活动性顺序，锌比铜活泼，Zn易失电子，变成Zn2+进入溶液，电子那么从锌片通过导线定向流动到铜片上，而电流的方向应该与此相反，从铜片流向锌片。实验中灵敏电流计指针偏向铜片，与干电池对照，说明铜片为正极，锌片为负极。[启发归纳]在原电池中，从不同角度判定电极名称1.指针偏向哪一极，该极为正极，另外一极为负极。2.从电极材料，金属活泼性判断。相对活泼金属为负极，相对不活泼金属为正极。[板书]3.原电池的电极名称负极：电子流出〔电流流入〕的一极〔较活泼金属〕，发生氧化反响。正极：电子流入〔电流流出〕的一极〔较不活泼金属〕，发生复原反响。[板书]4.电极反响式与电池总反响式[指导书写]负极〔锌片〕Zn+2e-=Zn2+(氧化反响)正极〔铜片〕2H++2e-=H2↑〔复原反响〕电池总反响式：Zn＋2H+=Zn2++H2↑[过渡]将化学能转化为电能的装置需要什么组成条件下面请同学们自己动手进行探究实验设计,看谁组装的原电池最多[实验探究]1.材料准备：铁丝、铜丝、锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，乙醇、西红柿〔或其他水果〕，灵敏电流计、烧杯、导线2.参考实验设计方案：①Zn-Zn与稀硫酸进行实验。②Cu-石墨与稀硫酸进行实验。③Zn-石墨与稀硫酸进行实验。④Fe-Zn与稀硫酸进行实验。⑤Fe-Cu与CuSO4溶液进行实验。⑥Cu-Zn与CuSO4溶液进行实验。⑦Cu-Zn与乙醇进行实验。⑧Cu-Zn与一个西红柿进行实验。⑨Cu-Zn与两个西红柿进行实验。……[思考与交流]比较伽伐尼电池、伏打电池和大家的探究实验，请归纳原电池的组成条件[板书]5.组成原电池的条件〔两极一液一连线〕①电极：有两种活动性不同的金属〔或一种是非金属导体〕材料作电极。②溶液：两电极均同时插入电解质溶液中。③导线：两电极用导线相连，形成闭合电路。原电池化学反响本质：能自发进行氧化复原反响。[课后作业]1.课外实践活动：利用苹果、柑橘、柠檬等水果尝试制作原电池。2.上网查询，开展中的化学电源种类及应用。[自我评价和反思]1.过去所学的哪些知识对你在本节课的学习有所帮助2.你对原电池概念、工作原理、组成条件等知识掌握了吗3.你是如何与本组同学进行合作的4.在本节课的学习中你认为最有用的学习方法是什么在实验探究过程中你学到了什么[教学后记]附化学能与电能第一课时学案一、探究化学能与电能的转化实验顺序金属实验现象解释(有关化学方程式)1.Zn、Cu分别插入稀H2SO4溶液Zn片Cu片2.Zn、Cu导线连接后插入稀H2SO4Zn片Cu片3.Zn、Cu导线连接后，再接灵敏电流表，插入稀H2SO4Zn片Cu片灵敏电流表指针二、探究原电池的组成条件