2024-2025学年高中化学 第2章 化学反应与能量 第2节 化学能与电能教案 新人教版必修2

2024-2025学年高中化学第2章化学反应与能量第2节化学能与电能教案新人教版必修2授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容分析本节课的主要教学内容是化学能与电能的转化，包括原电池和电解池的原理及应用。教学内容与学生已有知识的联系：在学习本节课之前，学生已经掌握了化学反应的基本概念和能量守恒定律，这为理解化学能与电能的转化提供了基础。

具体教学内容如下：

1.原电池的工作原理：学生将通过实验观察原电池的工作过程，了解原电池的正负极判断、电子流动方向以及电势差的概念。

2.电解池的原理：学生将通过实验探究电解池的阴极和阳极反应，掌握电解质的判断、电解过程中的电子转移等知识点。

3.化学能与电能的转化：学生将学习化学反应中能量的转化，了解原电池和电解池在实际应用中的能量转化过程，如电镀、电池等。

4.相关计算：学生将掌握根据电池反应方程式计算电动势、电极电势等参数的方法。

5.实例分析：通过分析实际案例，使学生了解化学能与电能转化在生活中的应用，提高学生学习兴趣和实际问题解决能力。

本节课的教学内容与课本《新人教版必修2》第2章化学反应与能量的第2节化学能与电能相关联，符合教学实际，有助于学生巩固已有知识，提高对新知识的理解和应用能力。核心素养目标本节课旨在培养学生的科学探究与创新意识，通过探究化学能与电能的转化，提高学生的宏观辨识与微观探析能力。同时，通过实例分析，培养学生对化学知识的应用和迁移能力，增进对化学与生活联系的理解。此外，通过小组合作和实验操作，强化学生的证据意识，培养学生的科学思维方法和学习能力。学情分析三、学情分析

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在进入本节课的学习之前，我们需要对学生的学情进行深入分析，以便更好地设计教学策略，提高教学效果。

首先，从学生层次来看，本节课面向的是高中一年级的学生。这一阶段的学生已经具备了一定的化学基础知识，对化学反应、能量守恒等概念有初步的认识。然而，他们对化学能与电能转化的理解可能仍较为模糊，需要通过实验和实例来进一步加深认识。

在知识方面，大部分学生对原电池和电解池的基本原理有所了解，但可能只停留在记忆层面，缺乏深入的理解和应用能力。此外，对于电极电势、电动势等概念，部分学生可能感到陌生，需要通过具体的实验现象和计算来进行解释和巩固。

在能力方面，学生已经具备了一定的实验操作能力和问题解决能力。然而，对于化学能与电能转化的复杂问题，他们可能还需要进一步的训练和指导。特别是在分析问题和逻辑推理方面，部分学生可能存在一定的困难，需要教师的耐心引导和辅导。

在素质方面，学生的创新意识和科学思维方法还有待提高。通过本节课的学习，我们希望激发学生对化学知识的兴趣，培养他们的探究精神和创新意识，使他们能够将化学知识应用到生活和实践中。

在行为习惯方面，学生的学习态度和参与程度对课程学习有很大影响。为了提高教学效果，我们需要关注学生的学习动机，激发他们的学习兴趣，同时通过小组合作和实验操作等方式，培养学生的合作意识和团队精神。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《新人教版必修2》第2章化学反应与能量的第2节化学能与电能的学习资料。教材中应包含原电池和电解池的原理、化学能与电能的转化等相关知识点。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源。例如，可以准备原电池和电解池的示意图、电极反应的离子方程式、电解质溶液的pH值变化图等，以帮助学生更好地理解和记忆相关概念。

3.实验器材：如果涉及实验，确保实验器材的完整性和安全性。本节课可能需要准备的原电池材料包括锌片、铜片、盐桥等；电解池材料包括阴极、阳极、电解质溶液等。同时，还需要电流表、电压表等实验仪器来测量电势差和电流强度。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如分组讨论区、实验操作台等。在教室中设置实验操作区域，配备相应的实验器材和实验指导书，确保学生有足够的空间进行实验操作和小组讨论。

5.教学工具：准备投影仪、计算机、白板等教学工具，以便教师展示多媒体资源、板书重点知识点，并与学生进行互动交流。

6.网络资源：确保教师可以访问互联网，以便在教学中查找相关的在线资源和最新的科研进展，为学生提供更多的学习资料和信息。

7.安全措施：如果进行实验，要确保实验室的安全措施到位，如佩戴防护眼镜、手套等个人防护装备，遵守实验操作规程，确保实验过程的安全性。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：激发学生对化学能与电能转化的兴趣

过程：通过展示一段关于原电池和电解池应用的视频，如手机电池的工作原理或电镀厂的生产过程，引起学生的兴趣和好奇心，引出本节课的主题。

2.基础知识回顾（10分钟）

目标：巩固学生对化学反应和能量守恒的理解

过程：回顾学生已知的化学反应、能量守恒定律等基础知识，为学生理解化学能与电能的转化打下基础。

3.原电池原理讲解与实验观察（20分钟）

目标：使学生理解原电池的工作原理

过程：讲解原电池的正负极判断、电子流动方向等概念，并进行实验观察，让学生通过实验现象来加深对原电池原理的理解。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作意识和问题解决能力

过程：学生在小组内讨论原电池实验中观察到的现象，共同探讨原电池工作原理，并提出问题和建议。

5.电解池原理讲解与实验操作（20分钟）

目标：使学生理解电解池的原理和应用

过程：讲解电解池的阴极和阳极反应、电解质的判断等知识点，并进行实验操作，让学生通过实验来加深对电解池原理的理解。

6.课堂展示与点评（15分钟）

目标：提高学生的表达能力和批判性思维

过程：学生代表进行课堂展示，分享小组讨论的结果和实验观察到的现象，其他学生进行点评和提问，教师进行指导和点评。

7.课堂小结（5分钟）

目标：巩固学生对化学能与电能转化的理解

过程：教师总结本节课的主要内容和知识点，强调原电池和电解池的原理及其在实际应用中的重要性，并提醒学生关注化学与生活的联系。知识点梳理1.原电池原理：

-原电池的正负极判断

-电子流动方向

-电势差的概念

-盐桥的作用

-原电池的应用实例

2.电解池原理：

-电解池的阴极和阳极反应

-电解质的判断

-电解过程中的电子转移

-电解池的应用实例

3.化学能与电能的转化：

-化学反应中能量的转化

-原电池和电解池的能量转化过程

-电镀、电池等实际应用

4.电极电势和电动势：

-电极电势的概念和计算

-电动势的概念和计算

-电极电势和电动势的关系

-电极电势的测定方法

5.电解质溶液的pH值变化：

-电解质溶液的酸碱性判断

-pH值的定义和计算

-电解质溶液的pH值变化规律

6.电流表和电压表的使用：

-电流表的连接和读数方法

-电压表的连接和读数方法

-电流表和电压表的正确使用注意事项

7.化学能与电能转化的应用实例：

-电池的原理和应用

-电镀的原理和应用

-燃料电池的原理和应用

-电解水制氢的原理和应用

8.安全措施：

-实验操作中的安全注意事项

-个人防护装备的使用

-实验室的安全规则和应急预案典型例题讲解1.例题1：

题目：一个由Zn|Zn2+||Cu2+||Cu组成的原电池，若电流强度为1.0A，转移电子物质的量为1.0mol，则电池所做的功（以kJ为单位）是多少？

解答：

-首先确定电池反应方程式：Zn(s)+2Cu2+(aq)→Zn2+(aq)+2Cu(s)

-根据电流强度和转移电子物质的量，计算电池所做的功：

W=I×t=1.0A×3600s=3600J=3.6kJ

答案：3.6kJ

2.例题2：

题目：在标准状况下，将2.24L的氢气和1.12L的氧气混合后点燃，计算反应放出的热量（以kJ为单位）。

解答：

-首先确定反应方程式：2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)

-根据理想气体状态方程计算氢气和氧气的物质的量：

n(H2)=PV/RT=(1atm×2.24L)/(0.0821L·atm/mol·K×273K)≈0.1mol

n(O2)=PV/RT=(1atm×1.12L)/(0.0821L·atm/mol·K×273K)≈0.05mol

-根据反应方程式和物质的量，计算反应放出的热量：

ΔH=-n(O2)×ΔHf(O2)+n(H2)×ΔHf(H2O)

ΔH=-0.05mol×0+0.1mol×(-285.8kJ/mol)=-28.58kJ

答案：-28.58kJ

3.例题3：

题目：一个电池的电动势为1.5V，若在电池两极之间接入一个电阻为2.0Ω的灯泡，求电流强度。

解答：

-根据电动势和电阻，计算电池两极之间的电压：

E=V+I×R

1.5V=V+I×2.0Ω

I=(1.5V-V)/2.0Ω

-由欧姆定律可知，灯泡的亮度与电流强度成正比，因此电流强度越大，灯泡越亮。

答案：电流强度为0.75A。

4.例题4：

题目：将一块Zn片放入CuSO4溶液中，观察到Zn片上析出红色固体，写出反应的离子方程式。

解答：

-根据实验现象，确定反应物和生成物：Zn(s)+Cu2+(aq)→Zn2+(aq)+Cu(s)

-写出反应的离子方程式：Zn+Cu2+→Zn2++Cu

答案：Zn+Cu2+→Zn2++Cu

5.例题5：

题目：一个电极反应为O2+4e−=2O2−，另一电极为Zn|Zn2+||Cu2+||Cu，试判断该电池的电动势Ecell。

解答：

-根据电极反应，确定电池的正负极：O2+4e−=2O2−为正极反应，Zn|Zn2+||Cu2+||Cu为负极反应。

-根据标准电极电势表，找到Zn2+/Zn和Cu2+/Cu的标准电极电势：

E°(Zn2+/Zn)=-0.76V

E°(Cu2+/Cu)=0.34V

-根据电动势的定义，计算电池的电动势Ecell：

Ecell=E°(正极)-E°(负极)

Ecell=0-(-0.76V-0.34V)

Ecell=1.10V

答案：该电池的电动势Ecell为1.10V。板书设计1.原电池原理：

①正负极判断：Zn(s)|Zn2+||Cu2+||Cu

②电子流动方向：从Zn到Cu

③盐桥的作用：维持电荷平衡

2.电解池原理：

①阴极反应：还原反应，如Cu2++2e-→Cu

②阳极反应：氧化反应，如4OH-→O2+2H2O+4e-

③电解质的判断：含有可离子化的物质

3.化学能与电能的转化：

①化学反应中的能量转化：化学能→电能

②原电池和电解池的能量转化过程：氧化还原反应→电能

③实际应用：电池、电镀等

4.电极电势和电动势：

①电极电势的概念：电极发生氧化还原反应时的电势

②电动势的概念：电池两极间的电势差

③电极电势和电动势的关系：Ecell=E°(正极)-E°(负极)

5.电解质溶液的pH值变化：

①电解质溶液的酸碱性判断：根据电解质的酸碱性

②pH值的定义：负对数函数，表示H+离子浓度

③电解质溶液的pH值变化规律：根据电解质的水解反应

6.电流表和电压表的使用：

①电流表的连接和读数方法：串联