第六章 实验活动6+化学能转化成电能+教学设计 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

配套中学人教版实验活动6化学能转化成电能一、教材分析一、教材分析知识基础：学生在之前的学习中已经掌握了氧化还原反应的本质及化学反应中存在的能量的变化和转化，这为本节内容的学习奠定了重要的知识基础。内容衔接：本实验活动是对前面所学的化学反应与能量相关知识的进一步拓展和深化，同时也为后续学习电化学的其他知识如电解池等做好了铺垫，起到了承上启下的作用。生活联系：教材内容紧密联系日常生活中的电池应用，如手机电池、汽车电池等，让学生认识到化学能转化成电能在生活中的广泛应用，体现了化学学科的实用性。实验探究：通过设计对比实验和原电池实验等活动，让学生在实验中观察、思考和探究，培养学生的实验操作能力、观察能力和分析问题的能力，有助于提高学生的科学探究素养。二、教学目标二、教学目标理解化学能转化成电能的原理，掌握原电池的概念、构成条件和工作原理。能够正确书写原电池的电极反应式和总反应式。了解化学能转化成电能在生活和生产中的应用。三、教学重三、教学重难点教学重点：化学能转化成电能的原理：理解原电池的工作原理是本节课的核心内容，学生需要掌握氧化还原反应在原电池中的作用，以及电子的转移和电流的产生过程。原电池的构成条件：学生需要明确原电池的构成要素，包括电极材料、电解质溶液、闭合回路等，以便能够正确判断和设计原电池。原电池的电极反应式和总反应式的书写：能够正确书写电极反应式和总反应式是理解原电池反应本质的重要体现，也是后续学习电化学计算等内容的基础。教学难点：实验设计和结果分析：对于学生来说，设计合理的实验方案来验证化学能转化成电能以及对实验结果进行准确的分析和解释可能存在一定难度，需要教师引导和帮助。从微观角度理解原电池的工作原理：学生需要从电子转移和离子移动等微观角度来理解原电池的工作过程，这涉及到抽象的概念和理论，对学生的思维能力要求较高。原电池原理在实际问题中的应用：将原电池原理应用于解决实际问题，如新型电池的开发、金属的腐蚀与防护等，需要学生具备综合运用知识的能力和创新思维。四、教学四、教学过程导入新课同学们，在日常生活中，我们经常会使用各种各样的电池，像手机电池、相机电池、汽车电池等等，这些电池为我们的生活带来了极大的便利。那么，大家有没有想过，电池是如何将化学能转化为电能的呢？今天呀，我们就一起来探究这个有趣的问题——化学能转化成电能。设计意图：从学生熟悉的日常生活中的电池入手，提出问题，引发学生的好奇心和求知欲，使学生迅速进入学习状态，同时也让学生感受到化学与生活的紧密联系。知识讲解在开始实验之前，我们先来了解一些基本的理论知识。化学能是指物质在化学反应中储存的能量，而电能则是指电荷定向移动所具有的能量。当化学反应发生时，化学能可以转化为其他形式的能量，比如热能、光能等，当然也可以转化为电能。那么，怎样才能实现化学能向电能的转化呢？这就需要我们通过实验来探究了。设计意图：为学生提供必要的理论基础，帮助他们更好地理解后续的实验内容，使学生在实验探究过程中有一定的理论指导，避免盲目操作。实验探究实验一：锌铜原电池实验活动设计：同学们，现在我们来进行第一个实验。请大家看实验台上的仪器和药品，这里有锌片、铜片、稀硫酸、导线和电流表。首先，我们把锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的两个烧杯中，观察现象。然后，我们用导线将锌片和铜片连接起来，再观察现象。最后，在导线中间接入电流表，看看会有什么发现。现象及结论：同学们会发现，当锌片和铜片分别插入稀硫酸中时，锌片表面有气泡产生，而铜片表面无明显现象，这是因为锌比氢活泼，能与稀硫酸发生置换反应产生氢气；当用导线将锌片和铜片连接起来后，铜片表面也有气泡产生了，而且电流表的指针发生了偏转，这说明有电流产生了，化学能转化成了电能。设计意图：通过对比实验，让学生直观地观察到化学能转化成电能的过程，培养学生的观察能力和分析问题的能力，同时让学生亲身体验科学探究的乐趣。实验二：探究原电池的构成条件活动设计：接下来，我们要进行一组对比实验，来探究原电池的构成条件。老师给大家准备了不同的电极材料，如锌片、铜片、石墨棒，还有不同的电解质溶液，如稀硫酸、硫酸铜溶液等。请同学们分组进行实验，按照以下步骤进行操作：用锌片和锌片作电极，插入稀硫酸中，观察现象。用铜片和石墨棒作电极，插入稀硫酸中，观察现象。用锌片和石墨棒作电极，插入硫酸铜溶液中，观察现象。改变电极插入溶液的方式，如将两个电极分别插入两个不同的烧杯中，中间用盐桥连接，观察现象。现象及结论：实验完成后，各小组汇报实验结果。同学们会发现，当用相同的金属作电极时，不能产生电流；当电极材料不同且插入电解质溶液中，并且形成闭合回路时，才能产生电流。通过这些实验，我们可以总结出原电池的构成条件：有两种活动性不同的金属（或非金属单质）作电极；电极材料均插入电解质溶液中；两极相连形成闭合电路。设计意图：通过学生自主设计和进行对比实验，培养学生的实验设计能力、动手操作能力和团队合作精神，让学生在实验中发现问题、解决问题，从而深入理解原电池的构成条件。微观解释同学们，我们已经通过实验探究了化学能转化成电能的过程和原电池的构成条件，那么，从微观角度来看，这到底是怎么回事呢？在原电池中，较活泼的金属锌失去电子，变成锌离子进入溶液，电子则通过导线流向较不活泼的金属铜或石墨等正极。在正极上，溶液中的氢离子得到电子，生成氢气。这样，在整个电路中就有了电子的定向移动，从而形成了电流，实现了化学能向电能的转化。设计意图：从微观角度解释原电池的工作原理，帮助学生理解化学能转化成电能的本质，使学生对原电池的认识从宏观现象深入到微观本质，培养学生的抽象思维能力。电极反应式的书写我们已经知道了原电池中发生的化学反应，那么如何用化学用语来表示呢？以锌铜原电池为例，锌片失去电子发生氧化反应，电极反应式为：铜片上氢离子得到电子发生还原反应，电极反应式为：总反应式就是锌与稀硫酸反应的化学方程式：下面，请同学们仿照这个例子，写出其他原电池的电极反应式和总反应式。设计意图：通过书写电极反应式和总反应式，进一步加深学生对原电池工作原理的理解，培养学生运用化学用语表达化学反应的能力，同时也为后续学习电化学的其他知识打下基础。拓展应用活动设计：同学们，原电池的原理在我们的生活和生产中有着广泛的应用。除了常见的干电池、蓄电池外，还有一些新型的化学电源，如燃料电池、锂离子电池等。请大家阅读教材上的相关内容，了解这些新型化学电源的工作原理和优点。然后，我们一起讨论一下，原电池原理还可以在哪些方面得到应用呢？讨论及总结：学生阅读后进行讨论，教师引导学生从金属的腐蚀与防护、新能源的开发等方面进行思考。例如，我们可以利用原电池原理来防止金属的腐蚀，通过在金属表面连接一种比它更活泼的金属，形成原电池，让活泼金属先被腐蚀，从而保护了主体金属；在新能源开发方面，科学家们正在研究如何利用原电池原理将太阳能、风能等可再生能源转化为电能并储存起来。设计意图：让学生了解原电池原理在实际生活和生产中的广泛应用，拓宽学生的知识面，培养学生的应用意识和创新思维，使学生认识到化学学科的重要性和实用性。课堂小结今天我们通过实