化學(xué)能與電能

1、人教版高中化學(xué)新教材必修(2)第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié) 化學(xué)能與電能一、教材分析:在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前已經(jīng)學(xué)過氧化還原反應(yīng)和電解質(zhì)溶液并且介紹過電解方法冶煉金屬(必修2第四章學(xué)習(xí))，電解方法冶煉金屬屬于把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程。而原電池則是通過氧化還原反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程。從教學(xué)內(nèi)容上分析，教材內(nèi)容的安排順序是根據(jù)學(xué)生已有的金屬性質(zhì)設(shè)計實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，引入認(rèn)知沖突，并通過銅鋅原電池實(shí)驗(yàn)的分析，領(lǐng)悟原電池的組成和原理，再利用原電池原理認(rèn)識常見的化學(xué)電源，解釋常見的金屬腐蝕問題(必修教材沒有改內(nèi)容)。在教學(xué)過程中重點(diǎn)是通過銅鋅電池實(shí)驗(yàn)的分析使學(xué)生理解原電池的工作原理，和通過學(xué)生自己動手進(jìn)

2、行實(shí)驗(yàn)探究來總結(jié)原電池的形成條件。并且難點(diǎn)是通過銅鋅電池實(shí)驗(yàn)的分析讓學(xué)生理解原電池的工作原理。原電池是對金屬與電解質(zhì)溶液知識的結(jié)合。通過學(xué)生學(xué)習(xí)要求達(dá)到對有關(guān)“電解質(zhì)溶液的酸堿性、化學(xué)反應(yīng)的能量變化、氧化還原反應(yīng)、金屬的性質(zhì)及活動強(qiáng)弱比較”等知識的整和。從學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的需要分析，學(xué)生達(dá)到由認(rèn)識純金屬的性質(zhì)到認(rèn)識不純金屬的性質(zhì)的要求。在此前學(xué)習(xí)的是純金屬的性質(zhì)，日常生活中接觸的金屬制品都是不純金屬成合金，如何解釋常溫下金屬制品生銹的現(xiàn)象呢(必修教材已經(jīng)刪除該內(nèi)容)？通過本節(jié)學(xué)習(xí)學(xué)生實(shí)現(xiàn)書本知識（理論）與生活實(shí)踐的結(jié)合，再由生活實(shí)踐的感性認(rèn)識向書本知識的認(rèn)識的飛躍，提高學(xué)生關(guān)注自然，社會和生活現(xiàn)象

3、的熱情。二、學(xué)情分析:在學(xué)習(xí)原電池之前，學(xué)生學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)，并且對帶電粒子定向移動也非常了解。這為學(xué)生學(xué)習(xí)原電池兩極變化和外電路電子流向，理解原電池原理提供了理論依據(jù)。學(xué)生通過對原電池的學(xué)習(xí)增加學(xué)生對原電池的感性認(rèn)識，對原電池的探究，掌握邏輯推理方法，學(xué)會歸納化學(xué)反應(yīng)原理的過程和運(yùn)用相關(guān)原理解決實(shí)際問題的演繹過程。但在學(xué)習(xí)過程中由于學(xué)生缺乏知識連貫性，學(xué)生可能不會判斷氧化還原反應(yīng)，對原電池中正負(fù)極判斷及電極方程式書寫會存在問題。三、教學(xué)思路分析：本節(jié)以構(gòu)建主義理論為依據(jù)，采用實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模式。首先，創(chuàng)設(shè)情境（讓學(xué)生來當(dāng)醫(yī)生，提高自己動手的積極性）引導(dǎo)學(xué)生提出猜想（阿呆的病因：假牙）

4、設(shè)計實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想（模擬口腔環(huán)境）學(xué)生進(jìn)行自主探究（銅和鋅與稀硫酸三者間的反應(yīng)）由實(shí)驗(yàn)概括出概念（原電池的概念）教師提問，學(xué)生思考的方式對銅鋅電池構(gòu)成進(jìn)行分析學(xué)生總結(jié)原電池的工作原理總結(jié)原電池的特點(diǎn)通過練習(xí)加深理解再通過實(shí)驗(yàn)探究的方式學(xué)習(xí)原電池的構(gòu)成條件總結(jié)其構(gòu)成條件再通過課堂練習(xí)加深理解回顧課程內(nèi)容課后活動。教學(xué)方案設(shè)計【教學(xué)目標(biāo)】1、知識與能力：（1）使學(xué)生了解原電池的概念，理解原電池的化學(xué)原理。（2）初步掌握形成原電池的基本條件。能正確規(guī)范書寫電極反應(yīng)方程式。2、過程與方法：（1）通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力與分析思維能力。（2）通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生以問題為中心的學(xué)習(xí)方法。學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、解決問

5、題的方法。加深理解實(shí)踐認(rèn)識再實(shí)踐再認(rèn)識的辨證唯物主義的思維方法。3情感態(tài)度與價值觀：（1）通過原電池的課堂實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度。（2）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與投身科學(xué)追求真理的積極情感?！窘虒W(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】1、教學(xué)重點(diǎn)：（1）原電池的工作原理。（2）原電池的形成條件。2、教學(xué)難點(diǎn)：原電池的工作原理【教學(xué)方法】1、實(shí)驗(yàn)探究法2、討論法3、講授法【教學(xué)準(zhǔn)備】教師準(zhǔn)備:鋅片、銅片、稀硫酸、乙醇、燒杯、導(dǎo)線、電流計學(xué)生準(zhǔn)備:預(yù)習(xí)人教版高中化學(xué)新教材必修（2）第二章第二節(jié)內(nèi)容【教學(xué)過程】【創(chuàng)設(shè)情境】首先，通過一個小故事來引入新課：阿呆是位漂亮、開朗、樂觀的女孩,當(dāng)她開懷大笑的時候，人們可以

6、發(fā)現(xiàn)她一口整齊潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙其中一顆是黃的,另一顆是不銹鋼的。令人百思不解的是，自從有了這兩顆假牙以后，阿呆經(jīng)常頭痛、失眠、心情煩躁醫(yī)生絞盡腦汁，阿呆的病情仍未好轉(zhuǎn)一位年輕的化學(xué)家來看望阿呆，為阿呆揭開了病因，讓她重新開懷大笑起來?！締栴}導(dǎo)入】今天，假設(shè)一下同學(xué)們就是那位年輕的化學(xué)家，請你們來為阿呆診斷一下，的病因在哪里，并為她開一個處方，讓她重新開懷大笑起來?！境醪讲孪搿坎∫虻降壮鲈谀睦锬?？會不會是那兩顆假牙【設(shè)計方案】是不是假牙引起的呢？我們現(xiàn)在模擬口腔中的環(huán)境，把燒杯想象成口腔，稀硫酸當(dāng)成口腔中的唾液，用Zn和Cu分別代表口腔中的兩顆假牙不銹鋼和黃金，并通過以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，來

7、查找病因。（兩個同學(xué)一組進(jìn)行探究）【探究實(shí)驗(yàn)一】將一鋅片、銅片平行插入同一燒杯中（燒杯中裝有稀硫酸）。【學(xué)生】動手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)【回憶】在此之前學(xué)過金屬活動順序表，排在氫前面的金屬可以從酸中置換出氫氣，排在氫后面的則不能從酸中置換氫氣。所以鋅片會與稀硫酸反應(yīng)放出氫氣，銅片不會與稀硫酸反應(yīng)【問題一】我們可觀察到什么現(xiàn)象？說明了什么問題？【學(xué)生】觀察并回答【講解】鋅片溶解且有氣泡產(chǎn)生，發(fā)生反應(yīng)的方程式是Zn + 2H+ = Zn2+ +H2 銅片處沒有現(xiàn)象【探究實(shí)驗(yàn)二】在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上用一根導(dǎo)線將銅片和鋅片連接起來【問題二】我們又觀察到什么現(xiàn)象？銅片上的氣泡可能是什么氣體？【學(xué)生】觀察思考并回答【講解】

8、鋅片溶解并有氣泡冒出、銅片上有大量氣泡冒出，這種氣體有可能是氫氣【過渡】假設(shè)產(chǎn)生的氣體就是氫氣，H元素原來是以什么形式存在的？從氫離子到氫氣，氫離子是得到電子還是失去電子？得到的電子是誰失去的？鋅失去的電子是怎樣轉(zhuǎn)移到銅片上去的？怎么驗(yàn)證你的猜想？【學(xué)生】努力思考中【講解】通過驗(yàn)證可知銅片上冒出的氣體是氫氣，由此可知兩金屬上發(fā)生的變化是： 鋅：Zn - 2e_ = Zn2+ (發(fā)生氧化反應(yīng)) 銅：2H+ + 2e- = H2 (發(fā)生還原反應(yīng))【實(shí)驗(yàn)探究三】在實(shí)驗(yàn)二的基礎(chǔ)上，在導(dǎo)線中接入一電流計【問題三】仔細(xì)觀察電流計指針有什么變化?【學(xué)生】觀察并回答【過渡】電流計偏轉(zhuǎn)說明有電流產(chǎn)生，有電流產(chǎn)生

9、就可向外界輸出電功，因此這是一套什么裝置？【學(xué)生】思考并回答【教師】同學(xué)們回答得很好，這是一套自行放電的裝置，我們把它叫做原電池，也就是我們今天要講的新內(nèi)容原電池。在生活中的電池就是應(yīng)用它的原理制成的?！景鍟?原電池一、 概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置是原電池【過渡】既然上述裝置是一個原電池裝置，那么它就應(yīng)該有正負(fù)極，可以用電流計指針偏轉(zhuǎn)方向判斷該原電池的正負(fù)極并判斷外電路電子、電流的方向以及原電池內(nèi)部電流流向及陰陽離子移動方向?！緦W(xué)生】思考并回答【講解】電流計指針偏向銅片那端，所以銅片是正極，鋅片是負(fù)極。【教師】判斷出了原電池的正負(fù)極，我們可以從物理角度分析電池的電極 （1）電子：從負(fù)極經(jīng)

10、導(dǎo)線流向正極（溶液中沒有電子流）； （2）電流：外電路從正極流向負(fù)極，電池內(nèi)部溶液從負(fù)極流向正極； （3）電池內(nèi)部溶液中陰陽離子：陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動正負(fù)兩極的電極反應(yīng)為負(fù)極(鋅)：Zn - 2e- = Zn2+ （氧化反應(yīng)） 正極(銅)：2H+ +2e- = H2（還原反應(yīng)）總的離子反應(yīng)方程式：Zn + 2H+ = Zn2+ +H2【講解】經(jīng)過對原電池從各個角度的分析，就可以推斷出原電池的工作原理：原電池將氧化還原反應(yīng)分開在兩個電極上發(fā)生。還原劑所失去的電子通過導(dǎo)線流向另一電電極，氧化劑再從電極上得到電子而被還原。簡而言之，就是發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?！景鍟慷?、

11、原電池工作原理：發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?！具^渡】通過對以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們來對原電池進(jìn)行一個小結(jié)?！拘〗Y(jié)】原電池特點(diǎn)：電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Zn片溶解失Zn - 2e- = Zn2+ 負(fù)極Cu片有氣體產(chǎn)生得 2H+ +2e- = H2 正極總的離子反應(yīng)方程式 Zn + 2H+ = Zn2+ +H2【小練習(xí)】將一鐵片和銅片插入稀鹽酸構(gòu)成的原電池中：正極：_；_負(fù)極：_；_總反應(yīng)：_【過渡】通過剛才的介紹，我想同學(xué)們對原電池的工作原理應(yīng)該有了更深一步的理解，但是還有一個問題：如何才能形成原電池？即形成原電池的條件是什么？

12、【板書】三、形成原電池的條件：【過渡】為了弄清這個問題，請大家再自主做下列這幾個實(shí)驗(yàn)：（多媒體演示圖片）【實(shí)驗(yàn)一】取適量稀硫酸于燒杯中，并將兩塊銅片和電流計按圖1方式連接好后浸入硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)二】取適量稀硫酸于燒杯中，并將兩塊鋅片和電流計按圖2方式連接好后浸入硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)三】取適量無水乙醇于燒杯中，并將銅片、鋅片和電流計按圖3方式連接好后浸入硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)四】取適量稀硫酸于兩只燒杯中，并將兩塊銅片和電流計按圖4方式連接好后浸入硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象。如果在兩燒杯間加上一根導(dǎo)線呢？再觀察現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)五】取適量稀硫酸于燒杯中，并將銅片、鋅片和電流計按圖5方

13、式連接好后浸入硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象。圖1 圖2圖3 圖4 圖5【學(xué)生】兩個人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并把觀察到的現(xiàn)象記錄下來。【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄結(jié)論實(shí)驗(yàn)一兩銅片上都沒有氣泡冒出；電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)沒有形成原電池實(shí)驗(yàn)二兩鋅片上都有氣泡冒出；電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)沒有形成原電池實(shí)驗(yàn)三銅片和鋅片上都沒有氣泡冒出電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)沒有形成原電池實(shí)驗(yàn)四銅片上沒有氣泡冒出，鋅片上有氣泡冒出電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)；兩燒杯間加上一根導(dǎo)線后，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)加導(dǎo)線后形成原電池實(shí)驗(yàn)五銅片上有氣泡冒出，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成原電池【問題討論】這幾個實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象分別說明了什么？形成原電池的條件是什么？【學(xué)生】思考

14、記錄并回答【講解】（1）由實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論知要形成原電池兩極金屬不能一樣； （2）由實(shí)驗(yàn)三可知，燒杯中的溶液要能與金屬反應(yīng)； （3）由實(shí)驗(yàn)四和實(shí)驗(yàn)五 可知形成原電池要形成閉合回路?！窘處煛吭姵氐男纬蓷l件可以總結(jié)成三點(diǎn)： 1、兩極金屬活潑性要有差異； 2、有電解質(zhì)溶液，并能與負(fù)極發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)； 3、形成閉和回路?！景鍟咳?、原電池的形成條件 1、兩極金屬活潑性要有差異； 2、有電解質(zhì)溶液，并能與負(fù)極發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)； 3、形成閉和回路。【過渡】同學(xué)們，你們能為阿呆解決頭痛的煩惱了嗎？【講解】通過以上原電池的知識的學(xué)習(xí)呢，我們可以知道阿呆的病因就是她的兩顆假牙。由于

15、金與鐵（鋼的主要成分）是活動性不同的兩種金屬，唾液中含有電解質(zhì)，構(gòu)成了原電池，產(chǎn)生了微小的電流，使得阿呆頭痛，因此只要換掉其中的一顆假牙，她就可以遠(yuǎn)離頭痛煩惱，重新笑得開懷?！具^渡】如果讓你們來設(shè)計一個原電池，你們的思路是怎樣的呢？請同學(xué)們思考一下。【學(xué)生】思考并回答【講解】要形成原電池要滿足一下條件：（1）、兩個活潑性不同的電極；（2）、要有電解質(zhì)溶液；（3）、電極間形成閉合回路；（4）、能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)?！窘處煛客瑢W(xué)們，都總結(jié)得很好，我們在設(shè)計原電池時一定要注意這幾點(diǎn)。那同學(xué)們，我們經(jīng)常強(qiáng)調(diào)要學(xué)以致用，因此下面我們來做幾個練習(xí)?！菊n堂練習(xí)】多媒體演示1下列關(guān)于原電池的敘述中正確的是A ( )原電池能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茉姵刎?fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是還原反應(yīng)原電池在工作時其正極不斷產(chǎn)生電子并經(jīng)外電路流向負(fù)極原電池的電極只能由兩種不同的金屬構(gòu)成2下列裝置屬于原電池的是（ ）3把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連可組成幾個原電池。若a、b 相連時a為負(fù)極；c、d相連時電流由d到c；a、c相連時c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強(qiáng)到弱為( B )Aabcd Bacdb Ccabd Dbdca【課堂總結(jié)】同學(xué)