《化學(xué)能與電能》教案15(人教版必修2)

新課程人教版高中化學(xué)必修2第二章第二節(jié)化學(xué)能與電能〔第一課時(shí)〕教學(xué)設(shè)計(jì)化學(xué)能與電能教學(xué)設(shè)計(jì)朱潔(江蘇省海安縣孫莊中學(xué)江蘇海安226652)[教材分析]初中化學(xué)從燃料的角度初步學(xué)習(xí)了“化學(xué)與能源〞的一些知識(shí)，在選修模塊“化學(xué)反響原理〞中，將從科學(xué)概念的層面和定量的角度比較系統(tǒng)深入地學(xué)習(xí)化學(xué)反響與能量。人教版高中化學(xué)必修2第二章第二節(jié)化學(xué)能與電能局部既是對(duì)初中化學(xué)相關(guān)內(nèi)容的提升與拓展，又為選修“化學(xué)反響原理〞奠定必要的根底。通過化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化以及電能應(yīng)用的學(xué)習(xí)，學(xué)生將對(duì)化學(xué)在提高能源的利用率和開發(fā)新能源中的作用與奉獻(xiàn)有初步認(rèn)識(shí)；通過新型化學(xué)電源開發(fā)利用的介紹，學(xué)生會(huì)對(duì)化學(xué)的實(shí)用性和創(chuàng)造性有更多的體會(huì)；這些都會(huì)增進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)科學(xué)的興趣與情感，體會(huì)化學(xué)學(xué)習(xí)的價(jià)值。關(guān)于化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化，側(cè)重討論化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化，以及化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置──化學(xué)電池，主要考慮其應(yīng)用的廣泛性和學(xué)習(xí)的階段性。在化學(xué)電池中，通過原電池和傳統(tǒng)干電池〔鋅錳電池〕初步認(rèn)識(shí)化學(xué)電池的化學(xué)原理和結(jié)構(gòu)，并不要求上升為規(guī)律性的知識(shí)；通過介紹新型電池〔如鋰離子電池、燃料電池等〕表達(dá)化學(xué)電池的改進(jìn)與創(chuàng)新，初步形成科學(xué)技術(shù)的開展觀。[教學(xué)目標(biāo)]1.知識(shí)技能(1)理解化學(xué)能與電能之間轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)。(2)掌握化學(xué)能是能量的一種形式，它可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。2.過程與方法(1)通過分組實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力與分析思維能力。(2)通過反響物之間電子的轉(zhuǎn)移的探究，理解原電池的形成是氧化復(fù)原反響的本質(zhì)的拓展和運(yùn)用。(3)通過化學(xué)史實(shí)引導(dǎo)學(xué)生以問題為中心的學(xué)習(xí)方法。學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方法。加深理解實(shí)踐→認(rèn)識(shí)→再實(shí)踐→再認(rèn)識(shí)的辯證唯物主義的思維方法。3.態(tài)度、情感與價(jià)值觀(1)通過原電池的創(chuàng)造、開展史，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度。體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛與愉悅，增強(qiáng)為人類的文明進(jìn)步學(xué)習(xí)化學(xué)的責(zé)任感和使命感。同時(shí)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。(2)感悟研制新型電池的重要性以及化學(xué)電源可能會(huì)引起的環(huán)境問題，形成較為客觀、正確的能源觀，提高開發(fā)高能清潔燃料的意識(shí)。[教學(xué)重點(diǎn)]初步認(rèn)識(shí)原電池概念、原理、組成及應(yīng)用。[教學(xué)難點(diǎn)]通過對(duì)原電池實(shí)驗(yàn)的研究，引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價(jià)值。[教學(xué)課時(shí)]第一課時(shí)學(xué)習(xí)化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置——化學(xué)電池的工作原理及其組成條件?！脖窘虒W(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容〕第二課時(shí)介紹開展中的化學(xué)電源，進(jìn)一步討論化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)[教學(xué)方法]實(shí)驗(yàn)探究法——通過實(shí)驗(yàn)，分析、討論、思考、交流、歸納、小結(jié)。[教具準(zhǔn)備]1.鐵絲、銅絲、鋅片、銅片、石墨棒、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，乙醇、西紅柿〔或其他水果〕，靈敏電流計(jì)、燒杯、導(dǎo)線2.多媒體課件[設(shè)計(jì)理念][教學(xué)過程設(shè)計(jì)]第一課時(shí)[引入課題]電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛，使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱電力。例如，小到日常生活中使用的手提電腦、、相機(jī)、攝像機(jī)……大到火箭上天、神州六號(hào)宇宙飛船遨游太空，這一切都依賴于電池的應(yīng)用。那么，同學(xué)們一定想知道電池的結(jié)構(gòu)、它的工作原理。電池是怎樣把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪亟裉煳覀冇没瘜W(xué)知識(shí)來揭開電池這個(gè)謎。下面我們先來看看前人是如何研究電池的[PPT]1.奇妙的青蛙腿——伽伐尼電流1780年，意大利解剖學(xué)和醫(yī)學(xué)教授伽伐尼的青蛙抽搐實(shí)驗(yàn)，展示了原電池的雛形。(Galvani,L.1737—1798)[思考與交流]①青蛙腿為什么會(huì)抽搐②生物電是如何產(chǎn)生的1.伏打電池——世界上第一個(gè)電池1800年意大利物理學(xué)家伏特建立伏打電堆模型。伏打電堆的創(chuàng)造，使人們第一次有可能獲得穩(wěn)定而持續(xù)的電流，伏特電池使人類從靜電時(shí)代走向了動(dòng)電時(shí)代。伏打電池是實(shí)用電池的開端?！睼olta,A.1745-1827〕[思考與交流]你能簡(jiǎn)述伏打電堆的工作原理嗎[過渡]伽伐尼發(fā)現(xiàn)了生物電，伏打在此根底上創(chuàng)造了人類第一個(gè)直流電源——伏打電堆。下面我們?cè)谇叭搜芯康母咨蟻硖骄炕瘜W(xué)能與電能之間是如何轉(zhuǎn)化的[創(chuàng)設(shè)問題情景]火電站工作原理示意圖[分析]火力發(fā)電體系中的各種要素。1.電力在當(dāng)今社會(huì)的應(yīng)用和作用。2.我國(guó)目前和未來發(fā)電總量構(gòu)成。3.火電站工作原理分析。4.火力發(fā)電利弊分析。[板書]第二節(jié)化學(xué)能與電能一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化〔一〕火力發(fā)電工作原理[思考與交流]在怎樣的條件下可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能之間的轉(zhuǎn)變?nèi)紵难趸瘡?fù)原反響本質(zhì)是什么[板書]〔二〕燃燒的氧化復(fù)原反響本質(zhì)[分析]引出本節(jié)課的中心意圖：化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)變。氧化復(fù)原反響的本質(zhì)是氧化劑與復(fù)原劑之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的過程，電子轉(zhuǎn)移引起化學(xué)鍵的重新組合，伴隨著體系能量的變化。當(dāng)氧化劑和復(fù)原劑直接接觸進(jìn)行反響時(shí)，化學(xué)能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)化為電能。要使氧化復(fù)原反響釋放的能量不通過熱能而直接轉(zhuǎn)化為電能，把可產(chǎn)生的電能以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存起來，就要設(shè)計(jì)一種裝置，使氧化反響和復(fù)原反響分別在兩個(gè)不同的區(qū)域進(jìn)行。[思考與交流]1.能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，高效利用燃料、不浪費(fèi)能源、開發(fā)出高能清潔燃料2.怎樣實(shí)現(xiàn)將氧化反響和復(fù)原反響拆開3.選擇什么氧化劑和復(fù)原劑4.從物理電學(xué)角度考慮如何選擇儀器、怎樣組裝[交流]學(xué)生嘗試畫出裝置圖，并與同伴交流[分組實(shí)驗(yàn)探究]實(shí)驗(yàn)1：把一塊鋅片和銅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯里。實(shí)驗(yàn)2：用導(dǎo)線將鋅片和銅片連接起來。實(shí)驗(yàn)3：在導(dǎo)線中接入一個(gè)靈敏電流計(jì)。[交流與討論]〔組織學(xué)生小組討論并答復(fù)〕1、鋅和稀H2SO4直接反響的實(shí)質(zhì)是什么2、什么原因造成實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2中的現(xiàn)象的不同3、銅片與稀硫酸不反響，鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，為什么在銅片外表有氣泡產(chǎn)生你認(rèn)為這種氣體可能是什么鋅片和銅片上可能分別發(fā)生什么反響如何證明4、靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏向何方你如何解釋這一現(xiàn)象[板書]〔三〕原電池[分析]靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)→有電流產(chǎn)生→產(chǎn)生電能→化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置→原電池。[板書]1.概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫原電池。[學(xué)與問1]根據(jù)你所了解的電學(xué)知識(shí)，你知道電子是怎樣流動(dòng)的嗎[板書]2.原電池的工作原理[動(dòng)畫模擬]原電池的微觀原理[分析]當(dāng)把用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片一同浸入稀硫酸中時(shí)，由于鋅比銅活潑，容易失去電子，鋅被氧化成Zn2+而進(jìn)入溶液，電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片，溶液中的H+從銅片獲得電子被復(fù)原成氫原子，氫原子再結(jié)合成氫分子從銅片上逸出。[學(xué)與問2]作為電池，有正極和負(fù)極之分，你如何判定裝置中鋅片和銅片誰是負(fù)極、誰是正極請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明之。[討論與交流]利用干電池的正負(fù)極和靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向?qū)φ?。根?jù)金屬活動(dòng)性順序，鋅比銅活潑，Zn易失電子，變成Zn2+進(jìn)入溶液，電子那么從鋅片通過導(dǎo)線定向流動(dòng)到銅片上，而電流的方向應(yīng)該與此相反，從銅片流向鋅片。實(shí)驗(yàn)中靈敏電流計(jì)指針偏向銅片，與干電池對(duì)照，說明銅片為正極，鋅片為負(fù)極。[啟發(fā)歸納]在原電池中，從不同角度判定電極名稱1.指針偏向哪一極，該極為正極，另外一極為負(fù)極。2.從電極材料，金屬活潑性判斷。相對(duì)活潑金屬為負(fù)極，相對(duì)不活潑金屬為正極。[板書]3.原電池的電極名稱負(fù)極：電子流出〔電流流入〕的一極〔較活潑金屬〕，發(fā)生氧化反響。正極：電子流入〔電流流出〕的一極〔較不活潑金屬〕，發(fā)生復(fù)原反響。[板書]4.電極反響式與電池總反響式[指導(dǎo)書寫]負(fù)極〔鋅片〕Zn+2e-=Zn2+(氧化反響)正極〔銅片〕2H++2e-=H2↑〔復(fù)原反響〕電池總反響式：Zn＋2H+=Zn2++H2↑[過渡]將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置需要什么組成條件下面請(qǐng)同學(xué)們自己動(dòng)手進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),看誰組裝的原電池最多[實(shí)驗(yàn)探究]1.材料準(zhǔn)備：鐵絲、銅絲、鋅片、銅片、石墨棒、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，乙醇、西紅柿〔或其他水果〕，靈敏電流計(jì)、燒杯、導(dǎo)線2.參考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案：①Zn-Zn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。②Cu-石墨與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。③Zn-石墨與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。④Fe-Zn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。⑤Fe-Cu與CuSO4溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。⑥Cu-Zn與CuSO4溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。⑦Cu-Zn與乙醇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。⑧Cu-Zn與一個(gè)西紅柿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。⑨Cu-Zn與兩個(gè)西紅柿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?！璠思考與交流]比較伽伐尼電池、伏打電池和大家的探究實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)歸納原電池的組成條件[板書]5.組成原電池的條件〔兩極一液一連線〕①電極：有兩種活動(dòng)性不同的金屬〔或一種是非金屬導(dǎo)體〕材料作電極。②溶液：兩電極均同時(shí)插入電解質(zhì)溶液中。③導(dǎo)線：兩電極用導(dǎo)線相連，形成閉合電路。原電池化學(xué)反響本質(zhì)：能自發(fā)進(jìn)行氧化復(fù)原反響。[課后作業(yè)]1.課外實(shí)踐活動(dòng)：利用蘋果、柑橘、檸檬等水果嘗試制作原電池。2.上網(wǎng)查詢，開展中的化學(xué)電源種類及應(yīng)用。[自我評(píng)價(jià)和反思]1.過去所學(xué)的哪些知識(shí)對(duì)你在本節(jié)課的學(xué)習(xí)有所幫助2.你對(duì)原電池概念、工作原理、組成條件等知識(shí)掌握了嗎3.你是如何與本組同學(xué)進(jìn)行合作的4.在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中你認(rèn)為最有用的學(xué)習(xí)方法是什么在實(shí)驗(yàn)探究過程中你學(xué)到了什么[教學(xué)后記]附化學(xué)能與電能第一課時(shí)學(xué)案一、探究化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)順序金屬實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋(有關(guān)化學(xué)方程式)1.Zn、Cu分別插入稀H2SO4溶液Zn片Cu片2.Zn、Cu導(dǎo)線連接后插入稀H2SO4Zn片Cu片3.Zn、Cu導(dǎo)線連接后，再接靈敏電流表，插入稀H2SO4Zn片Cu片靈敏電流表指針二、探究原電池的組成條件