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第2單元 化學(xué)反應(yīng)與能量
課題2 化學(xué)能與電能
第1課時
一、教學(xué)設(shè)計思路
本節(jié)課教學(xué)設(shè)計的主導(dǎo)思想是以能量轉(zhuǎn)化與守恒的思想啟迪學(xué)生的思維，基于上節(jié)課學(xué)過化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能，啟發(fā)學(xué)生思考化學(xué)能能否轉(zhuǎn)化為電能？教師通過創(chuàng)設(shè)問題環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移的角度理解化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本質(zhì)，促使學(xué)生利用實驗方法探究原電池的形成條件。滲透科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度，倡導(dǎo)學(xué)生敢于質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生批判性品質(zhì)，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。
二、教案
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課題 |
化學(xué)能與電能 |
授課人 |
張梅 |
學(xué)校 |
孝感高中 | ||
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教學(xué)目標(biāo) |
知識與技能 （１）了解常見的化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化方式。 （２）理解原電池的工作原理和原電池的構(gòu)成條件。 過程與方法 （１）通過分組實驗的方式探究原電池的工作原理，體會科學(xué)探究的過程和方法。 （２）通過合作探究和自主探究原電池的形成條件，理解通?；瘜W(xué)實驗研究的一般方法，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)規(guī)律，認(rèn)識規(guī)律和運用規(guī)律的能力。 情感態(tài)度與價值觀 （１）通過探究實驗，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)化的綜合利用價值，構(gòu)建新的能源觀。 （２）通過分組實驗，認(rèn)識化學(xué)能如何轉(zhuǎn)化為電能，理解科學(xué)探究的意義，并形成科學(xué)發(fā)展觀，感悟研制新型電池的重要性。 | ||||||
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重點 |
原電池概念、原理、組成及應(yīng)用 | ||||||
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難點 |
從電子轉(zhuǎn)移的角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)、原電池的構(gòu)成條件 | ||||||
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教學(xué)方法 |
實驗探究法、問題探討法、分析推理法、比較歸納法以及多媒體輔助手段 | ||||||
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儀器、用品 |
1、儀器： 電流表、導(dǎo)線、燒杯、Fe片、Cu片、Zn片、Mg條、小燈泡、硬幣 2、試劑： 果汁、稀H2SO4、無水乙醇、 | ||||||
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教師活動 |
學(xué)生活動 |
設(shè)計意圖 | |||||
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【設(shè)問】大家觀察一下老師手中拿的是什么呢？說說它是做什么用的？（帶導(dǎo)線的靈敏電流表用來測定硬幣原電池的電流） 【講述】這是物理上用的電流表，用來測電流。今天老師就用它來表演一個小魔術(shù)。 不過在表演之前，老師得向大家借點東西，借六毛錢硬幣‘一張面巾紙和飲料少許。哪位同學(xué)能配合一下？ 【演示實驗】硬幣電池提示學(xué)生注意觀察實驗現(xiàn)象 |
觀察，發(fā)言
驚奇，躍躍欲試
觀察實驗現(xiàn)象 |
激發(fā)學(xué)生興趣
引起學(xué)生求知欲 創(chuàng)造和諧環(huán)境，引入實驗。 培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力 | |||||
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【提問】大家觀察到了什么現(xiàn)象？ 產(chǎn)生了什么？ |
指針有偏轉(zhuǎn) 電流 |
幫學(xué)生構(gòu)建出物質(zhì)與電的初步認(rèn)識。 | |||||
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【過渡】：今天我們就來探究一下魔術(shù)中為什么會有電的產(chǎn)生？ 【板書】第二節(jié) 化學(xué)能與電能 一、原電池 【科學(xué)探究1】按照學(xué)案上的步驟以小組為單位來完成相關(guān)實驗，注意記錄實驗現(xiàn)象。
【實物投影】學(xué)生填寫的學(xué)案并點評 【PPT投影】實驗步驟及實驗現(xiàn)象 【設(shè)問】1、實驗中氣體的成分是什么？如何產(chǎn)生？ 2、得到的電子從何而來？電子如何轉(zhuǎn)移？ 3、實驗中化學(xué)反應(yīng)的類型是什么？
【講述】在上述裝置中通過氧化還原反應(yīng)在導(dǎo)線上產(chǎn)生了電流，也就是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能，我們把這樣的裝置稱為原電池。 【板書】1、定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 【設(shè)問】既然是電池，那么如何確定該電池的正負(fù)極？ 【科學(xué)探究2】用實驗桌上提供的一節(jié)干電池連接電流表確定指針偏轉(zhuǎn)方向，并用該電流表確定Zn片、Cu片哪個是正極、哪個是負(fù)極？
【動畫演示】原電池的工作原理
【PPT投影】根據(jù)銅鋅原電池工作原理完成學(xué)案2
【板書】2、工作原理：在負(fù)極、正極分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，溶液中的陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動。 【實物投影】學(xué)生填寫的學(xué)案并點評 【設(shè)問】構(gòu)成一個原電池的反應(yīng)類型是什么？是釋放能量還是吸收能量？ 【板書】1、一個釋放能量的氧化還原反應(yīng) 【設(shè)疑】除此之外，原電池裝置還由哪幾部分構(gòu)成？
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進行實驗，記錄現(xiàn)象
學(xué)生思考、討論、回答
進行實驗，得出結(jié)論
填寫表格
學(xué)生思考、回答 |
引入正題
引出問題后，通過實驗找出與發(fā)現(xiàn)問題的共同點，作為探究的突破口
用學(xué)生已有知識分析現(xiàn)象，并在分析現(xiàn)象中出現(xiàn)和學(xué)生原有知識的沖突，引出新概念的學(xué)習(xí)
給學(xué)生明確原電池的概念，突破概念這一難點
引導(dǎo)學(xué)生完成有關(guān)原電池知識的建構(gòu)，加深學(xué)生的理解 | |||||
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【科學(xué)探究3】課本41頁科學(xué)探究 材料：鎂條、銅片、鐵片、導(dǎo)線、金屬夾、手電筒用小燈泡（或發(fā)光二極管）、酒精、100mL燒杯、果汁（橙汁、蘋果汁、檸檬汁等）、電流表； 要求：設(shè)計一個能使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原電池 方式：1、獨立設(shè)計實驗；（仿照實驗2中裝置） 2、動手試驗，邊做邊改進，并填寫表格； 3、思考與交流：化學(xué)電池應(yīng)由哪幾部分構(gòu)成？ 【實物投影】學(xué)生設(shè)計的裝置圖并評價 【總結(jié)】原電池的構(gòu)成除了需要一個釋放能量的氧化還原反應(yīng)外，還需要活潑性不同的兩種金屬或金屬與非金屬導(dǎo)體（如石墨）作電極，且電極需插進電解質(zhì)溶液中，形成閉合回路。總的來說就是兩極一液一連線。 【板書】（2）兩極一液一連線。 【提問】前面的魔術(shù)也是一個簡單的原電池，哪位同學(xué)能解密該魔術(shù)？ 【設(shè)問】我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫碾娔艹擞呻姵靥峁┩?，還有哪些方式能提供電能？ 【PPT投影】不同發(fā)電方式，2001年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖 【設(shè)問】應(yīng)用最廣泛的是火力發(fā)電并且預(yù)計在未來五十年內(nèi)也將采用這種方式。那么火力發(fā)電的原理是什么？如何實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化？ 【PPT投影】火力發(fā)電原理 【提問】對比火力發(fā)電和原電池原理中的化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)及類型，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的過程是否相同？ 【知識拓展】根據(jù)資料卡片，分析下列能源中哪些屬于二次能源？
【小結(jié)】今天我們主要學(xué)習(xí)了原電池的定義、工作原理及構(gòu)成條件，內(nèi)容如下： 【PPT投影】一、原電池 1、定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 2、工作原理：（以銅鋅原電池為例）
3、構(gòu)成條件： （1）一個釋放能量的氧化還原反應(yīng) （2）兩極一液一連線 【課后作業(yè)】課本45頁第4題、第9題 |
設(shè)計裝置，進行實驗，并完成學(xué)案3，思考與交流，原電池裝置的構(gòu)成
學(xué)生思考、分析硬幣材料得到結(jié)論
學(xué)生思考回答
學(xué)生總結(jié)能量的轉(zhuǎn)化 學(xué)生思考回答
學(xué)生思考回答
學(xué)生回憶 |
培養(yǎng)學(xué)生的合作、分享精神，概括分析問題的能力，突破原電池構(gòu)成條件這一重點
與引入課題內(nèi)容相呼應(yīng)，加深原電池構(gòu)成條件的理解
通過對比，加深原電池工作原理的理解
一次能源、二次能源概念的理解
幫助學(xué)生形成系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò) | |||||
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【板書設(shè)計】 第二節(jié) 化學(xué)能與電能 一、原電池 1、定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 2、工作原理：負(fù)極、正極分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，溶液中陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，形成電流。 3、構(gòu)成條件： （1）一個釋放能量的氧化還原反應(yīng) （2）兩極一液一連線 | |||||||
三、課后反思
新課改的教學(xué)理念是采用恰當(dāng)?shù)奶骄啃越虒W(xué)策略促進學(xué)生自主探究，達(dá)到促進學(xué)生“自主發(fā)展”的目的。在課堂教學(xué)中，本節(jié)課依照新課改教學(xué)理念，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，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)；促使學(xué)生用實驗方法探究原電池的構(gòu)成條件?；瘜W(xué)學(xué)科的特點就是實驗性，本節(jié)課用化學(xué)實驗始終貫穿于其中。從探究原電池的原理，到探究原電池的形成條件，都是用化學(xué)實驗突破教學(xué)的難點；學(xué)生通過化學(xué)實驗構(gòu)建原電池有關(guān)原理等知識非常有效。實驗探索過程，是學(xué)生初步認(rèn)識科學(xué)探究的過程，學(xué)生能從中學(xué)會一些科學(xué)的思維程序，能把獲得的知識組合成知識體系的規(guī)律、方法及運用的經(jīng)驗和方法，獲得化學(xué)學(xué)習(xí)的科學(xué)思維，提高綜合分析、解決問題的能力和創(chuàng)新素質(zhì)。但是此節(jié)課要給學(xué)生足夠的時間和空間，讓學(xué)生自主探究，又要完成本節(jié)教學(xué)任務(wù)，所以學(xué)生探究實驗的時間不好控制，時間略顯緊張，如果時間寬裕的話，會使本節(jié)課效果更佳。
第二節(jié) 化學(xué)能與電能(第1課時)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（１）了解常見的化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化方式；
（２）理解原電池的工作原理和原電池的構(gòu)成條件。
【學(xué)習(xí)重點】原電池概念、原理、組成及應(yīng)用
【學(xué)習(xí)難點】從電子轉(zhuǎn)移的角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)、原電池的構(gòu)成條件
【名師導(dǎo)學(xué)】
一、根據(jù)實驗結(jié)果填寫下表：
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實驗1 |
實驗2 |
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實驗裝置 |
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實驗現(xiàn)象 |
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寫化學(xué)方程式或解釋實驗現(xiàn)象 |
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思考與交流 |
1、實驗中氣體的成分是什么？如何產(chǎn)生？ 2、得到的電子從何而來？電子如何轉(zhuǎn)移？ 3、實驗中化學(xué)反應(yīng)的類型是什么？ | |
二、根據(jù)實驗2填寫下表
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電極 |
負(fù)極 |
正極 |
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電極材料 |
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電極反應(yīng)式 |
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反應(yīng)類型 |
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電子流動方向 |
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電流流動方向 |
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溶液中離子的遷移方向 |
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三、科學(xué)探究
材料：鎂條、銅片、鐵片、導(dǎo)線、金屬夾、手電筒用小燈泡（或發(fā)光二極管）、酒精、100mL燒杯、果汁（橙汁、蘋果汁、檸檬汁等）、電流表；
要求：設(shè)計一個能使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原電池
方式： 1、獨立設(shè)計實驗；（仿照實驗2中裝置）
2、動手試驗，邊做邊改進；
3、思考與交流：化學(xué)電池應(yīng)由哪幾部分構(gòu)成？
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實驗用品及操作 |
實驗現(xiàn)象 |
結(jié)論 |
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【總結(jié)】1．原電池定義
2．原電池工作原理：（以銅鋅原電池為例）
鋅失去電子，作 極，發(fā)生的反應(yīng)為： ，電子通過導(dǎo)線流向銅片，溶液中的 在Cu片上得電子生成 ，銅片作 ，發(fā)生的反應(yīng)為： 。
3．原電池反應(yīng)的本質(zhì)：
原電池反應(yīng)的本質(zhì)是
4． 原電池構(gòu)成條件：
（1）一個釋放能量的氧化還原反應(yīng) （2）
（3） （4）
5．火力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化：
6．對比火力發(fā)電與原電池中能量的轉(zhuǎn)化：
【梯度導(dǎo)練】
1．下列各組成金屬和溶液，能組成原電池的是 ( )
A. Cu、Cu、稀硫酸 B. Zn、Cu、稀硫酸
C. Cu、Zn、酒精 D. Zn、Cu、CuSO4溶液
2．有a、b、c、d四種金屬。將a與b用導(dǎo)線聯(lián)接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，b不易腐蝕。將a、b分別投入等濃度鹽酸中，d比a反應(yīng)劇烈。將銅浸入b的鹽溶液里，無明顯變化。如果把銅浸入c的鹽溶液里，有金屬c析出。據(jù)此判斷它們的活動性由強到弱的順序是 ( )
A. dcab B. dabc C. dbac D. badc
3．在稀硫酸中放入一塊鍍層嚴(yán)重?fù)p壞的白鐵片，放出氣體的速率是 ( )
A. 時快時慢 B. 先慢后快 C. 先快后慢 D. 保持不變
4．將鐵片和銀片用導(dǎo)線連接置于同一稀鹽酸溶液中，并經(jīng)過一段時間后，下列各敘述正確的是 ( )
A. 負(fù)極有Cl-逸出，正極有H+逸出 B. 負(fù)極附近Cl-的濃度減小
C. 正極附近Cl-的濃度逐漸增大 D. 溶液中Cl-的濃度基本不變
5．原電池產(chǎn)生電流的本質(zhì)原因是 （ ）
A．原電池中溶液能電離出自由移動的離子
B．有兩根導(dǎo)線將兩個活潑性不同的電極連接
C．電極上進行的氧化還原反應(yīng)的生成物為電子
D．電極上進行的氧化還原反應(yīng)中會有電子的轉(zhuǎn)移
【能力提高】
1．根據(jù)Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反應(yīng)原理設(shè)計一個原電池，當(dāng)Zn為負(fù)極時，正極可以選用的金屬材料是（ ）
A ．鎂 B．石墨 C．鋁 D．鉛
2．對于原電池的電池名稱，敘述有錯誤的是 （ ）
A、發(fā)生氧化反應(yīng)的為負(fù)極 B、正極為電子流入的一極
C、比較不活潑的金屬為負(fù)極 D、電流表偏向的為正極
3．X、Y、Z都是金屬，把X投入Z的硝酸鹽溶液中,X的表面有Z析出， X 與Y組成原電池時，Y為電池的負(fù)極，X、Y、Z三種金屬的活潑性順序為 （ ）
A．X>Y>Z B．X>Z>Y C．Y>X>Z D．Y>Z>X
4．某原電池的總反應(yīng)是Zn ＋Cu2+ ＝Zn2+ ＋ Cu，該原電池的正確組成是 ( )
A. B. C. D.
正 極 Zn Cu Zn Cu
負(fù) 極 Cu Zn Cu Zn
電解質(zhì)溶液 CuCl2 CuCl2 ZnCl2 ZnCl2
5．鎂鋁合金在堿性溶液中開始反應(yīng)緩慢，后反應(yīng)加速。經(jīng)分析是氧化膜及微電池作用的結(jié)果。下列敘述正確的是 （ ）
A．微電池負(fù)極是鎂 B．微電池負(fù)極是鋁
C．鋁的電極反應(yīng)式是2H++2e = H2↑ D．鎂的電極反應(yīng)式是Mg-2e = Mg2+
6．等質(zhì)量的兩份鋅粉a和b，分別加入過量的稀硫酸中，a中同時加入少量CuSO4溶液，下列各圖中表示其產(chǎn)生氫氣總體積(V)與時間(t)的關(guān)系正確的是 ( )
7．以鐵片和銅片為兩極，稀硫酸為電解質(zhì)溶液組成原電池，當(dāng)導(dǎo)線中通過電子時，下列說法正確的是（ ）
A．鐵片溶解1 mol，銅片上析出1 mol H2 B．兩極上溶解和析出的物質(zhì)的質(zhì)量相等
C．鐵片溶解2 g，銅片上析出1 g H2 D．鐵片溶解1 mol，硫酸消耗1 mo
8．電工操作規(guī)程中規(guī)定不能把銅導(dǎo)線與鋁導(dǎo)線連接在一起，其中的化學(xué)原理是
9．利用Cu + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2反應(yīng)，設(shè)計一個原電池，寫出電極反應(yīng)式。
10．如圖所示裝置：
（1）若燒杯中溶液為稀硫酸，則觀察到的現(xiàn)象為 。
兩極反應(yīng)式為：正極 ；
負(fù)極 &n