新课程人教版高中化学必修2第二章第二节

新课程人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能与电能》（第一课时）教学设计《化学能与电能》教学设计[教材分析]初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修模块“化学反应原理”中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量。人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能与电能》部分既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。通过化学能与电能的相互转化以及电能应用的学习，学生将对化学在提高能源的利用率和开发新能源中的作用与贡献有初步认识；通过新型化学电源开发利用的介绍，学生会对化学的实用性和创造性有更多的体会；这些都会增进学生对化学科学的兴趣与情感，体会化学学习的价值。关于化学能与电能的相互转化，侧重讨论化学能向电能的转化，以及化学能直接转化为电能的装置──化学电池，主要考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。在化学电池中，通过原电池和传统干电池（锌锰电池）初步认识化学电池的化学原理和结构，并不要求上升为规律性的知识；通过介绍新型电池（如锂离子电池、燃料电池等）体现化学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观。[教学目标]1.知识技能(1)理解化学能与电能之间转化的实质。(2)掌握化学能是能量的一种形式，它可以转化为其他形式的能量。2.过程与方法(1)通过分组实验培养学生观察能力与分析思维能力。(2)通过反应物之间电子的转移的探究，理解原电池的形成是氧化还原反应的本质的拓展和运用。(3)通过化学史实引导学生以问题为中心的学习方法。学会发现问题、解决问题的方法。加深理解实践→认识→再实践→再认识的辩证唯物主义的思维方法。3.态度、情感与价值观(1)通过原电池的发明、发展史，培养学生实事求是勇于创新的科学态度。体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。同时激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。(2)感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，形成较为客观、正确的能源观，提高开发高能清洁燃料的意识。[教学重点]初步认识原电池概念、原理、组成及应用。[教学难点]通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。[教学课时]第一课时学习化学能直接转化为电能的装置——化学电池的工作原理及其组成条件。（本教学设计内容）第二课时介绍发展中的化学电源，进一步讨论化学能向电能的转[教学方法]实验探究法——通过实验，分析、讨论、思考、交流、归纳、小结。[教具准备]1.铁丝、铜丝、锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，乙醇、西红柿（或其他水果），灵敏电流计、烧杯、导线2.多媒体课件[设计理念]基于自主学习理论的指导，结合新课程标准，高中化学教学理应促进学生自主学习，使全体学生积极参与教学过程，乐于探究实验，勤于思考。本教学设计利用教材、图片、动画模拟、课外资料等教育资源，调动学生已有的生活经验，以及电学、化学反应中能量变化和氧化还原反应等知识，对“火力发电”进行剖析，为学生创设问题情景，使学生有机会去研究和总结“火力发电”的利与弊，实现从“化学能→热能→机械能→电能”的思维模式向“将化学能直接转化为电能”新思维模式的转换，并且形成高效利用燃料、不浪费能源、积极开发高能清洁燃料的意识。一方面，通过课堂内的实验探究，使学生认识和体会化学能与电能相互转化的研究过程，理解氧化还原反应中的电子转移是化学电池的反应基础。另一方面，利用课堂外水果电池的制作和上网搜索发展中的化学电源等实践活动为学生提供应用知识的空间和拓展课堂知识的机会，从而培养学生的科学探究能力，逐步形成科学态度和科学精神。[教学过程设计]第一课时[引入课题]电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，小到日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……大到火箭上天、神州六号宇宙飞船遨游太空，这一切都依赖于电池的应用。那么，同学们一定想知道电池的结构、它的工作原理。电池是怎样把化学能转变为电能的呢？今天我们用化学知识来揭开电池这个谜。下面我们先来看看前人是如何研究电池的？[PPT]1.奇妙的青蛙腿——伽伐尼电流1780年，意大利解剖学和医学教授伽伐尼的青蛙抽搐实验，展示了原电池的雏形。(Galvani,L.1737—1798)[思考与交流]①青蛙腿为什么会抽搐?②生物电是如何产生的?1.伏打电池——世界上第一个电池1800年意大利物理学家伏特建立伏打电堆模型。伏打电堆的发明，使人们第一次有可能获得稳定而持续的电流，伏特电池使人类从静电时代走向了动电时代。伏打电池是实用电池的开端。（Volta,A.1745-1827）[思考与交流]你能简述伏打电堆的工作原理吗？[过渡]伽伐尼发现了生物电，伏打在此基础上发明了人类第一个直流电源——伏打电堆。下面我们在前人研究的基础上来探究化学能与电能之间是如何转化的?[创设问题情景]火电站工作原理示意图[分析]火力发电体系中的各种要素。1.电力在当今社会的应用和作用。2.我国目前和未来发电总量构成。3.火电站工作原理分析。4.火力发电利弊分析。[板书]第二节化学能与电能一、化学能与电能的相互转化（一）火力发电工作原理[思考与交流]在怎样的条件下可以实现化学能和电能之间的转变？燃烧的氧化还原反应本质是什么？[板书]（二）燃烧的氧化还原反应本质[分析]引出本节课的中心意图：化学能与电能转变。氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子转移的过程，电子转移引起化学键的重新组合，伴随着体系能量的变化。当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转化为电能。要使氧化还原反应释放的能量不通过热能而直接转化为电能，把可产生的电能以化学能的形式储存起来，就要设计一种装置，使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。[思考与交流]1.能否将化学能直接转化为电能，高效利用燃料、不浪费能源、开发出高能清洁燃料？2.怎样实现将氧化反应和还原反应拆开？3.选择什么氧化剂和还原剂？4.从物理电学角度考虑如何选择仪器、怎样组装？[交流]学生尝试画出装置图，并与同伴交流[分组实验探究]实验1：把一块锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯里。实验2：用导线将锌片和铜片连接起来。实验3：在导线中接入一个灵敏电流计。[交流与讨论]（组织学生小组讨论并回答）1、锌和稀H2SO4直接反应的实质是什么？2、什么原因造成实验1和实验2中的现象的不同？3、铜片与稀硫酸不反应，锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，为什么在铜片表面有气泡产生？你认为这种气体可能是什么？锌片和铜片上可能分别发生什么反应？如何证明？4、灵敏电流计的指针发生偏转，偏向何方？你如何解释这一现象？[板书]（三）原电池[分析]灵敏电流计指针偏转→有电流产生→产生电能→化学能转化为电能的装置→原电池。[板书]1.概念：将化学能转化为电能的装置叫原电池。[学与问1]根据你所了解的电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？[板书]2.原电池的工作原理[动画模拟]原电池的微观原理CuZn-+e-IH+SO42-e-e-e-e-Zn2+Zn2+内电路离子定向移动外电路电子定向移动[分析]当把用导线连接的锌片和铜片一同浸入稀硫酸中时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H+从铜片获得电子被还原成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。[学与问2]作为电池，有正极和负极之分，你如何判定装置中锌片和铜片谁是负极、谁是正极？请你再设计一个实验证明之。[讨论与交流]利用干电池已知的正负极和灵敏电流计的指针偏转方向对照。根据金属活动性顺序，锌比铜活泼，Zn易失电子，变成Zn2+进入溶液，电子则从锌片通过导线定向流动到铜片上，而电流的方向应该与此相反，从铜片流向锌片。实验中灵敏电流计指针偏向铜片，与干电池对照，说明铜片为正极，锌片为负极。[启发归纳]在原电池中，从不同角度判定电极名称1.指针偏向哪一极，该极为正极，另外一极为负极。2.从电极材料，金属活泼性判断。相对活泼金属为负极，相对不活泼金属为正极。[板书]3.原电池的电极名称负极：电子流出（电流流入）的一极（较活泼金属），发生氧化反应。正极：电子流入（电流流出）的一极（较不活泼金属），发生还原反应。[板书]4.电极反应式与电池总反应式[指导书写]负极（锌片）Zn+2e-=Zn2+(氧化反应)正极（铜片）2H++2e-=H2↑（还原反应）电池总反应式：Zn＋2H+=Zn2++H2↑[过渡]将化学能转化为电能的装置需要什么组成条件？下面请同学们自己动手进行探究实验设计,看谁组装的原电池最多？[实验探究]1.材料准备：铁丝、铜丝、锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，乙醇、西红柿（或其他水果），灵敏电流计、烧杯、导线2.参考实验设计方案：①Zn-Zn与稀硫酸进行实验。②Cu-石墨与稀硫酸进行实验。③Zn-石墨与稀硫酸进行实验。④Fe-Zn与稀硫酸进行实验。⑤Fe-Cu与CuSO4溶液进行实验。⑥Cu-Zn与CuSO4溶液进行实验。⑦Cu-Zn与乙醇进行实验。⑧Cu-Zn与一个西红柿进行实验。⑨Cu-Zn与两个西红柿进行实验。……[思考与交流]比较伽伐尼电池、伏打电池和大家的探究实验，请归纳原电池的组成条件？[板书]5.组成原电池的条件（两极一液一连线）①电极：有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）材料作电极。②溶液：两电极均同时插入电解质溶液中。③导线：两电极用导线相连，形成闭合电路。原电池化学反应本质：能自发进行氧化还原反应。[课后作业]1.课外实践活动：利用苹果、柑橘、柠檬等水果尝试制作原电池。2.上网查询，发展中的化学电源种类及应用。[自我评价和反思]1.过去所学的哪些知识对你在本节课的学习有所帮助？2.你对原电池概念、工作原理、组成条件等知识掌握了吗？3.你是如何与本组同学进行合作的？4.在本节课的学习中你认为最有用的学习方法是什么？在实验探究过程中你学到了什么？[教学后记]附《化学能与电能》第一课时学案一、探究化学能与电能的转化实验顺序金属实验现象解释(有关化学方程式)1.Zn、Cu分别插入稀H2SO4溶液Zn片Cu片2.Zn、Cu导线连接后插入稀H2SO4Zn片Cu片3.Zn、Cu导线连接后，再接灵敏电流表，插入稀H2SO4Zn片Cu片灵敏电流表指针二、探究原电池的组成条件原电池构成部分对比一实验现象解释(有关化学方程式)稀硫酸Zn石墨稀硫酸Cu石墨灵敏电流计原电池构成部分对比二实验现象解释(有关化学方程式)稀硫酸ZnFe乙醇ZnFe灵敏电流计原电池构成部分对比三实验现象解释(有关化学方程式)稀硫酸ZnZn稀硫酸ZnFe灵敏电流计原电池构成部分对比四实验现象解释(有关化学方程式)插在一个西红柿中ZnCu插在两个西红柿中ZnCu灵敏电流计三、下列装置是否为原电池?判断依据是什么？