化学能与电能教学设计省赛一等奖.docx

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化学能与电能教学设计省赛一等奖

《化学能与电能》教学设计（3）

教学设计

生活在现代社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识。

当学生们了解了化学反应中能量转化的原因，并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后，会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。

正是基于学生的这种心理特征，教材开始的几个设问，把学生带进了“化学能与电能之间相互转化”的研究之中。

从能量转换角度看，本节课程内容是对前一节课中“一种能量可以转化为另一种能量，能量也是守恒的；化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的补充和完善。

从反应物之间电子转移角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用；从思维角度看，“将化学能直接转化为电能”的思想，是对“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。

为了使本节教学设计思路更为清晰，可将课程内容大致分为三部分：

第1课时

一、教学目标

1.知识目标

通过实验和科学探究形成原电池概念，初步了解原电池的组成，理解其工作原理。

2.能力目标

（1）分析火力发电的原理及利弊，建立“将化学能直接转化为电能”的新思路，通过对氧化还原反应的本质的分析，提出实现新思路的各种推测和猜想等，培养创新思维能力。

（2）通过实验和科学探究，对比、归纳，培养学生科学探究精神和分析、归纳的能力。

3.情感目标

培养科学探究和实验中的良好态度和合作学习。

二、教学重点

初步了解原电池的组成、概念、应用，理解其工作原理。

三、教学难点

通过实验和科学探究形成原电池概念，抽象出原电池的工作原理

四、教学方法实验探究

【引言】大家都知道现今生活中电与我们生活的密切程度，可以说现在要是没了电我们现在的生活将是一个什么样的状态。

近两年电力由于我国经济的高速发展现今还处于紧缺的状态，那么大家回想一下，我们获取电能的主要方式又是什么？

我们从教材的我国电力总量构成图中可以看到，火力发电仍然将近81%，再来想一下，这种发电的原理又是什么？

（学生讨论）

结论：

再来分析：

在转化过程中，设备的投入、机械效率等问题。

提出新问题：

能否实现从化学能→电能的直接实现？

【板书】第二节化学能与电能

【板书】一、化学能与电能的相互转化

问题探讨：

1.氧化还原反应的实质是什么？

2.把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行可以吗？

3.如何截获电子？

4.从电学角度考虑仪器选择和组装问题

[实验]学生自己组织实验

【实验2-4】

实验过程：

实验序号

①

步骤要求

在一支试管中加入少量稀硫酸和一小粒纯锌粒

实验现象

   锌粒表面有气体产生

用离子方

程式解释

实验现象

2H++Zn =H2↑+Zn2+

思考问题

寻找答案

1.反应中，哪种物质失电子？

哪种物质得电子？

2.Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中H+的？

3.想什么办法使Zn与H+分开，不让H+直接在Zn表面得电子？

列出你对

问题3的

想  法

实验序号

②

步骤要求

在另一支试管中加入少量稀硫酸和一小粒纯锌粒，再将一根粗铜丝插入试管，观察一会儿，使铜丝与锌粒接触，观察现象

实验现象

       未接触时锌表面有气泡，铜丝无明显现象，接触后铜丝表面有气泡

用化学方

程式解

释实验现象

锌片 Zn-2e－=Zn2+ （氧化反应）

铜片 2H++ 2e－=H2↑（还原反应）   

思考问题寻找答案

1.反应中，哪种物质失电子？

哪种物质得电子？

2.Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中H+的？

3.H+得到的电子是Cu失去的吗？

Cu在这个过程中起什么作用？

4.想什么办法让这种电子的转移变成电流？

列出你对

问题4的

想 法

实验序号

③

步骤要求

将锌片和铜片用导线连接，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象

实验现象

写化学方程

式或解释

实验现象

锌片 Zn-2e－=Zn2+ （氧化反应）

铜片 2H++ 2e－=H2↑（还原反应）        

思考问题

寻找答案

1.反应中，哪种物质失电子？

哪种物质得电子？

2.电子从Zn到溶液中H+经历了哪些途径？

3.导线在这个过程中起什么作用？

4.你怎样才能知道导线中有电子流过？

怎样才能知道导线中电子流动方向？

组内交流

列出想法

实验序号

④

步骤

要求

将锌片和铜片用导线连接，在导线中间接入一个电流计（或发光二极管），平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。

将锌片和铜片用导线反接电流计再做实验，观察现象

实验

现象

   锌粒表面无气泡逐渐溶解，铜片表面有气泡，二极管发光或电流计偏转

解释实

验现象

   锌发生氧化反应，还原反应在铜表面发生，有电流产生（形成原电池）

思考问题

寻找答案

1.反应中，哪种物质失电子？

哪种物质得电子？

2.电子从Zn到溶液中H+经历了哪些途径？

3.电流计在这个过程中起什么作用？

4.你认为这个过程中能量的转化关系是怎样的？

组内交流

列出想法

【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。

这一变化过程可以表示如下：

【板书】锌片：

Zn-2e－=Zn2+（氧化反应）

铜片：

2H++2e－=H2↑（还原反应）

总反应：

Zn＋2H+=Zn2++H2↑

【学生探究活动】根据铜锌原电池，填写下表：

电极

电极材料

电极反应

反应类型

得失电子的粒子

电子流动方向

负极

正极

总反应：

______________________________________________________

【科学探究】原电池的构成条件探究。

1.组织学生根据实验用品，如Zn、Cu、石墨棒、Fe、稀硫酸、乙醇、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，导线、西红柿（或其他水果）、电流计等自己设计对比实验。

2.让学生设计表格整理实验信息，然后将化学事实用化学式表达出来。

3.活动总结汇报。

原电池构成部分对比一

实验现象

解释或写化学方程式

电流计 

稀硫酸 

Zn 

  溶解无气泡

Zn-2e－=Zn2+ 

偏转较大

石墨 

    气泡

 2H++ 2e－=H2↑

稀硫酸 

Cu 

无明显现象

反应不能自发进行

偏转较小

石墨 

原电池构成部分对比二

实验现象

解释或写化学方程式  

电流计

稀硫酸 

Zn 

 溶解无气泡

  Zn-2e－=Zn2+

偏转

Fe 

 气泡

       2H++ 2e－=H2↑

乙醇 

Zn 

   无现象

无偏转

Fe 

   无现象

原电池构成部分对比三

实验现象

解释或写化学方程式

电流计

稀硫酸 

Zn 

  溶解气泡

   Zn-2e－=Zn2+

无偏转

Zn 

  溶解气泡

   Zn-2e－=Zn2+

稀硫酸 

Zn 

  溶解

    Zn-2e－=Zn2+

偏转

Fe 

  气泡

  2H++ 2e－=H2↑

原电池构成部分对比四

实验现象

解释或写化学方程式

电流计 

插在一个

西红柿中 

Zn 

偏转

Cu 

插在两个

西红柿中

Zn 

无偏转

Cu 

【板书】二、原电池及电极反应

1.概念：

将化学能转化为电能的装置叫做原电池。

2.构成条件：

①有两种活动性不同的金属（或非金属导体）作电极。

②电极材料均插入电解质溶液中。

③两极相连形成闭合电路。

3.原电池化学反应本质：

较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）化学能→电能

4.原电池的电极

负极：

发生氧化反应，电子流出（流向正极）的一极。

正极：

发生还原反应，电子流入（来自负极）的一极。

【总结】这节课我们主要探讨了原电池的有关知识，知道了原电池的概念、原理和组成，希望同学们课下及时巩固、练习。

【练习】

1．X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X和Y组成原电池时，Y为电池的负极。

X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（ ）

（A）X＞Y＞Z（B）X＞Z＞Y（C）Y＞X＞Z（D）Y＞Z＞X

2．下列装置哪些可以形成原电池?

形成原电池的写出电极反应式,并指出电子流动方向。

 【作业】每个同学利用家庭条件，自制一个简单的原电池。

第2课时

一、教学目标

1.知识目标了解常见的化学电源。

2.能力目标通过对化学电源的学习，使学生自己能制作简单的化学电源。

3.情感目标通过对常见化学电源的学习，使学生增强环保意识。

二、教学重点

了解原电池的组成，理解化学电源的工作原理。

三、教学难点

抽象出化学电源的工作原理。

四、教学方法读书指导法

【提问复习】组成原电池的条件是什么？

检查学生自制电池情况。

【引言】大家现在知道了，从理论上讲任何氧化还原反应，都可以将氧化反应和还原反应分开而从中获取电流，但是从技术上而言这一理想又有很大的距离。

人们应用原电池原理，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等，以满足不同的需要,请同学们说说你所知道的电池的用途。

【板书】二、发展中的化学电源

【板书】1.干电池

最早使用的是锌锰电池。

锌锰电池的电极分别是锌（负极）和碳棒（正极），内部填充的是糊状的MnO2和NH4Cl。

电池的两极发生的反应是：

负极（锌外壳）：

Zn-2e－=Zn2+

正极（碳棒）：

2MnO2+2NH4++2e－=2MnO（OH）+2NH3+H2O

【板书】2.充电电池（又称二次电池）

充电电池在放电时进行的氧化还原反应在充电时又逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电放电可在一定时期内循环进行。

充电电池中能量的转化关系是：

化学能电能

例如，铅蓄电池中发生的化学反应是：

Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O

【电脑展示】干电池和铅蓄电池

（由学生和教师分别讲述这两种电池的构造和用途）

【阅读】课本中3、锂电池4、新型燃料电池（由学生自学完成）

【板书】3.锂电池

4.新型燃料电池：

氢氧燃料电池、铝、空气燃料电池

【课件展示】

当代新型电池，培养学生的进取心理

【总结】

这节课我们重点讲了几种常见的化学电源，知道了它们的用途，也知道了它们对环境的危害，希望同学们不要乱扔废电池，并且自己学着动手回收废电池中的有用资源。

【典型例题剖析】

例1.电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：

Zn+2OH－－2e－=ZnO+H2O

Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－

电池的总反应式为：

Ag2O+Zn=2Ag++ZnO

下列判断正确的是（）

A.锌为正极，Ag2O为负极

B.锌为负极，Ag2O为正极

C.原电池工作时，负极附近溶液的pH值减小

D.原电池工作时，负极附近溶液的pH值增大

答案：

BC

解析：

原电池的负极上发生氧化反应，所以锌为负极，根据题目给出的电极反应式，负极的氧化反应要消耗OH－，

溶液的碱性减小，因此负极附近溶液的pH值变小。

例2.把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。

A、B相连时A为负极；C、D相连时，电流由D→C；A、C相连时，C极上产生大量气泡；B、D相连时，D极发生氧化

反应。

这四种金属的活动顺序是（）

A.A＞B＞C＞DB.A＞C＞D＞B

C.C＞A＞B＞DD.B＞D＞C＞A

答案：

B

解析：

这道题主要考查对原电池正、负两极的判断，在原电池中，比较活泼的金属为负极。

A、B相连时A为负极说明A比B活泼；C、D相连时，电流由D→C，由于电子流动的方向与电流方向相反，所以C为失去电子的一极，C比D活泼；A、C相连时，C上产生气泡，即C上发生的反应是2H++2e－=H2↑，是还原反应，所以A比C活泼；B、D相连时，D极发生氧化反应，则D为正极。

综合以上结论可知，B是正确答案。

［练习］

1.表面镀有保护金属层的铁片，当镀层有破损时比普通铁片更易腐蚀的是（）。

A.白铁（镀锌铁）   B.马口铁（镀锡铁）

C.镀镍铁            D.镀铜铁

2.下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（）

A.④＞②＞①＞③     B②＞①＞③＞④

C.④＞②＞③＞①     D.③＞②＞④＞①

3.通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装有一定数量的锌块，请解释原因。

一、教学目标

1.知识目标了解常见的化学电源。

2.能力目标通过对化学电源的学习，使学生自己能制作简单的化学电源。

3.情感目标通过对常见化学电源的学习，使学生增强环保意识。

二、教学重点

了解原电池的组成，理解化学电源的工作原理。

三、教学难点

抽象出化学电源的工作原理。

四、教学方法读书指导法

【提问复习】组成原电池的条件是什么？

检查学生自制电池情况。

【引言】大家现在知道了，从理论上讲任何氧化还原反应，都可以将氧化反应和还原反应分开而从中获取电流，但是从技术上而言这一理想又有很大的距离。

人们应用原电池原理，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等，以满足不同的需要,请同学们说说你所知道的电池的用途。

【板书】二、发展中的化学电源

【板书】1.干电池

最早使用的是锌锰电池。

锌锰电池的电极分别是锌（负极）和碳棒（正极），内部填充的是糊状的MnO2和NH4Cl。

电池的两极发生的反应是：

负极（锌外壳）：

Zn-2e－=Zn2+

正极（碳棒）：

2MnO2+2NH4++2e－=2MnO（OH）+2NH3+H2O

【板书】2.充电电池（又称二次电池）

充电电池在放电时进行的氧化还原反应在充电时又逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电放电可在一定时期内循环进行。

充电电池中能量的转化关系是：

化学能电能

例如，铅蓄电池中发生的化学反应是：

Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O

【电脑展示】干电池和铅蓄电池

（由学生和教师分别讲述这两种电池的构造和用途）

【阅读】课本中3.锂电池4.新型燃料电池（由学生自学完成）

【板书】3.锂电池

4.新型燃料电池：

氢氧燃料电池、铝、空气燃料电池

 【课件展示】当代新型电池，培养学生的进取心理

【总结】这节课我们重点讲了几种常见的化学电源，知道了它们的用途，也知道了它们对环境的危害，希望同学们不要乱扔废电池，并且自己学着动手回收废电池中的有用资源。

【典型例题剖析】

例1.电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：

Zn+2OH－－2e－=ZnO+H2O

Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－

电池的总反应式为：

Ag2O+Zn=2Ag++ZnO

下列判断正确的是（）

A.锌为正极，Ag2O为负极

B.锌为负极，Ag2O为正极

C.原电池工作时，负极附近溶液的pH值减小

D.原电池工作时，负极附近溶液的pH值增大

答案：

BC

解析：

原电池的负极上发生氧化反应，所以锌为负极，根据题目给出的电极反应式，负极的氧化反应要消耗OH－，

溶液的碱性减小，因此负极附近溶液的pH值变小。

例2.把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。

A、B相连时A为负极；C、D相连时，电流由D→C；A、C相连时，C极上产生大量气泡；B、D相连时，D极发生氧化

反应。

这四种金属的活动顺序是（）

A.A＞B＞C＞DB.A＞C＞D＞B

C.C＞A＞B＞DD.B＞D＞C＞A

答案：

B

解析：

这道题主要考查对原电池正、负两极的判断，在原电池中，比较活泼的金属为负极。

A、B相连时A为负极说明A比B活泼；C、D相连时，电流由D→C，由于电子流动的方向与电流方向相反，所以C为失去电子的一极，C比D活泼；A、C相连时，C上产生气泡，即C上发生的反应是2H++2e－=H2↑，是还原反应，所以A比C活泼；B、D相连时，D极发生氧化反应，则D为正极。

综合以上结论可知，B是正确答案。

[练习］

1.表面镀有保护金属层的铁片，当镀层有破损时比普通铁片更易腐蚀的是（）。

A.白铁（镀锌铁）   B.马口铁（镀锡铁）

C.镀镍铁            D.镀铜铁

2.下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（）

A.④＞②＞①＞③     B②＞①＞③＞④

C.④＞②＞③＞①     D.③＞②＞④＞①

3.通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装有一定数量的锌块，请解释原因。