《化学能与电能》优秀教学设计.docx

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《化学能与电能》优秀教学设计

《化学能与电能》优秀教学设计

《化学能与电能》优秀教学设计1

　　知识与技能：

　　1、通过实验探究原电池中发生的反应，认识化学能转化为电能的基本原理。

　　2、学会分析、推理、归纳和总结的逻辑思维方法，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。

　　3、通过实验和小组合作学习，体验科学探究过程。

　　4、了解各类电池在生产、生活实际中的应用，认识化学的价值。

增强环保意识。

　　过程与放法：

　　1、经历对化学能与电能转化的化学实验，进一步理解探究的意义，学习科学探究的基本方法。

　　2、通过实验探究从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件。

　　情感态度价值观：

　　1、发展学习化学的兴趣，乐于探究化学能转化成电能的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦。

　　2、赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献。

　　教学重难点：

　　1、认识化学能转化为电能的基本原理。

　　2、了解各类电池在生产、生活实际中的应用。

　　教学过程

　　创设问题情景

　　电能是现代社会最清洁、也是最重要的二次能源，人类生产、生活的各个方面都离不开它。

而火力发电又在电能生产中占有相当大的比重，是电能最主要的________。

　　播放录像或展示图片

　　提问

　　燃烧的本质是什么？

火力发电中能量的转化方式是怎样的？

火力发电又有哪些优点和缺点呢？

　　学生讨论、分析

　　激疑

　　针对火力发电的缺点，能否通过某些方式将化学能直接转化为电能呢？

　　分组实验探究

　　锌铜原电池原理

　　实验1：

把一块锌片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里。

　　实验2：

用导线将锌片和铜片连起来。

　　实验3：

在导线中接入一个灵敏电流计。

　　将实验中观察到的现象和自己的结论记录下来。

　　学生交流、讨论

　　1、实验1和实验2中的现象有何不同？

是什么原因造成的？

　　2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，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？

　　3、灵敏电流计的指针发生偏转，说明有电流通过，你如何解释这一现象？

该装置的正负极分别是什么？

请你再设计一个实验证明之。

　　教师讲解

　　原电池的定义；锌铜原电池的工作原理；电极反应式及电池总反应式的书写。

　　设疑

　　通过刚才的实验我们可以体会到，化学能在原电池装置中可以直接转化为电能，

　　那么，符合什么条件的装置才能构成原电池呢？

　　分组实验探究

　　原电池的构成条件。

　　学生讨论归纳

　　原电池的构成条件：

　　1、两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）构成电极。

　　2、电解质溶液。

　　3、构成闭合回路。

　　4、能发生自发的氧化还原反应。

　　反思与评价

　　在刚才的分组实验中，同伴或其他组的同学的哪些做法对你有启发？

你又提出了

　　哪些好的思路？

根据提供的仪器、药品，你现在还能设计出其它的原电池装置吗？

　　课后作业制作水果电池

　　小结

　　通过前面的两组分组实验，我们了解了原电池的工作原理和构成条件，同学们对于通过实验来进行化学研究的思路、方法也一定有了更深的体会。

为了满足生产、生活、科学研究等各方面的需要，科学家尤其是化学家根据原电池原理设计出了许许多多形状各异、用途不同的实用电池，极大地方便了我们的生活，也有力地促进了科学的发展。

　　那么，你所知道的电池有哪些呢？

　　学生举例

　　教师引导学生分析

　　常见电池的组成和工作原理。

　　巩固练习

　　相同条件下，纯锌粒和粗锌粒与同浓度的稀硫酸反应的速率一样吗？

为什么？

假如要求你设计实验来证明你的观点，你的实验方案是怎样的？

证据和结论又是什么？

　　补充练习

　　1、根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时，正极可以选用的金属材料是：

　　A镁B石墨C铝D铅

　　2、X、Y、Z都是金属，把X投入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为：

（）

　　AXYZBXZYCYXZDYZX

　　3、电工操作规程中规定不能把铜导线与铝导线连接在一起，其中的化学原理是（）。

　　4、市场上出售的热敷袋中含有铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等，热敷袋启

　　用前，用塑料袋和空气隔绝，启用时打开塑料袋，轻轻揉搓就会放出热量。

试回答下列问题：

（1）热敷袋产生热量的________是

（2）炭粉的主要作用是

　　（3）加入NaCl的作用是

　　5、生活中，有些金属制品在使用一段时间后会失去表面的光泽，严重的会变得锈迹斑斑影响使用，尤其是钢铁制品在潮湿的空气里很容易生锈，你知道这是什么原因吗？

试结合生活实际讨论防止钢铁生锈的方法。

　　答案：

1.BD2.C余略

《化学能与电能》优秀教学设计2

　　三维目标：

　　①通过实验探究初步认识一些常见的化学电源。

　　知识与技能：

　　②能从能量转化、装置、电极反应等方面区别充电和放电反应。

　　③初步了解化学电源在生产和生活中的应用。

　　过程与方法：

　　①学会运用观察、实验、查阅资料等多种方法获取信息。

　　②通过对几种新型实用电池的认识，提高自主学习化学的能力。

　　情感、态度

　　①将电池的知识应用于生产实际，使学生体会学以致用。

　　与价值观

　　②通过了解电池对社会的贡献，逐步形成可持续发展的思路。

　　教学重点：

　　各种电池的区别及优缺点

　　教学难点：

　　能量转化、装置、电极反应等方面区别充电和放电反应

　　教学方法：

　　分析比较法

　　教学准备：

　　多媒体课件、实验用品

　　教学过程：

　　第二课时

　　【复习】

　　请同学们利用铜和硝酸银的反应设计一个原电池，指出正负极，写出电极反应。

　　[引言]干电池是我们常用的电池，干电池大家非常熟悉，其实干电池是化学电源的一种，化学电源就是利用原电池原理制造的具有实际应用价值的各种电池。

它的内部构造大家清楚吗？

它的放电原理是什么？

下面让我们具体来了解化学电源。

　　化学电源就是利用原电池原理制造的具有实际应用价值的各种电池，简称电池。

　　二、发展中的化学电源

　　1、干电池

　　最早使用的，大家熟悉的干电池——锌锰电池。

它是一种一次性电池，放电后不能充电（内部的氧化还原反应是不可逆的）。

　　[观察]干电池的外型，说出在日常生活中的用途，了解干电池的内部结构。

　　【图片和实物展示】

　　①干电池的构造：

石墨棒、MnO2糊、NH4Cl糊、锌筒。

　　②电极反应：

　　正极：

2NH4++2e-=2NH3+H2负极：

Zn－2e-→Zn2+

　　总反应：

Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2

　　2MnO2+H2=2MnO（OH）ZnCl2+4NH3=[Zn（NH3）4]Cl2

　　③优缺点：

　　优点：

体积小，携带方便。

　　缺点：

一次性电池，放电之后不能充电。

锌皮被腐蚀而穿导致电解液外溢。

废旧电池污染环境。

　　④改进：

外壳套上金属筒或塑料筒的方法改成了防漏电池；将糊状NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上作了改进，制成了碱性锌锰电池，延长了电池的使用寿命。

　　[思考与交流]干电池即使不使用，过一段时间也会失效，在购买、保存和使用干电池方面你有何经验和建议？

　　提示：

购买后及时使用；电器暂时不用时，将电池及时取出；新旧电池不要混合使用；旧电池要集中处理等等。

　　[过渡]干电池虽然有体积小，携带方便等优点，但是一次性电池，放电之后不能充电，易造成污染。

所以，可充电电池是一种实用价值更高的电池，现在广泛的应用于各种电器中。

　　【问题】

　　请同学们举例说明，哪些电器中使用了可充电电池。

汽车用的电瓶是一种什么样的化学电源？

　　2、充电电池

　　充电电池又称为二次电池，它在放电时进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行（利用直流电进行充电），使电池恢复到放电前的状态。

这样可以实现：

化学能转换为电能（放电）、再由电能转变为化学能（充电）的循环。

（1）铅蓄电池

　　①结构：

　　[展示]铅蓄电池（简称蓄电池）：

　　②电池反应（放电）：

　　正极：

PbO2+4H++SO42-+2e-→PbSO4+2H2O

　　负极：

Pb+SO42--2e-→PbSO4

　　总反应：

PbO2+4H++SO42-+Pb==2PbSO4+2H2O

　　③优缺点

　　优点：

可以循环使用，更加经济实用。

　　缺点：

由于电池制造工艺等方面存在不足，实际上冲放电电池的冲放电次数仍有限制，且使用是否得当，对电池的工作状态及寿命影响很大。

　　应用：

最早使用的充电电池是铅蓄电池。

目前，汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池。

（2）镍镉电池

　　由于现代社会对耗电量高的便携式电器需求很大，所以化学家研制了新型的封闭式体积小的充电电池——镍镉电池。

　　①电池反应（放电）：

　　正极：

2NiO（OH）+2H2O+2e-→2Ni（OH）2+2OH-

　　负极：

Cd+OH--2e-→Cd（OH）2

　　总反应：

Cd+2NiOOH+2H2O=Cd（OH）2+2Ni（OH）2

　　②优缺点：

　　优点：

体积小携带方便，可镍镉电池以反复充电500次以上。

　　缺点：

镉是致癌物质，废弃的镍镉电池如不回收，会严重污染环境，这制约了镍镉电池的发展。

镍氢电池的面世初步解决了这个问题。

　　应用：

广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。

　　（3）锂离子电池

　　目前，手机常见电池类别有：

Ni-MH（镍氢电池）、Li-ion（锂电池）、LiB（液体锂离子电池）、LiP（聚合物锂离子电池）。

　　优点：

重量小，绿色环保。

　　缺点：

能量储存少，使用时间短。

　　应用：

笔记本电脑、移动电话、数码照相机、摄像机等等。

　　【思考与交流】

　　课本43页

　　【过渡】

　　燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，通过燃烧释放的热能再转化为电能（如火力发电），其能量转化率不高。

我们来学习一种新型电池—燃料电池。

　　3、燃料电池

　　【分析】

　　燃料电池就是利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂（如O2）反应所放出的化学能直接转化为电能的一种高效、对环境友好的装置。

燃料电池的能量转化率理论上可以高达85%~90%（现在实际利用率已达到40%~60%）。

　　①燃料电池组成：

　　燃料：

氢气、甲烷（天然气）、甲醇、乙醇、汽油等。

　　氧化剂：

氧气、空气等。

　　电极：

石墨

　　电解质：

硫酸或KOH溶液

　　【思考与交流】

　　从组成上看，燃料电池与普通干电池和可充电电池有何不同？

　　燃料电池与普通干电池和可充电电池比较：

普通干电池和可充电电池反应物储存于电池内部，燃料电池反应物不是储存于电池内部，由外部设备提供。

电池装置只是反应器。

　　②电极反应：

以氢氧燃料电池为例：

　　电解质：

H2SO4

　　负极：

2H2－4e-＝4H+；正极：

O2＋4H+＋4e-＝2H2O

　　总反应：

2H2＋O2＝2H2O

　　电解质：

KOH

　　正极：

O2+2H2O+4e-→4OH-；负极：

2H2+4OH-－4e-→4H2O

　　总反应：

2H2+O2==2H2O

　　③优点：

燃料可以从外部源源不断的输入，能量利用率高，减少废电池的污染，电池反应产物对环境没有污染。

　　〖过渡〗其实最好最清洁、最经济、最实用的能源是太阳，我们可以探究以下太阳能的`利用。

　　〖板书设计〗

　　二、发展中的化学电源

　　1、干