第二节化学能与电能教案正式稿.docx

1、第二节化学能与电能教案正式稿第二章 化学反应与能量第二节 化学能与电能一、教材分析当今社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识，当学生知道了化学反应中能量的相互转化过程之后，对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。教材从能量转化角度来引出这种实现化学能转化为电能的装置原电池装置，再通过“科学探究”进一步挖掘原电池原理和组成条件，接着教材介绍根据此原电池原理制成的各种在现代工农业生产、科学实验、日常生活中被广泛应用的原电池。教材紧密联系生活实际，以激发学生学习化学兴趣，更重要的是启发学生运用已学化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。二、学生情况分析及学生活动设计学生对“电”有着丰

2、富而又强烈的感性认识，当学生知道了化学反应中能量的相互转化过程之后，对化学能与电能之间的转化问题势必会产生浓厚的兴趣。教材从能量转化角度来引出这种实现化学能转化为电能的装置原电池装置，再通过“科学探究”进一步挖掘原电池原理和组成条件，接着教材介绍根据此原电池原理制成的各种在现代工农业生产、科学实验、日常生活中被广泛应用的原电池。教材紧密联系生活实际，能激发学生学习化学兴趣，更重要的是启发学生运用已学化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。1完成分组实验，积极主动参与课堂讨论，举一反三。2自学有关内容，与生活实际联系，了解新型电池，增强学习兴趣。3利用课堂内学习探究与课堂外调查相互结合的方

3、式，让学生在对原电池的技术产品各种化学电源的原理、应用有一个较为理性的认识之后，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，初步形成较为客观、正确的能源观。三、设计思路教学方法：实验探究法。通过实验、分析、讨论、总结、应用等过程，诱导学生观察、思考、推理、探究。教师创设实验情景，学生通过阅读材料得到启发，沿着伏打发明电池的历程，设计、动手实验探讨原电池原理。然后开展第二个探究性实验：通过提供材料，让学生设计实验方案，分组讨论、得出最佳方案，实验探讨构成原电池的条件。最后开展第三个探究性实验：利用所学知识，根据现有材料，制作水果电池，让学生体验学习化学乐趣。具体流程如下：四、教学准

4、备讲授、演示实验、学生分组实验、多媒体辅助教学。实验准备：电流计，铜片、铁片、锌片、碳棒、干电池、稀硫酸、硫酸铜溶液、无水乙醇、蒸馏水、导线（带鳄鱼嘴）、烧杯、塑料棒、西红柿等水果。实验室的布置：将桌椅妥善安排，以便各个小组的四位成员开展小组讨论和合作实验。教具准备：教师制作课件、铜锌原电池工作原理的模拟动画、多媒体教学平台。五、三维目标（一）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，

5、认识化学的价值。增强环保意识。（二）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。（三）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探究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。六、教学过程设计实验准备：电流计，铜片、铁片、锌片、碳棒、干电池、稀硫酸、硫酸铜溶液、无水乙醇、蒸馏水、导

6、线（带鳄鱼嘴）、烧杯、西红柿等水果（学生自备）。教具准备：教师制作课件、铜锌原电池工作原理的模拟动画、多媒体教学平台。第二章 化学反应与能量第二节 化学能与电能（第一课时）【教学过程】【实物展示】与电池有关的各种产品： 【设问】以上器材都以什么作能源？【导入新课】电能是使用最广泛、最方便、污染最小的二次能源（见资料卡片）。在化学反应中化学能的变化通常表现为热量的变化，即化学能转化成热能。那么，物质中的化学能在什么条件下直接转化为电能？又是如何转化的呢？【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【投影】长江三峡水利枢纽工程是我国具有防洪、发电、航运等综合效益的特大型工程，枢纽

7、主要建筑物由大坝、电站、通航等建筑物三大部分组成，泄洪坝段位于河床中部，两侧为发电站。三峡工程位于中国湖北省宜昌市三斗坪,是世界最大的水利枢纽工程，大坝为混凝土重力坝，坝轴线全长约为2309米，水库正常蓄水位175米,总库容393亿立方米。【设问】为什么我国要建设三峡水电站？长江三峡水电站建设具有什么重要意义？【讲述】长江三峡工程是当今世界上最大的水利枢纽工程，它具有防洪、发电、航运等巨大的综合效益，提供大量的清洁能源。【探究分析】火力发电利与弊分析。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)火力发电的原理分析。（4）火力发电对环境的污染(5)燃烧的氧化还

8、原反应本质。【投影】120XX年我国发电量构成图2资料：若用火力发电每年可向空气中排放二氧化碳1亿吨，二氧化硫200万吨，一氧化碳1万吨，氮氧化合物37万吨，工业废渣约1200万吨以上。 3火力发电厂能量转化：化学能热能机械能电能。4火力发电厂工作原理：【设问】燃烧反应是否是氧化还原反应？氧化还原反应的本质又是什么？【学生活动：阅读课本后回答】氧化剂与还原剂之间发生电子转移，引起化学键的重新结合，伴随体系能量的变化。如煤燃烧、铝与盐酸反应放热等。【设问】能否将化学能直接转化为电能？【实验24】我们已经学习了有关金属的一些知识，了解了锌和铜的性质。锌是比较活泼的金属，能溶于稀硫酸，铜是不活泼金属

9、，不溶于稀硫酸。如果我们把锌片和铜片连接在一起，同时放到稀硫酸中，会发生什么现象呢？下面我们做这个实验。【学生分组实验】观察现象？【现象】电流计指针发生偏转，说明导线中产生了电流。【讲述】把锌片和铜片的上端连接在一起，放入稀硫酸中，在导线中有电子流动，构成一个小电池，我们叫它原电池。下面我们就来研究原电池的原理及其应用。【设问】若在以上实验中，按如下要求进行实验，你又会看到什么现象？【实验过程】 【组内讨论交流和小组之间汇报总结】【练习】写出中 锌片和铜片上变化的离子方程式、反应类型及电子流向。【提问并板书】1、锌片： Zn2eZn2+（氧化反应）铜片： 2H+2eH2（还原反应） 电子由锌片

10、经导线流向铜片【讲述】物质发生反应时，常伴有化学能与热能、光能等的相互转化。例如，镁条在空气中燃烧的化学反应，伴有放热、发光等现象。这说明化学能转变为热能和光能。那么，我们做的以上实验是化学能转变为哪种能呢？（学生回答）【板书】这种化学能转变为电能的装置叫做原电池。【讲述】这一现象早在1799年被意大利的物理学家伏打捕捉到并加以研究，发明了世界上第一个电池-伏打电池，即原电池。【观看投影及flash】模拟原电池两极的氧化还原反应【投影】（学生填写下表）【教师总结板书】【提出问题】根据已具备的氧化还原反应知识和上述信息，你认为构成原电池的条件是什么？说出你的想法并与同伴交流。【学生假设】原电池组

11、成：两块电极（正、负极）和电解质溶液。【小组讨论】下列装置能否构成原电池。如果你还有疑问，你可用下列药品：Zn片、Cu片、石墨棒、Fe钉、稀硫酸、无水乙醇、导线、CuSO4溶液、电流表、烧杯等设计对比实验证明你的想法。【活动总结汇报】经过对几种原电池的研究后，总结出原电池两极的判断方法：活泼金属发生氧化反应向外线路提供电子原电池的负极；不活泼金属（或石墨）发生还原反应接受外线路提供的电子原电池的正极。【教师总结】2组成原电池的条件形成条件一：活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属；正极：较不活泼的金属或非金属导体石墨等；形成条件二：电极需插在电解质溶液中；形成条件三：必须形成闭合回路。用一句话

12、可概括为“两极液成回路”【板书】构成原电池条件：“两极液成回路”。【提问】有新发现的请举手，还有什么实验方案在现有实验条件无法验证的?【学生】原电池反应必须是自发氧化还原反应。【过渡】根据构成原电池的条件，你是不是很想自己动手设计一个原电池呢？【安排学生活动】有下列材料：电极（Zn片、Cu片、石墨棒、Fe钉等任选）、导线、水果（西红柿2个）、电流计，请设计一个能使电流计指针发生偏转的装置。方式：最好先独立设计，并动手试验，边做边改进，也可与邻座同学相互讨论和观摩，或请老师指导。我设计的原电池实验现象电流表是否偏转能否构成原电池结 论【教师评价】提供参考设计。【课堂练习】1请你当医生：格林太太是

13、位漂亮、开朗、乐观的妇女,当她在开怀大笑的时候，人们才可以发现她一口整齐而洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的这是格林太太富有的标志；另一颗是不锈钢做的这是一次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是，打从车祸以后，格林太太经常头痛，夜间失眠，心情烦躁，你能为格林太太开一个药方吗？ 2X、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与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（ ） AXYZ BXZY CYXZ DYZX【小结】按板书的内容，归纳本节的内容和要点【作业】课本习题p45 1、3【家庭实验】用橘汁作电解液也可以组成原电池,回家可以用其他金属、

14、水果、液体再试一试，把两个极板的另一端通过导线接触耳机的两极，仔细听听有什么声音，并想想说明什么问题？【板书计划】 第二节 化学能与电能一、化学能与电能的相互转化1原电池的定义：化学能转变为电能的装置。2组成原电池的条件 【教学反思】本案例是一节以学生为主体的实验探究式新课。在教学中，让实验成为学生实践体验的一部分，通过自主实验，启发引导，小组合作，讨论分析等方法，让实验成为帮助学生开展探究活动的积极手段，并在其过程中培养他们基本技能，激发他们的探究热情，激活学生的学习内驱力。从过程来看，它重在探究、重实践。在实验探究中，不仅激发学生学习兴趣获得知识，更能启迪学生思维、培养科学精神和创新能力，

15、为学生的进一步发展创造一个新的平台。在实践中学会交流，学会合作，并意识到合作是学习的有效途径，培养集体意识，很好实现化学教学的情感目标。从教学效果来看，通过学生的大胆猜想和有目的的实验探索，学生对知识点的掌握是相当不错的，原电池的原理及形成条件，学生都能轻松、愉快地掌握并应用，为后面的新内容的学习打下坚实的基础。同时，通过实践认识再实践的亲身体验的学习过程，加深了对知识的理解。更重要的是，也让学生充分展示自己的机会，使课堂围绕学生为中心的教学活动，真正体现学生的主体地位,大大激发学习积极性。第二章 化学反应与能量第二节 化学能与电能（第二课时）【教学目标】：1了解生活中常用的化学电源和新型化学

16、电池；2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。3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，初步形成较为客观、正确的能源观。【重点、难点】：通过对常用的化学电源和新型化学电池原理的了解，进一步巩固原电池原理。【教学过程】：【复习】原电池构成条件及工作原理。（见课件PPT）【练习】判断下列哪些装置构成了原电池，并写出相应反应式。（投影下列装置图）构成了原电池的装置是_；其中正极材料为_，电极反应是_；负极材料为_，电极反应是_，总的反应是_。（教师讲解公布答案：只有B构成了原电池；其余的装置没有同时具备原电池的三个条件：A.未形成闭合回路；C.

17、没有电解质溶液；D.两极材料活性相同，没有电势差；E中较活泼的材料不能与电解质溶液反应，不符合自发进行反应的原则。B中，正极为碳。2H2e=H2；负极为Fe:Fe2e=Fe2+，总反应式为：Fe+2H+=Fe2+H2）【引言】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，以满足不同需要。我们课我们具体来学习几种利用化学能转变为电能的化学电源。【板书】二、发展中的化学电源【讲解】上述原电池的结构较简单，携带也不方便，当今的电池工业已能制造出各种各样的实用电池。下面我们来学习第一种：【学生们阅读P42页】请根据负极发生氧化反应，正极发生还原反应，来推断在各种电池中，谁

18、做负极，谁做正极，试写出在各电极上可能发生的电极反应及总反应。【板书】1干电池负极（锌筒）：Zn 2e= Zn2+；正极（石墨）：正极：2NH4+2e=2NH3+H2电池的总反应式为：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H2副反应：副反应：H2+2MnO2=Mn2O3+H2O 4NH3+Zn2+=Zn(NH3)42+【讲解】干电池是用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充氯化铵和淀粉糊作电解质，还填有MnO2黑色粉未，吸收正极放出H2。淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两极的析出速率。【板书】2铅蓄电池【讲解】铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长

19、方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。【分析】放电时起原电池的作用。【板书】 负极：Pb-2e-+SO42=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O【讲解】当放电进行到硫酸的浓度降低，溶液的密度达到1.18g/cm3时应停止使用，需充电，充电时起电解池的作用。【板书】3碱性蓄电池1970-1975开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987美国国家

20、能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。板书银锌电池： 负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2【讲解】正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。【板书】镉镍电池：负极：Cd2OH-2e=Cd（OH）2正极：2NiO（OH）+2e+2H2O=2Ni（OH）2+2OH镉镍电池充电和放电的总化学方程式为：2NiO（OH）Cd2H2O2Ni（OH）2Cd（OH）2讲解负极材料：Cd，正极材料：涂

21、有NiO2，电解质：KOH溶液。讲解还有一种新型高效氢氧燃料电池，主要用于航天领域，它的电极一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等，电解质溶液为40%KOH溶液。【板书】4燃料电池（碱性）电极反应：负极：2H2+4OH2e=4H2O正极：O2+2H2O+2e=4OH电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O【讲解】该电池的特点是能量转化率高，可达70%以上，且其燃烧的产物为水，因此不污染环境。【练习】新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。写出电极反应式：答案：负极：CH4+10OH-8e=CO32+7H2O正极：2O2+4H2

22、O+8e=8OH电池的总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O【讲解】除上述四种电池外，还有铝空气电池、海水电池、锂电池等各种电池。【简介】绿色电池种种【小结】由化学方程式书写电极反应式：找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质；利用电荷守恒分别写出电极反应式；验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。 【作业】P45 2、4、5【板书设计】二、发展中的化学电源1干电池负极（锌筒）：Zn 2e= Zn2+；正极（石墨）：正极：2NH4+2e=2NH3+H2电池的总反应式为：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H2副反应：副反应：H2+2Mn

23、O2=Mn2O3+H2O 4NH3+Zn2+=Zn(NH3)42+2铅蓄电池负极：Pb-2e-+SO42=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 3碱性蓄电池：银锌电池： 负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2镉镍电池：负极：Cd2OH-2e=Cd(OH)2正极：2NiO(OH)+2e+2H2O=2Ni(OH)2+2OH镉镍电池充电和放电的总化

24、学方程式为：2NiO(OH)Cd2H2O2Ni(OH)2Cd(OH)24燃料电池（碱性）电极反应：负极：2H2+4OH2e=4H2O 正极：O2+2H2O+2e=4OH电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O第二章 第二节 化学能与电能（第三课时）【教学目标】知识目标1.常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池2.使学生了解金属的电化学腐蚀。能力目标培养学生综合素质，让其独立分析问题独立查找资料等能力。德育目标培养学生由实践到理论，再由理论指导实践的科学方法。【教学重点】金属的电化学腐蚀。【教学难点】金属的电化学腐蚀。【教学方法】思考讨论总结【教学过程】复习上一节课我们学习了原电

25、池的组成条件，现在我们通过一个练习来复习一下这方面的内容。练习判断下列哪些装置构成了原电池，并写出相应反应式。（投影下列装置图）构成了原电池的装置是_；其中正极材料为_，电极反应是_；负极材料为_，电极反应是_，总的反应是_。（教师讲解公布答案：只有B构成了原电池；其余的装置没有同时具备原电池的三个条件：A.未形成闭合回路；C.没有电解质溶液；D.两极材料活性相同，没有电势差；E中较活泼的材料不能与电解质溶液反应，不符合自发进行反应的原则。B中，正极为碳。2H2e=H2；负极为Fe:Fe2e=Fe2+，总反应式为：Fe+2H+=Fe2+H2）【讲解】下面我们继续来看几种实用电池和新型燃料电池。

26、通过阅读课文来回答锂电池的特点。板书（3）锂电池锂电池具有以下特点：负极为密度最小的金属材料：使用和贮存寿命长；工作效率高，供出电流的电压高。过渡燃料电池与前面介绍的电池基本原理相同，但也有区别，它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。因此，燃料电池是名副其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的装置能量转换器。【讲解】下面我们简单了解一下几种新型燃烧电池。（边板书、边讲解）板书a.铝空气海水燃料电池（电解质为盐溶液）讲解这种电池是用纯铝作负极，空气作正极，使铝在盐溶液中溶解，产生电流。可代替汽油作为汽车的动力。其优点是

27、：体积小、能量大、使用方便、不污染环境、耗能少。b.氢氧燃料电池（电解质为KOH溶液）【讲解】这种电池能量转化率高，其燃烧产物是水，不会污染环境。过滤生活经验告诉我们，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。请同学们举出一些这样的例子。【说明】像铁生锈、铜绿、铝制品出现白色斑点等。【讲解】很好。实际上是金属腐蚀的现象，尤其是钢铁制品，在潮湿的空气中，很容易生锈。金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化。因此，了解金属腐蚀的原因和防止金属腐蚀的方法具有很重要的意义。板书三、金属的电化学腐蚀【提问】要想防止金属腐蚀，就应该先了解金属为什么会被

28、腐蚀？金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程。也就是说，金属在腐蚀的过程中，发生了氧化还原反应。氧化金属的最主要的氧化剂是空气中的O2，其次是酸性电解质溶液中的H。由于与金属接触的介质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。板书1.化学腐蚀【讲解】金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。这类反应比较简单，仅仅是金属跟氧化剂之间的氧化还原反应。请同学们试举一些化学腐蚀的例子。【说明】铁跟氯气直接反应而腐蚀；钢管被原油中的含硫化合物腐蚀。【讲解】这种腐蚀很容易理解，在金属的

29、腐蚀中不是主要的。下面我们来学习另外一种腐蚀。板书2.电化学腐蚀【提问】前面我们学习了粗锌与稀盐酸反应时，锌溶解较快，也就是锌的腐蚀比较快，那又是为什么呢？【讲解】粗锌构成了原电池反应，而锌作为原电池的负极，不断消耗。【说明】不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。板书电化学腐蚀概念：【提问】我们都知道，钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但在潮湿的空气里却很快就会腐蚀，这是什么原因呢？下面请同学们先阅读课文，再作简要回答。【说明】钢铁在潮湿的空气中发生了原电池反应，因而腐蚀更快。【讲解】钢铁在潮湿的空气中发生的腐蚀就是电化学腐蚀。在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里含有少量H和OH，还溶解了氧气等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。请根据前一节所学内容，指出原电池中的正极和负极，并给出负极反应。【说明】铁比碳活泼，铁去电子而被氧化，铁是负极，发生氧化反应，而被腐蚀，碳是正极。负极反应：Fe2e=Fe2+。教师补充后板书负极（Fe): 2Fe4e=2Fe2+ 正极