資源簡介

教 案
教學(xué)基本信息
課題 化學(xué)反應(yīng)與能量變化（2）
學(xué)科 化學(xué) 學(xué)段： 高中 年級 高一
教材 書名：普通高中教科書化學(xué)必修第二冊 出版社：人民教育出版社 出版日期： 2019 年 7 月
教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
教學(xué)目標(biāo)： 通過實(shí)驗(yàn)探究和搭建模型，了解可直接使化學(xué)能變?yōu)殡娔艿难b置——原電池，理解原電池的工作原理。并且結(jié)合社會背景，了解原電池的社會價值。 教學(xué)重點(diǎn)：原電池的工作原理，原電池的構(gòu)成條件 教學(xué)難點(diǎn)：原電池的工作原理
教學(xué)過程(表格描述)
教學(xué)環(huán)節(jié) 主要教學(xué)活動 設(shè)置意圖
環(huán)節(jié)一： 課程引入 展示電器、能源、電能等相關(guān)圖片，結(jié)合文字?jǐn)⒄f電能在當(dāng)今社會下不可替代的意義。 講解一次能源與二次能源的定義，讓學(xué)生了解電能是一種二次能源，需要通過其他形式的能量轉(zhuǎn)化而來，并不能直接獲得。 激發(fā)學(xué)生的興趣，快速進(jìn)入課堂，并讓學(xué)生了解本節(jié)課的主題就是電能，并且電能不能直接獲得需要轉(zhuǎn)化。為后面引出化學(xué)能與電能的關(guān)系作出鋪墊。
環(huán)節(jié)二 化學(xué)能與電能 給出資料，講述火力發(fā)電是目前社會中，最主要的發(fā)電形式，并簡單講解火力發(fā)電的原理，和其中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。化學(xué)能通常直接轉(zhuǎn)化為熱能，燃料中的化學(xué)能在火力發(fā)電中，經(jīng)多次轉(zhuǎn)化為電能。 化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能 2．講解能量轉(zhuǎn)化過程中是有損失的，并且轉(zhuǎn)化次數(shù)越多能量損失越嚴(yán)重。所以提出尋找將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的方法。根據(jù)課本，這種方法已經(jīng)找到，叫做化學(xué)電源。 了解火力發(fā)電的工作原理，知道化學(xué)能與電能的間接轉(zhuǎn)化關(guān)系。并且在目前社會中，主要依靠火力發(fā)電來獲得電能。 講解能量在轉(zhuǎn)化中的損失，轉(zhuǎn)化次數(shù)越多，能量損失越嚴(yán)重。讓學(xué)生了解火力發(fā)電在能量轉(zhuǎn)化中的局限性。引出將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。
環(huán)節(jié)三 原電池 世界上第一個電池，伏特電池。并舉例說明，伏特電池出現(xiàn)后，其在化學(xué)科學(xué)上體現(xiàn)的巨大意義。 例如：電解水，電解法制取活潑金屬。并提出本節(jié)課的主題，這樣的裝置是如何將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的？ 仿照伏特電池，利用銅、鋅和稀硫酸，通過視頻展示，最基本的銅鋅原電池模型。通過觀察到對學(xué)生來說非常“異常”的現(xiàn)象，對裝置中化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行微觀分析。 步驟1， 鋅直接放入稀硫酸的分析過程。發(fā)生氧化還原反應(yīng)。得失電子均在稀硫酸和鋅片的接觸面上進(jìn)行。此時化學(xué)能轉(zhuǎn)為熱能。將氧化還原反應(yīng)的得電子部分和失電子部分分開表示為： 氧化反應(yīng)：Zn – 2e- ==Zn2+ 還原反應(yīng)：2H+ + 2e- ==H2 步驟2 在鋅片旁邊放入一個銅片，發(fā)現(xiàn)無異常現(xiàn)象，發(fā)生的反應(yīng)一切和上一步驟相同。此步驟主要為下面步驟的對比項(xiàng)。 步驟3（重點(diǎn)） 將放入稀硫酸的鋅片和銅片，利用導(dǎo)線和電流計連接起來。 發(fā)現(xiàn)銅片會產(chǎn)生氣泡這一“異常”現(xiàn)象。結(jié)合示意圖幫助學(xué)生分析銅片上會產(chǎn)生氣泡的原因。 氣泡是氫氣，所以氫氣必然由溶液中的氫離子得電子生成，是還原反應(yīng)：2H+ + 2e- ==H2，此過程除了溶液中的氫離子外還需要電子。但是由于銅并不能和稀硫酸反正反應(yīng)而給出電子。所以上述還原反應(yīng)還需要其他電子來源，即鋅片。結(jié)合第二組的例子說明。鋅失去的電子是沿著導(dǎo)線，移動到銅上，與溶液中的氫離子結(jié)合生成氫氣。 步驟4 結(jié)合圖例對比，原電池裝置對氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的影響。即把同一個反應(yīng)中的，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在兩個地方進(jìn)行，這樣氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子就會沿著導(dǎo)線定向移動，從而產(chǎn)生電流。 步驟5 小結(jié)，規(guī)范原電池的電極反應(yīng)，并且分析原電池中電子、離子的運(yùn)動方向。幫助學(xué)生理解原電池的工作原理。 讓學(xué)生體會原電池的出現(xiàn)對化學(xué)學(xué)科所帶來的意義。并由此引出接下來的工作原理分析。 通過實(shí)驗(yàn)視頻所觀察到的現(xiàn)象和示意圖，分析原電池的工作原理。利用建模的思想幫助學(xué)生建立基本的原電池模型。并且?guī)椭鷮W(xué)生理解氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開進(jìn)行的含義。 小結(jié)原電池原理的相關(guān)內(nèi)容，幫助學(xué)生梳理原電池原理的相關(guān)知識。
環(huán)節(jié)四 原電池的構(gòu)成要素 步驟1 實(shí)驗(yàn)視頻，水果電池。學(xué)生觀看視頻，注意其中的使用道具。在原電池中都作為那些部件。 步驟2 舉例說明原電池的組成部分。并分析其中原因。 以銅鋅原電池為基本模型，展示其他幾組裝置 分析每組裝置中，能否使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因。 通過實(shí)驗(yàn)可知，發(fā)現(xiàn)Zn-石墨組電流表指針偏轉(zhuǎn)。石墨雖然不是金屬，但是也可以導(dǎo)電。可以作為還原反應(yīng)的發(fā)生場所。Zn-玻璃組電流表指針不偏轉(zhuǎn)，這是因?yàn)椋ＡР荒軐?dǎo)電，不能作為電子導(dǎo)體，自然也就無法在玻璃電極上發(fā)生還原反應(yīng)。而使用相同材料作為電極的Zn—Zn組，電流表同樣指針不偏轉(zhuǎn)。此時并沒有電極反應(yīng)發(fā)生。而是鋅與硫酸直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 幫助學(xué)生理解電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體在原電池的作用。以及電極材料和電極反應(yīng)。 步驟3 小結(jié)：構(gòu)成原電池的基本要素 1.合適的電極材料 2.自發(fā)進(jìn)行的電極反應(yīng)，只有發(fā)生電極反應(yīng)，才會有電子沿著電子導(dǎo)體進(jìn)行定向移動。 3.電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體，比如整體裝置中的導(dǎo)線和電解質(zhì)溶液。 了解原電池的構(gòu)成要素，知道構(gòu)成原電池的最基本部分都有那些。
環(huán)節(jié)五 化學(xué)電源 簡單介紹一下日常生活中常見的化學(xué)電源。 一次電池——干電池
根據(jù)原電池原理，人們研制出了很多結(jié)構(gòu)和性能各異的化學(xué)電池，以滿足不同的用電需要。 這是常見的鋅錳干電池構(gòu)造圖。其中，石墨棒做正極，氯化銨糊作為電解質(zhì)溶液，鋅筒做負(fù)極。在使用過程中，電子由鋅筒（負(fù)極）流向石墨棒（正極），鋅逐漸消耗，二氧化錳不斷被還原，電池電壓逐漸降低，最后失效。 這種電池放電后不能充電（內(nèi)部氧化還原反應(yīng)無法逆向進(jìn)行），屬于一次電池。 隨著電池的使用，鋅筒不斷消耗變薄，可能發(fā)生漏液現(xiàn)象，對電器危害極大。所以請及時將經(jīng)久不用電器中的干電池取出。 二次電池——鉛蓄電池，鋰離子電池。 有些電池放電時所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時可以逆向進(jìn)行，是電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)放電（此時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能）與充電（此時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能）的循環(huán)。 這種充電電池屬于二次電池。常見的充電電池有鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等，目前汽車上使用的多是鉛酸蓄電池。 并且從能量角度簡述，電池發(fā)展對環(huán)境和社會的重要意義。化學(xué)電池是新能源和可再生能源的重要組成部分。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步加速了電池技術(shù)的發(fā)展、錳鋅電池、鉛蓄電池等傳統(tǒng)電池的性能有了明顯提高； 各種高效、安全、環(huán)保的新型化學(xué)電池不斷涌現(xiàn)，其中鋰離子電池和燃料電池發(fā)展較快。手機(jī)、筆記本計算機(jī)、照相機(jī)和攝像機(jī)等電器的電池大多為鋰離子電池。 通過身邊的實(shí)際例子，感受電池出現(xiàn)的巨大意義，幫助學(xué)生理解電池，學(xué)有所用。
環(huán)節(jié)6 經(jīng)典例題解讀 例1 判斷下列原電池的正極和負(fù)極 此題的目的在于幫助學(xué)生了解如何快速判斷電池的正負(fù)極，即根據(jù)在體系中更容易失去的電子的一極。 例2 下列關(guān)于右圖所示裝置的敘述，錯誤的是（ ） A.鋅是負(fù)極，其質(zhì)量逐漸減小 B.氫離子在銅表面被還原，產(chǎn)生氣泡 C.電流從鋅片經(jīng)過導(dǎo)線流向銅片 D.電子從鋅片經(jīng)過導(dǎo)線流向銅片 此題的目的在于，幫助學(xué)生熟悉原電池的工作原理，一極簡單介紹原電池在微觀的工作原理之后，所導(dǎo)致的宏觀表現(xiàn)如何分析 例3 把a(bǔ)、b、c、d4種金屬浸入到稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池，請根據(jù)下列信息，判斷四種金屬的活動性順序。 1.若a、b相連，a為負(fù)極； 2.若c、d相連，d上有氣泡逸出； 3.若a、c相連時，a的質(zhì)量減少； 4.若b、d相連，b為正極 原電池原理的基本應(yīng)用之一，幫助學(xué)生熟悉原電池原理，將判斷正負(fù)極，微觀上工作原理，宏觀上的表象，結(jié)合在一起的綜合題目。 利用課后習(xí)題，幫助學(xué)生回顧今天所學(xué)的知識，加深印象，學(xué)以致用。

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