資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第六章 化學反應與能量
第一節 化學反應與能量變化
第二課時 化學反應與電能 教學設計
教材分析
本節在學習第六章化學能與熱能的基礎上，進入化學能與電能的學習。學生已經了解了化學能轉化為熱能的相關知識。通過本節知識的學習既可以為前面所學知識增加感性認識材料，又可以深化對化學反應與能量的理解，起到承上、加深鞏固的作用。同時可以幫助學生認識到化學在促進社會發展、改善人類生活條件等方面所起到的重要作用。
原電池的構成、原電池原理是本節重要內容，通過對原電池原理、干電池、新型電池的學習，使學生體會化學對社會發展和人類進步的重要作用。
學情分析
1.學生的知識、技能的基礎。學生在學習本節之前，已初步理解了能量守恒的化學思想，知道化學能可以轉化為熱能。但學生對化學能轉化為其他形式的能、轉化原理的認識有待進一步培養和提高。
2.學生認知心理特點及認知發展水平。對化學實驗充滿期待和向往，所以應創設教學情境，激發學習興趣，用興趣帶動學習。
教學目標
1、通過實驗探究認識化學能與電能之間轉化的實質。
2、理解原電池的概念及工作原理和構成條件。
3、形成綠色化學觀念，構建保護環境思想
教學重難點
【教學重點】
初步認識原電池的概念、原理及形成條件。
【教學難點】
通過對原電池實驗的研究，引導學生從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質，以及這種轉化的綜合利用價值。
教學方法
問題導入、實驗引導、現象觀察，通過分析實驗現象得出化學能轉化為電能的原理，進而學習原電池的組成條件、工作原理，掌握化學能轉化為電能的過程。
教學過程
導入新課
【教師活動】今天我為大家帶來了一個神奇的水果，它能產生電能，請欣賞。電流表指針偏轉了，說明產生了電能。同學們，能量是守恒的，這里的電能是由什么能轉化而來的？
【學生活動】思考并回答問題，化學能
【板書】化學反應與電能
【教師活動】也就是說該裝置將化學能轉化成電能。如果我們能將化學能直接轉化成電能提高能量轉化率。這將會在緩解、解決能源危機方面做出巨大貢獻。那么，如何實現化學能向電能的轉化呢？首先我們要明白電流的實質是什么？哪一類化學反應存在著電子的轉移？
【學生活動】小組思考討論并回答相關問題。
二、推進新課
探究一：原電池原理的探究
【教師活動】接下來我們鎖定氧化還原反應，進行實驗探究，實現化學能向電能的轉換。請大家完成以下三個實驗，鋅片、銅片平行插入稀硫酸中觀察現象；將銅片、鋅片用導線連接平行插入稀硫酸中；將銅片、鋅片用導線連接，接入電流表平行插入稀硫酸中。請各小組內合作完成探究實驗，記錄好實驗現象。
【學生活動】小組內合作實驗探究。
【教師活動】實驗結束，那個小組來說一說你們觀察到的現象？首先看實驗1得出什么結論？
【學生活動】學生回答實驗現象：鋅片上有氣泡，銅片上無氣泡。鋅與稀硫酸反應，銅與稀硫酸不反應。
【教師活動】接下來有請一位同學們用離子反應方程式來解釋這一宏觀實驗現象并用單線橋標出電子的轉移。
【學生活動】書寫離子反應方程式。
【教師活動】鋅片失去電子發生氧化反應做還原劑，同時氫離子在鋅片上獲得電子發生還原反應做氧化劑。在這實驗中鋅如何將電子轉移給氫離子的？有電流產生嗎？
【學生活動】直接轉移，無電流產生。
【教師活動】也就是說在鋅片上既發生了鋅失電子的氧化反應也發生了氫離子得電子的還原反應，電子的轉移是無序的，無電流產生。
【教師活動】實驗2有哪些現象？這個氣體是什么？發生的反應是什么？
【學生活動】銅片上有大量氣泡產生；氫氣。發生了還原反應2H++2e-==H2
【教師活動】氫離子在銅片表面獲得了電子，產生氫氣，電子從哪里來？電子是銅失去的嗎？
【學生活動】不是，電子仍然是Zn失去的
【教師活動】那么Zn片上的發生了什么反應？
【學生活動】發生氧化反應Zn-2e-==Zn2+
【教師活動】在這個實驗中產生氫氣的位置，也就是得電子的位置發生了改變，那么Zn失去的電子如何轉移到銅片上的呢？實驗三中電流表指針有何變化呢？請大家根據實驗三的現象進行思考。
【學生活動】實驗三中電流表的指針發生了偏轉，證明導線中形成了電流，所以電子應該是沿導線轉移到銅片上的。
【教師活動】在電流表中有電流經過，證明這個裝置將化學能轉化為了電能；像這種將化學能直接轉化為電能的裝置稱為原電池。
【板書】原電池
1、定義
【學生活動】傾聽，理解，記錄內容，填寫學案。
【教師活動】那么原電池是如何工作的呢，接下來根據剛才的實驗與屏幕的動畫展示讓我們一起來分析原電池的工作原理。鋅比銅活潑，更易失去電子，鋅失去電子變成鋅離子溶解在溶液中，發生Zn -2e- = Zn2+化合價升高的氧化反應。失去的電子沿著電子導體到定向移動到銅片上，隨著反應的進行，鋅片上的電子不斷的定向移動到銅片上，銅片上集聚了大量的電子，帶上什么電？
【學生活動】負電
【板書】2.工作原理
【教師活動】因此銅片上的負電荷吸引了溶液中帶正電荷的氫離子移向銅片并獲得電子，中和負電荷，發生（2H++ 2e-== H2）化合價降低的還原反應，同理，鋅片附近聚集了大量的鋅離子而帶正電，因此吸引溶液中帶負電的硫酸根向鋅電極移動，中和正電荷。溶液中陰陽離子的定向移動保持了溶液的電中性，并與導線中定向移動的電子形成了原電池的閉合回路，實現化學能向電能的轉化。
在銅鋅原電池中，電子由鋅片流向銅片，那么電流的方向是怎樣的？
【學生活動】電流由銅片流向鋅片。
【教師活動】由物理學我們知道，電流流出的一極叫正極，電流流入的一極叫做負極。這就是原電池工作的原理。接下來請各小組同學們根據對銅鋅原電池工作原理的理解，簡化模擬，抽提出該工作原理的本質特征，建構Cu/Zn原電池工作原理的認知模型，交流討論。
【學生活動】學生小組內討論，思考構建模型
【教師活動】首先銅鋅原電池是建立在一個氧化還原的化學反應之上的，鋅與氫離子反應。有兩個電極正極和負極，分別為？在負極上鋅片發生什么反應，是什么反應類型？失去的電子則沿著電子導體到達正極，在正極發生什么反應，是什么反應類型？電解質溶液中陰陽離子如何移動？電子與電流的流向是什么？
【學生活動】建構模型并回答相關問題
【教師活動】現在你知道檸檬原電池如何產生電能了吧？
【學生活動】銅片與鋅片連接導線平行插入檸檬中，檸檬中的檸檬酸與鋅片發生氧化還原反應，構成了原電池，產生了電能。
探究二：探究原電池的形成條件
【教師活動】現在老師把檸檬切成兩半，大家看電流表指針還偏轉嗎嗎？還有電流產生嗎？現在老師在把檸檬合起來，你發現了什么？
【學生活動】沒有了. 又有電流產生。
【教師活動】說明原電池構成是有條件的，那么原電池有哪些構成條件呢？請同學們根據銅鋅電池工作原理的認知模型進行大膽猜想。這里我給大家提示幾點：想要形成電流，必須有什么反應呢？氧化反應和還原反應分區進行需要什么載體呢？光有外電路電子轉移不能形成持續的電流，所以還需要什么呢？
【學生活動】有氧化還原反應；有兩個能導電電極；有電解質溶液；形成閉合回路。
【教師活動】接下來我們根據猜想運用“控制變量法”設計實驗，改變要探究的因素，保證其他因素不變。這是為大家準備的實驗材料。
請大家思考：對于第一條，我們應該是改變化學反應類型，保證其他條件不變；對于第二條我們應該改變電極材料；對于第三條，我們應該改變電解質溶液；對于第四條，我們應該改變閉合回路；接下來請各小組討論，根據實驗材料設計實驗方案并回答。
【學生活動】小組討論設計方案，并回答方案。第一組Zn--Cu（稀硫酸） C--Cu（稀硫酸）；第二組Zn--Cu（稀硫酸） Zn--Zn（稀硫酸）；第三組Zn--Cu（稀硫酸）Zn--Cu（酒精）；第四組Zn--Cu（稀硫酸 形成回路）Zn--Cu（稀硫酸不沒過缸體中間隔板，斷路）
【教師活動】請一組二組合作完成第一組實驗，三組四組合作完成第二組實驗，五組完成第三組實驗，六組完成第四組實驗。實驗過程中注意觀察實驗現象進行對比。
【學生活動】完成探究實驗，觀察實驗現象，得出結論。
【板書】3.形成條件
【教師活動】通過科學探究，同學們歸納出了原電池的形成條件。建構起了原電池工作的認知模型，其實原電池的實質就是將一個氧化還原反應的氧化反應和還原反應分別在兩個區域進行，使得發生氧化還原反應時的電子轉移沿導線定向移動形成電流，實現化學能向電能的轉化。
【教師活動】雖然日常生活各種各樣的電池。像干電池、手機中的鋰電池、電動車中的鉛酸蓄電池以及燃料電池。方便著我們的生活，但是廢舊電池往往含有含有汞、鎘、鉛等有毒金屬，能夠使人患病。而且廢舊電池還會污染土地以及水資源，所以我們要在日常生活中注意電池回收再利用、減少污染、保護環境。
【教師活動】通過本節課的探究，相信同學們對原電池有了充分的了解，那么現在來檢驗一下同學們的掌握情況，請同學們完成這兩個課堂練習題。
【學生活動】完成習題并回答
【教師活動】通過上面兩個習題的鞏固，同學們對原電池的認識將更加深刻，那么請同學們在課下根據Fe+2Fe3+===3Fe2+完成一個原電池的設計與制作。
板書設計
化學反應與電能
原電池
1、定義
2、工作原理
3、形成條件
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