資源簡介

教學(xué)設(shè)計(jì)
課程基本信息
學(xué)科 化學(xué) 年級(jí) 高一 學(xué)期 春季
課題 第六章 ：化學(xué)反應(yīng)與能量 第一節(jié)：化學(xué)反應(yīng)與電能
教科書 書 名：化學(xué)必修第二冊 出版社：人民教育出版社
課程標(biāo)準(zhǔn)要求
1. 認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及重要應(yīng)用，了解原電池及常見化學(xué)電源的工作原理。 2. 能分析解釋原電池的工作原理，能設(shè)計(jì)簡單的原電池。 3. 教學(xué)中應(yīng)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，組織學(xué)生開展基于能量利用需求選擇反應(yīng)、設(shè)計(jì)能量轉(zhuǎn)化路徑和裝置等活動(dòng)，形成合理利用化學(xué)反應(yīng)中的能量變化的意識(shí)和思路，提升“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”和“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
教材分析
本課時(shí)是教材第六章第一節(jié)第二課時(shí)內(nèi)容，關(guān)于化學(xué)反應(yīng)與電能主要介紹電能是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的另一種形式，對于化學(xué)反應(yīng)中的電能，教材主要介紹原電池原理及應(yīng)用---化學(xué)電池。通過原電池實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與普通反應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行對照，引導(dǎo)學(xué)生分析原電池電極上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的特殊性，介紹了原電池的正、負(fù)電極上的電子得失和電路中電子移動(dòng)的方向。在此基礎(chǔ)上，教材還設(shè)計(jì)了讓學(xué)生設(shè)計(jì)簡易原電池的探究活動(dòng)，從而讓學(xué)生再次體會(huì)形成原電池的條件。接著教材介紹了根據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)的幾款電池，如鋅錳干電池（一次電池）、鉛蓄電池（二次電池）等。最后，教材還以“科學(xué).技術(shù).社會(huì)”的形式介紹了發(fā)展中的燃料電池、以“研究與實(shí)踐”的形式讓學(xué)生了解車用能源。
學(xué)情分析
高一的學(xué)生好奇心強(qiáng)，求知欲望強(qiáng)烈，對未知世界有著較強(qiáng)的探索欲望。原電池裝置 與原理既是教學(xué)重點(diǎn)，又是難點(diǎn)，建議采取師生合作，實(shí)驗(yàn)演示的方式，有目的、分層次 地引導(dǎo)學(xué)生觀察相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生在生活中也了解了一些常用的電池，如手機(jī)鋰電池， 車載鉛蓄電池及氫氧燃料電池等，可以結(jié)合這些進(jìn)行引導(dǎo)和拓展，使學(xué)生接受起來更容易。
教學(xué)目標(biāo)
從氧化還原反應(yīng)的角度初步認(rèn)識(shí)原電池裝置和工作原理，體會(huì)化學(xué)能到電能的直接轉(zhuǎn)化，提高模型認(rèn)知能力，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法。 通過多種渠道了解人類對化學(xué)反應(yīng)中能量的利用情況，了解各類電池在生產(chǎn)、生活實(shí) 際中的應(yīng)用，能夠舉例說明化學(xué)電源對提高生活質(zhì)量的重要意義。體會(huì)研制新型電池 的重要性，感受化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值。
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)： 原電池的工作原理。 教學(xué)難點(diǎn)： 常見的化學(xué)電池。 簡易電池的設(shè)計(jì)與制作。 原電池的應(yīng)用。
教學(xué)流程
教學(xué)過程
【環(huán)節(jié)一】體驗(yàn)原電池 教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖【引入】本節(jié)課的主要內(nèi)容有原電池的工作原理、原電池的構(gòu)成要素、結(jié)構(gòu)和性能各異的化學(xué)電池。首先我們來欣賞幾幅圖片。冰箱、手機(jī)、多彩變幻的霓虹燈讓我們的生活變得舒適、方便、精彩無限。我們的生活很難離開電，那電是從哪兒來的？ 【講述】通過教材圖6-5 2015年我國電力生產(chǎn)量構(gòu)成圖 可以看出，我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔苤饕獊碜曰鹆Πl(fā)電。火力發(fā)電是通過化石燃料（如煤炭）燃燒時(shí)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱水使之汽化為蒸汽，以推動(dòng)蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。火力發(fā)電過程中，化學(xué)能經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)化過程，間接轉(zhuǎn)化為電能。其中，燃燒 氧化還原反應(yīng)是關(guān)鍵。 【提問】我們知道事物的發(fā)展時(shí)雙向的，有利也有弊。 這樣轉(zhuǎn)化的過程中存在哪些弊端呢？ 煤炭是不可再生資源，會(huì)造成能源危機(jī)，2、煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生污染性氣體，3、轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)多，能量損耗大，能量的利用率低。 那么，我們能不能使氧化還原反應(yīng)釋放的能量直接轉(zhuǎn)化為電能呢？帶著這個(gè)問題我們一起走進(jìn)今天的探究之旅 。 【引入新課】 【播放視頻】：播放自制電動(dòng)玩具汽車視頻 【過渡】我們觀察到原本不會(huì)動(dòng)的玩具汽車當(dāng)插入一種神秘的液體后會(huì)跑動(dòng)起來，神秘的液體，能產(chǎn)生電的盒子，跑動(dòng)的玩具車，這里邊的奧秘究竟是什么？學(xué)完本節(jié)課我們將會(huì)解開其中的奧秘。 一、體驗(yàn)原電池 【揭秘一】拆裝電池，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)行裝置轉(zhuǎn)換。 【實(shí)驗(yàn)探究】 【實(shí)驗(yàn)過程】展示準(zhǔn)備的稀硫酸、鋅片、銅片、電流計(jì)、導(dǎo)線。 （1）將鋅片和銅片插入盛稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象； 【思考與討論】上述反應(yīng)過程中有電子轉(zhuǎn)移嗎？電子轉(zhuǎn)移形成電流了嗎？ 【揭秘一】可以看到，當(dāng)鋅片與銅片插入稀硫酸時(shí)，鋅片上有氣泡產(chǎn)生，銅片上無氣泡產(chǎn)生；這個(gè)反應(yīng)中有電子轉(zhuǎn)移嗎？電子轉(zhuǎn)移之后是否形成電流了呢？...鋅和稀硫酸發(fā)生反應(yīng)，鋅失電子變成鋅離子，硫酸電離的氫離子在鋅片上得電子變成氫氣析出，得電子和失電子都是在鋅片上進(jìn)行，銅片上并沒有發(fā)生任何反應(yīng)，所以在這個(gè)過程中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，有電子的轉(zhuǎn)移，但是并沒有形成電流。 【實(shí)驗(yàn)探究】 用導(dǎo)線連接鋅片和銅片，觀察比較導(dǎo)線連接前后的現(xiàn)象。 【思考與討論】用導(dǎo)線連接之后，為什么銅片上產(chǎn)生氣泡？連接后電子的轉(zhuǎn)移形成電流了嗎？ 【動(dòng)畫展示】原電池工作原理動(dòng)畫 【揭秘二】上述實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)插入稀硫酸的鋅片和銅片用導(dǎo)線連接時(shí)，由于鋅比銅活潑，與稀硫酸作用容易失去電子，被氧化成鋅離子進(jìn)入溶液。電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片，溶液中的氫離子從銅片上獲得電子，被還原成氫原子，氫原子結(jié)合成氫分子從銅片上放出。所以我們觀察到銅片上有氣泡產(chǎn)生。上述實(shí)驗(yàn)和分析表明，通過特定的裝置，使氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)分別在兩個(gè)不同的區(qū)域進(jìn)行。可以使氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子通過導(dǎo)體發(fā)生定向移動(dòng)形成電流，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。 原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 【實(shí)驗(yàn)探究】 如教材圖6-6所示，用導(dǎo)線在鋅片和銅片間串聯(lián)一個(gè)電流表，觀察指針是否偏轉(zhuǎn)，如何偏轉(zhuǎn)？ 【思考與討論】串聯(lián)電流表后，電流表指針偏轉(zhuǎn)，說明導(dǎo)線中有電流通過。并且偏向銅，那實(shí)驗(yàn)中電流表的指針為什么偏向銅？ 【講述】 電流表指針偏轉(zhuǎn)的方向是電子定向移動(dòng)的方向，在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極。如鋅片，電子流入的一極是正極，如銅片。 【過渡】那我們還可以通過哪些方式來判斷原電池的正負(fù)極呢？ 【講述】除了根據(jù)電子的流向，還可以根據(jù)反應(yīng)類型，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。也可以根據(jù) 電極材料，電極現(xiàn)象，離子移動(dòng)方向等方法判斷。 觀看圖片，思考問題 了解火力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等。 火力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化過程：化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能。 思考化學(xué)能能否直接轉(zhuǎn)化為電能。 觀看實(shí)驗(yàn)視頻 觀察實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析原因。思考、交流。 根據(jù)所觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析、交流、總結(jié)、回答問題。 觀察實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析原因。思考、交流。 根據(jù)所觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析、交流、總結(jié)、回答問題。 建立原電池工作原理的模型。 思考問題 觀察實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析原因。思考、交流。 結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)實(shí)物裝置圖，畫出簡單的示意圖。 通過熟悉的生活情境引發(fā)學(xué)生的興趣。 通過火力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化過程使學(xué)生進(jìn)入問題情景。 通過電動(dòng)汽車情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 加強(qiáng)學(xué)生對觀察記錄的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行加工并獲得理論的分析推理能力。 結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和解釋，推理出鋅、銅、硫酸原電池的電極反應(yīng)、電子流向、電解質(zhì)溶液中的離子移動(dòng)和能量的轉(zhuǎn)化，再根據(jù)問題引導(dǎo)推理出一般原電池的原理。 培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力。 【環(huán)節(jié)二】設(shè)計(jì)原電池教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖【過渡】接下來請同學(xué)們根據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)和制作簡易電池，體會(huì)原電池的構(gòu)成要素。實(shí)驗(yàn)用品主要有水果柑橘或檸檬等，食鹽水、無水乙醇、濾紙、銅片、鐵片，鋁片等金屬片、石墨棒、導(dǎo)線。電流表、小型用電器等，請同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì). 二、設(shè)計(jì)原電池 【實(shí)驗(yàn)方案】 小組方 案電極材料水果種類 或電解質(zhì)電流/ 小組一①②③小組二①②小組三①②③
【實(shí)驗(yàn)探究】 【實(shí)驗(yàn)成果展示】 【問題與討論】 在水果電池中，水果的作用是什么？ 2、通過比較不同材料做電極的簡易電池，你是否發(fā)現(xiàn)電極材料的選擇有一些值得注意的問題？ 3、在以上實(shí)驗(yàn)中，電池不可缺的構(gòu)成部分有哪些？【講述】 通過同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)探究，可總結(jié)出原電池的構(gòu)成要素可以從原理維度和裝置維度兩方面思考，原理維度自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，裝置維度一電極材料，二電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)的電解質(zhì)做離子導(dǎo)體，三構(gòu)成閉合回路。小車之所以能夠跑起來就是因?yàn)樵姵氐呢?fù)極材料鋅和電解質(zhì)溶液稀硫酸自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鋅、銅作電極材料，神秘液體稀硫酸作電解質(zhì)溶液，用導(dǎo)線連接構(gòu)成閉合回路形成原電池。 進(jìn)行簡易電池的設(shè)計(jì)與制作。 小組合作，完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。 實(shí)驗(yàn)成果展示 觀察實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析原因。思考、交流。 強(qiáng)化學(xué)生能依據(jù)探究目的進(jìn)行簡單實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。 通過簡易電池的設(shè)計(jì)與制作，鍛煉了學(xué)生簡單設(shè)計(jì)和動(dòng)手操作的能力。 【環(huán)節(jié)三】應(yīng)用原電池教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖【過渡】電池的發(fā)展史也是人類文明的進(jìn)步史，接下來，請同學(xué)們欣賞一段視頻，了解化學(xué)電池的進(jìn)化史 。 【回望歷史】 【視頻播放】電池200年進(jìn)化史 【過渡】根據(jù)原電池原理，人們研制出很多結(jié)構(gòu)和性能各異的化學(xué)電池，以滿足不同的用電需要。 三、應(yīng)用原電池 1.一次電池：放電之后不能充電的電池。（內(nèi)部氧化還原反應(yīng)無法逆向進(jìn)行） 負(fù)極（鋅筒）：Zn – 2e- =Zn2+ 氧化反應(yīng) 正極（石墨棒）：MnO2 得電子 還原反應(yīng) 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。 2.二次電池 有些電池放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行，使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)放電（化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能）與充電（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，目前汽車上使用的大多是鉛酸蓄電池。 【展望未來】 燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置，具有清潔、安全、高效等特點(diǎn)。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%以上。當(dāng)以氫氣為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水；以甲烷為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水和二氧化碳。與常規(guī)發(fā)電廠相比，其二氧化碳排放量明顯降低。燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是從外部提供，這時(shí)電池起著類似試管、燒杯等反應(yīng)器的作用。燃料電池的供電量易于調(diào)節(jié)，能適應(yīng)用電器負(fù)載的變化，而且不需要很長的充電時(shí)間，在航天、軍事和交通等領(lǐng)城有廣闊的應(yīng)用前景。 【小結(jié)】 本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)與電能的知識(shí)，知道原電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。一起探究了原電池的工作原理、原電池的構(gòu)成要素并了解了結(jié)構(gòu)和性能各異的化學(xué)電池及發(fā)展前景。希望同學(xué)們通過自己的學(xué)習(xí)，將來可以研發(fā)出更多的新型電池，造福人類。 【學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)】1.2.3 【研究與實(shí)踐】 1.通過網(wǎng)絡(luò)、書籍等渠道調(diào)查，了解不同類型電池的性能、構(gòu)成、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍及發(fā)展歷史，選二到三類列表比較，并結(jié)合其發(fā)展的前景，談?wù)勀銓ρ邪l(fā)新型電池意義的理解。 2.實(shí)踐作業(yè)——家庭小實(shí)驗(yàn)，請同學(xué)們設(shè)計(jì)和制作可以讓小車跑的更快的電池，體會(huì)原電池的構(gòu)成要素。 觀看視頻，了解電池的進(jìn)化史。 認(rèn)真聆聽教師講述，明白電池的發(fā)展和研究新型高能電池的意義。 認(rèn)真聆聽教師講述，思考研究新型高能電池的意義。 課后查閱資料，了解一種或多種化學(xué)電源的工作原理。 通過教師講述，使學(xué)生明白電池的發(fā)展和研究新型高能電池的意義，激發(fā)學(xué)生熱愛化學(xué)、研究化學(xué)的熱情，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。 有利于高一學(xué)生將個(gè)人興趣于國家和社會(huì)需要建立聯(lián)系，確定未來職業(yè)方向。
【板書設(shè)計(jì)】【板書】 一、原電池 1．概念：原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 2．原理： 負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反應(yīng)） 正極：2H++2e-=H2↑ （還原反應(yīng)） 總：Zn+2H+=Zn2++ H2↑ 3.構(gòu)成要素：

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