《化學(xué)能與電能》設(shè)計(jì)

《化學(xué)能與電能》教學(xué)設(shè)計(jì)（3）教學(xué)設(shè)計(jì)生活在現(xiàn)代社會，學(xué)生對“電”有著豐富而又強(qiáng)烈的感性認(rèn)識。當(dāng)學(xué)生們了解了化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，并感受了探究化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化過程之后，會對化學(xué)能與電能之間的轉(zhuǎn)化問題產(chǎn)生濃厚的興趣。正是基于學(xué)生的這種心理特征，教材開始的幾個(gè)設(shè)問，把學(xué)生帶進(jìn)了“化學(xué)能與電能之間相互轉(zhuǎn)化”的研究之中。從能量轉(zhuǎn)換角度看，本節(jié)課程內(nèi)容是對前一節(jié)課中“一種能量可以轉(zhuǎn)化為另一種能量，能量也是守恒的；化學(xué)能是能量的一種形式，它同樣可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如熱能和電能等”論述的補(bǔ)充和完善。從反應(yīng)物之間電子轉(zhuǎn)移角度看，原電池概念的形成是氧化還原反應(yīng)本質(zhì)的拓展和應(yīng)用；從思維角度看，“將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能”的思想，是對“化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能”思維方式的反思和突破。為了使本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)思路更為清晰，可將課程內(nèi)容大致分為三部分：第1課時(shí)一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)通過實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究形成原電池概念，初步了解原電池的組成，理解其工作原理。2.能力目標(biāo)（1）分析火力發(fā)電的原理及利弊，建立“將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能”的新思路，通過對氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)的分析，提出實(shí)現(xiàn)新思路的各種推測和猜想等，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。（2）通過實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究，對比、歸納，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神和分析、歸納的能力。3.情感目標(biāo)培養(yǎng)科學(xué)探究和實(shí)驗(yàn)中的良好態(tài)度和合作學(xué)習(xí)。二、教學(xué)重點(diǎn)初步了解原電池的組成、概念、應(yīng)用，理解其工作原理。三、教學(xué)難點(diǎn)通過實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究形成原電池概念，抽象出原電池的工作原理四、教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)探究【引言】大家都知道現(xiàn)今生活中電與我們生活的密切程度，可以說現(xiàn)在要是沒了電我們現(xiàn)在的生活將是一個(gè)什么樣的狀態(tài)。近兩年電力由于我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展現(xiàn)今還處于緊缺的狀態(tài)，那么大家回想一下，我們獲取電能的主要方式又是什么？我們從教材的我國電力總量構(gòu)成圖中可以看到，火力發(fā)電仍然將近81%，再來想一下，這種發(fā)電的原理又是什么？（學(xué)生討論）結(jié)論：再來分析：在轉(zhuǎn)化過程中，設(shè)備的投入、機(jī)械效率等問題。提出新問題：能否實(shí)現(xiàn)從化學(xué)能→電能的直接實(shí)現(xiàn)？【板書】第二節(jié)化學(xué)能與電能【板書】一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化問題探討：1.氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？2.把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行可以嗎？3.如何截獲電子？4.從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題[實(shí)驗(yàn)]學(xué)生自己組織實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)2-4】實(shí)驗(yàn)過程：

實(shí)驗(yàn)序號①步驟要求在一支試管中加入少量稀硫酸和一小粒純鋅粒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

鋅粒表面有氣體產(chǎn)生用離子方

程式解釋

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象2H++Zn

=H2↑+Zn2+

思考問題

尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？

2.Zn是通過什么途徑將電子轉(zhuǎn)移給溶液中H+的？

3.想什么辦法使Zn與H+分開，不讓H+直接在Zn表面得電子？列出你對

問題3的

想

法

實(shí)驗(yàn)序號②步驟要求在另一支試管中加入少量稀硫酸和一小粒純鋅粒，再將一根粗銅絲插入試管，觀察一會兒，使銅絲與鋅粒接觸，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

未接觸時(shí)鋅表面有氣泡，銅絲無明顯現(xiàn)象，接觸后銅絲表面有氣泡用化學(xué)方

程式解

釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鋅片

Zn-2e－=Zn2+

（氧化反應(yīng)）銅片

2H++

2e－=H2↑（還原反應(yīng)）

思考問題尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？

2.Zn是通過什么途徑將電子轉(zhuǎn)移給溶液中H+的？

3.H+得到的電子是Cu失去的嗎？Cu在這個(gè)過程中起什么作用？

4.想什么辦法讓這種電子的轉(zhuǎn)移變成電流？列出你對

問題4的

想

法

實(shí)驗(yàn)序號③步驟要求將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

寫化學(xué)方程

式或解釋

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鋅片

Zn-2e－=Zn2+

（氧化反應(yīng)）銅片

2H++

2e－=H2↑（還原反應(yīng)）

思考問題

尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？

2.電子從Zn到溶液中H+經(jīng)歷了哪些途徑？

3.導(dǎo)線在這個(gè)過程中起什么作用？

4.你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子流過？怎樣才能知道導(dǎo)線中電子流動方向？組內(nèi)交流

列出想法

實(shí)驗(yàn)序號④步驟

要求將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，在導(dǎo)線中間接入一個(gè)電流計(jì)（或發(fā)光二極管），平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象。將鋅片和銅片用導(dǎo)線反接電流計(jì)再做實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)象

鋅粒表面無氣泡逐漸溶解，銅片表面有氣泡，二極管發(fā)光或電流計(jì)偏轉(zhuǎn)解釋實(shí)

驗(yàn)現(xiàn)象

鋅發(fā)生氧化反應(yīng)，還原反應(yīng)在銅表面發(fā)生，有電流產(chǎn)生（形成原電池）思考問題

尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？

2.電子從Zn到溶液中H+經(jīng)歷了哪些途徑？

3.電流計(jì)在這個(gè)過程中起什么作用？

4.你認(rèn)為這個(gè)過程中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是怎樣的？組內(nèi)交流

列出想法

【分析】當(dāng)把用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片一同浸入稀硫酸中時(shí)，由于鋅比銅活潑，容易失去電子，鋅被氧化成Zn2+而進(jìn)入溶液，電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片，溶液中的H+從銅片獲得電子被還原成氫原子，氫原子再結(jié)合成氫分子從銅片上逸出。這一變化過程可以表示如下：【板書】鋅片：Zn-2e－=Zn2+(氧化反應(yīng)）銅片：2H++2e－=H2↑（還原反應(yīng)）總反應(yīng)：Zn＋2H+=Zn2++H2↑【學(xué)生探究活動】根據(jù)銅鋅原電池，填寫下表：電極電極材料電極反應(yīng)反應(yīng)類型得失電子的粒子電子流動方向負(fù)極

正極

總反應(yīng)：______________________________________________________【科學(xué)探究】原電池的構(gòu)成條件探究。1.組織學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)用品，如Zn、Cu、石墨棒、Fe、稀硫酸、乙醇、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，導(dǎo)線、西紅柿（或其他水果）、電流計(jì)等自己設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)。2.讓學(xué)生設(shè)計(jì)表格整理實(shí)驗(yàn)信息，然后將化學(xué)事實(shí)用化學(xué)式表達(dá)出來。3.活動總結(jié)匯報(bào)。原電池構(gòu)成部分對比一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式電流計(jì)

稀硫酸

Zn

溶解無氣泡Zn-2e－=Zn2+

偏轉(zhuǎn)較大石墨

氣泡

2H++

2e－=H2↑稀硫酸

Cu

無明顯現(xiàn)象反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)較小石墨

原電池構(gòu)成部分對比二實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式

電流計(jì)稀硫酸

Zn

溶解無氣泡

Zn-2e－=Zn2+偏轉(zhuǎn)Fe

氣泡

2H++

2e－=H2↑乙醇

Zn

無現(xiàn)象

無偏轉(zhuǎn)Fe

無現(xiàn)象

原電池構(gòu)成部分對比三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式電流計(jì)稀硫酸

Zn

溶解氣泡

Zn-2e－=Zn2+無偏轉(zhuǎn)Zn

溶解氣泡

Zn-2e－=Zn2+稀硫酸

Zn

溶解

Zn-2e－=Zn2+偏轉(zhuǎn)Fe

氣泡

2H++

2e－=H2↑

原電池構(gòu)成部分對比四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式電流計(jì)

插在一個(gè)

西紅柿中

Zn

偏轉(zhuǎn)Cu

插在兩個(gè)

西紅柿中Zn

無偏轉(zhuǎn)Cu

【板書】二、原電池及電極反應(yīng)1.概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。2.構(gòu)成條件：①有兩種活動性不同的金屬（或非金屬導(dǎo)體）作電極。②電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。③兩極相連形成閉合電路。

3.原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：

較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬（負(fù)極）通過外電路流向較不活潑的金屬（正極）化學(xué)能→電能4.原電池的電極負(fù)極：發(fā)生氧化反應(yīng)，電子流出（流向正極）的一極。正極：發(fā)生還原反應(yīng)，電子流入（來自負(fù)極）的一極?！究偨Y(jié)】這節(jié)課我們主要探討了原電池的有關(guān)知識，知道了原電池的概念、原理和組成，希望同學(xué)們課下及時(shí)鞏固、練習(xí)?！揪毩?xí)】1．X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X和Y組成原電池時(shí)，Y為電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序?yàn)椋?/p>

）（A）X＞Y＞Z（B）X＞Z＞Y（C）Y＞X＞Z（D）Y＞Z＞X2．下列裝置哪些可以形成原電池?形成原電池的寫出電極反應(yīng)式,并指出電子流動方向。

【作業(yè)】每個(gè)同學(xué)利用家庭條件，自制一個(gè)簡單的原電池。第2課時(shí)一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)了解常見的化學(xué)電源。2.能力目標(biāo)通過對化學(xué)電源的學(xué)習(xí)，使學(xué)生自己能制作簡單的化學(xué)電源。3.情感目標(biāo)通過對常見化學(xué)電源的學(xué)習(xí)，使學(xué)生增強(qiáng)環(huán)保意識。二、教學(xué)重點(diǎn)了解原電池的組成，理解化學(xué)電源的工作原理。三、教學(xué)難點(diǎn)抽象出化學(xué)電源的工作原理。四、教學(xué)方法讀書指導(dǎo)法【提問復(fù)習(xí)】組成原電池的條件是什么？檢查學(xué)生自制電池情況?！疽浴看蠹椰F(xiàn)在知道了，從理論上講任何氧化還原反應(yīng)，都可以將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開而從中獲取電流，但是從技術(shù)上而言這一理想又有很大的距離。人們應(yīng)用原電池原理，制作了多種電池，如干電池、蓄電池、充電電池、高能電池等，以滿足不同的需要,請同學(xué)們說說你所知道的電池的用途?！景鍟慷?、發(fā)展中的化學(xué)電源【板書】1.干電池最早使用的是鋅錳電池。鋅錳電池的電極分別是鋅（負(fù)極）和碳棒（正極），內(nèi)部填充的是糊狀的MnO2和NH4Cl。電池的兩極發(fā)生的反應(yīng)是：負(fù)極（鋅外殼）：Zn-2e－=Zn2+正極（碳棒）：2MnO2+2NH4++2e－=2MnO(OH)+2NH3+H2O【板書】2.充電電池（又稱二次電池）充電電池在放電時(shí)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)在充電時(shí)又逆向進(jìn)行，生成物重新轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，使充電放電可在一定時(shí)期內(nèi)循環(huán)進(jìn)行。充電電池中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是：化學(xué)能電能例如，鉛蓄電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O【電腦展示】干電池和鉛蓄電池（由學(xué)生和教師分別講述這兩種電池的構(gòu)造和用途）【閱讀】課本中3、鋰電池4、新型燃料電池（由學(xué)生自學(xué)完成）【板書】3.鋰電池4.新型燃料電池：氫氧燃料電池、鋁、空氣燃料電池【課件展示】當(dāng)代新型電池，培養(yǎng)學(xué)生的進(jìn)取心理【總結(jié)】這節(jié)課我們重點(diǎn)講了幾種常見的化學(xué)電源，知道了它們的用途，也知道了它們對環(huán)境的危害，希望同學(xué)們不要亂扔廢電池，并且自己學(xué)著動手回收廢電池中的有用資源?！镜湫屠}剖析】例1.電子表所用的紐扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其電極反應(yīng)是：Zn+2OH－－2e－=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－電池的總反應(yīng)式為：Ag2O+Zn=2Ag++ZnO下列判斷正確的是（）A.鋅為正極，Ag2O為負(fù)極B.鋅為負(fù)極，Ag2O為正極C.原電池工作時(shí)，負(fù)極附近溶液的pH值減小D.原電池工作時(shí)，負(fù)極附近溶液的pH值增大答案：BC解析：原電池的負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，所以鋅為負(fù)極，根據(jù)題目給出的電極反應(yīng)式，負(fù)極的氧化反應(yīng)要消耗OH－，溶液的堿性減小，因此負(fù)極附近溶液的pH值變小。例2.把A、B、C、D四塊金屬片浸入稀硫酸中，分別用導(dǎo)線兩兩相連可以組成原電池。A、B相連時(shí)A為負(fù)極；C、D相連時(shí)，電流由D→C；A、C相連時(shí)，C極上產(chǎn)生大量氣泡；B、D相連時(shí)，D極發(fā)生氧化反應(yīng)。這四種金屬的活動順序是（）A.A＞B＞C＞D B.A＞C＞D＞BC.C＞A＞B＞D D.B＞D＞C＞A答案：B解析：這道題主要考查對原電池正、負(fù)兩極的判斷，在原電池中，比較活潑的金屬為負(fù)極。A、B相連時(shí)A為負(fù)極說明A比B活潑；C、D相連時(shí)，電流由D→C，由于電子流動的方向與電流方向相反，所以C為失去電子的一極，C比D活潑；A、C相連時(shí)，C上產(chǎn)生氣泡，即C上發(fā)生的反應(yīng)是2H++2e－=H2↑，是還原反應(yīng)，所以A比C活潑；B、D相連時(shí)，D極發(fā)生氧化反應(yīng)，則D為正極。綜合以上結(jié)論可知，B是正確答案。［練習(xí)］1.表面鍍有保護(hù)金屬層的鐵片，當(dāng)鍍層有破損時(shí)比普通鐵片更易腐蝕的是（）。A.白鐵（鍍鋅鐵）

B.馬口鐵（鍍錫鐵）C.鍍鎳鐵

D.鍍銅鐵2.下圖各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是（）A.④＞②＞①＞③

B②＞①＞③＞④C.④＞②＞③＞①

D.③＞②＞④＞①3.通常在輪船的尾部和在船殼的水線以下部分，裝有一定數(shù)量的鋅塊，請解釋原因。一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)了解常見的化學(xué)電源。2.能力目標(biāo)通過對化學(xué)電源的學(xué)習(xí)，使學(xué)生自己能制作簡單的化學(xué)電源。3.情感目標(biāo)通過對常見化學(xué)電源的學(xué)習(xí)，使學(xué)生增強(qiáng)環(huán)保意識。二、教學(xué)重點(diǎn)了解原電池的組成，理解化學(xué)電源的工作原理。三、教學(xué)難點(diǎn)抽象出化學(xué)電源的工作原理。四、教學(xué)方法讀書指導(dǎo)法【提問復(fù)習(xí)】組成原電池的條件是什么？檢查學(xué)生自制電池情況?！疽浴看蠹椰F(xiàn)在知道了，從理論上講任何氧化還原反應(yīng)，都可以將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開而從中獲取電流，但是從技術(shù)上而言這一理想又有很大的距離。人們應(yīng)用原電池原理，制作了多種電池，如干電池、蓄電池、充電電池、高能電池等，以滿足不同的需要,請同學(xué)們說說你所知道的電池的用途。【板書】二、發(fā)展中的化學(xué)電源【板書】1.干電池最早使用的是鋅錳電池。鋅錳電池的電極分別是鋅（負(fù)極）和碳棒（正極），內(nèi)部填充的是糊狀的MnO2和NH4Cl。電池的兩極發(fā)生的反應(yīng)是：負(fù)極（鋅外殼）：Zn-2e－=Zn2+正極（碳棒）：2MnO2+2NH4++2e－=2MnO(OH)+2NH3+H2O【板書】2.充電電池（又稱二次電池）充電電池在放電時(shí)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)在充電時(shí)又逆向進(jìn)行，生成物重新轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，使充電放電可在一定時(shí)期內(nèi)循環(huán)進(jìn)行。充電電池中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是：化學(xué)能電能例如，鉛蓄電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O【電腦展示】干電池和鉛蓄電池（由學(xué)生和教師分別講述這兩種電池的構(gòu)造和用途）【閱讀】課本中3.鋰電池4.新型燃料電池（由學(xué)生自學(xué)完成）【板書】3.鋰電池4.新型燃料電池：氫氧燃料電池、鋁、空氣燃料電池

【課件展示】當(dāng)代新型電池，培養(yǎng)學(xué)生的進(jìn)取心理【總結(jié)】這節(jié)課我們重點(diǎn)講了幾種常見的化學(xué)電源，知道了它們的用途，也知道了它們對環(huán)境的危害，希望同學(xué)們不要亂扔廢電池，并且自己學(xué)著動手回收廢電池中的有用資源?！镜湫屠}剖析】例1.電子表所用的紐扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其電極反應(yīng)是：Zn+2OH－－2e－=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－電池的總反應(yīng)式為：Ag2O+Zn=2Ag++ZnO下列判斷正確的是（）A.鋅為正極，Ag2O為負(fù)極B.鋅為負(fù)極，Ag2O為正極C.原電池工作