2.2.2 化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化的重要應(yīng)用-化學(xué)電池教學(xué)設(shè)計(jì) 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）必修2

高中化學(xué)必修2PAGEPAGE1第2章化學(xué)鍵化學(xué)反應(yīng)規(guī)律第2節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化的重要應(yīng)用——化學(xué)電池教材分析在初中化學(xué)學(xué)習(xí)中，主要關(guān)注的是化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，雖然學(xué)生接觸過(guò)燃燒、氧化鈣與水的反應(yīng)等放熱反應(yīng)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)中能量變化，特別是“化學(xué)反應(yīng)能放出熱量”有一定的感性認(rèn)識(shí)，但是沒(méi)有形成穩(wěn)定的認(rèn)識(shí)角度。本節(jié)教材圍繞著化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，引導(dǎo)學(xué)生豐富對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)角度——能量變化角度，并通過(guò)具體實(shí)例認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的具體形式——化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化；在宏觀、微觀兩個(gè)層面上，分析化學(xué)反應(yīng)中能量變化的實(shí)質(zhì)——舊化學(xué)鍵斷裂與新化學(xué)鍵形成過(guò)程中的能量差，反應(yīng)物總能量與生成物總能量差；通過(guò)對(duì)具體的電池的分析，建立原電池構(gòu)成的認(rèn)識(shí)模型，并用其解釋生活中的實(shí)用電池。教學(xué)目標(biāo)變化觀念與平衡思想：通過(guò)生產(chǎn)、生活、實(shí)驗(yàn)中的實(shí)例，了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，建立吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的概念，從能量變化的視角發(fā)展對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)?？茖W(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，認(rèn)識(shí)提高燃料的燃燒效率、開(kāi)發(fā)高能清潔燃料的重要性，增強(qiáng)節(jié)約能源及環(huán)境保護(hù)等意識(shí)，逐步形成可持續(xù)發(fā)展的思想。宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過(guò)認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的實(shí)質(zhì)，進(jìn)一步深化對(duì)化學(xué)反應(yīng)的微觀認(rèn)識(shí)。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過(guò)“初識(shí)氫氧燃料電池”“設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的原電池”等活動(dòng)，認(rèn)識(shí)到原電池能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，并建立關(guān)于原電池構(gòu)成的認(rèn)識(shí)模型，發(fā)展“證據(jù)推理與模型認(rèn)”化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。教學(xué)重難點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)能量變化的原因；原電池工作原理課前準(zhǔn)備分組實(shí)驗(yàn)用品、氫氧燃料電池視頻教學(xué)過(guò)程【知識(shí)回顧】1.化學(xué)反應(yīng)的兩大特征是什么？2.化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化的原因是什么？從兩個(gè)角度進(jìn)行解釋【投影】播放關(guān)于“氫氧燃料電池汽車”的新聞，提出問(wèn)題。【新課引入】通過(guò)新聞我們認(rèn)識(shí)了一種新的能源汽車——?dú)溲跞剂想姵仄?。?qǐng)大家結(jié)合新聞思考以下問(wèn)題：1.氫能源被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，氫氧燃料電池被認(rèn)為是利用氫能解決未來(lái)人類能源危機(jī)的途徑之一。氫氧燃料電池的優(yōu)點(diǎn)是什么？2.氫氧燃料電池汽車推廣使用，面臨的主要問(wèn)題是什么？3.氫氧燃料電池是如何把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的呢？（不要求回答）學(xué)生：思考回答教師：這節(jié)課我們共同來(lái)學(xué)習(xí)關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)重要應(yīng)用——化學(xué)電池，共同探究一下氫氧燃料電池是如何把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的?！就队啊恳弧⒒瘜W(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化的重要應(yīng)用——化學(xué)電池教師：化學(xué)電池已是人類生產(chǎn)和生活的重要能量來(lái)源之一，化學(xué)電池是根據(jù)原電池原理制成的。原電池是一種利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。【投影】原電池的歷史以及伏打和伏打電池【思考】原電池是由哪些部分組成的？原電池中各部分的作用是什么？【實(shí)驗(yàn)探究】演示或播放簡(jiǎn)易氫氧燃料電池電池的實(shí)驗(yàn)視頻。學(xué)生：觀看實(shí)驗(yàn)【思考】實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，電流表指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，燃料電池中發(fā)生了反應(yīng)：2H2+O2=2H2O。根據(jù)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考：1.簡(jiǎn)易氫氧燃料電池是如何將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的？2.組裝電池需要滿足哪些基本條件？學(xué)生：思考回答（不一定全面、正確）【投影】氫氧燃料電池電池工作原理介紹【投影】1.原電池工總原理2.原電池的構(gòu)造【交流研討】生活中平常使用的5號(hào)電池或7號(hào)電池都是鋅錳干電池。鋅錳干電池分為酸性鋅錳干電池和堿性鋅錳干電池兩種。酸性鋅錳干電池的組成如圖所示。請(qǐng)根據(jù)原電池原理和構(gòu)造思考以下問(wèn)題。在酸性鋅錳干電池中，負(fù)極反應(yīng)物和正極反應(yīng)物分別是什么？正負(fù)極材料分別是什么？離子導(dǎo)體是什么？學(xué)生：思考交流展示結(jié)果。教師：總結(jié)點(diǎn)評(píng)【問(wèn)題】如何把一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池呢？【活動(dòng)探究】請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合課本“方法導(dǎo)引”欄目，小組合作，完成教材上的探究實(shí)驗(yàn)“設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的原電池”【投影】教師進(jìn)行指導(dǎo)學(xué)生：小組合作，設(shè)計(jì)原電池，并完成學(xué)案內(nèi)容【交流展示】小組交流展示自己設(shè)計(jì)的原電池方案、現(xiàn)象和結(jié)論。教師：點(diǎn)評(píng)、總結(jié)【投影】設(shè)計(jì)思路及依據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象Zn+2H+=Zn2++H2↑確定負(fù)極選擇負(fù)極反應(yīng)物:________選擇負(fù)極材料:____________確定正極選擇正極反應(yīng)物:__________選擇正極材料:___________構(gòu)成閉合回路選擇離子導(dǎo)體:____________選擇電子導(dǎo)體:_________【思考】1.分析鋅、銅、稀硫酸原電池的工作原理。2.鋅片、銅片與稀硫酸，哪些可以替換為其他物質(zhì)卻同樣能產(chǎn)生電流？學(xué)生：找小組根據(jù)自己實(shí)驗(yàn)探究的體會(huì)進(jìn)行回答教師：（評(píng)價(jià)、總結(jié)歸納原電池的工作原理）當(dāng)把銅片和鋅片一同浸入稀硫酸時(shí)，鋅原子失去電子被氧化成Zn2+進(jìn)入溶液，鋅片上的電子通過(guò)導(dǎo)線流向銅片，溶液中的H+在銅片上獲得電子而被還原形成氫原子，氫原子結(jié)合成氫分子在銅片上逸出。電極反應(yīng)式:負(fù)極Zn-2e-=Zn2+；正極2H++2e-=H2↑。【投影】銅—鋅稀硫酸電池的工作原理動(dòng)畫，總結(jié)工作原理【總結(jié)】根據(jù)分析銅—鋅稀硫酸電池的工作原理和構(gòu)造，總結(jié)電極材料和電解質(zhì)溶液的選擇方法。負(fù)極材料選擇——負(fù)極反應(yīng)物為金屬時(shí)，用負(fù)極反應(yīng)物做負(fù)極材料（活動(dòng)性比正極強(qiáng)）負(fù)極反應(yīng)物不導(dǎo)電時(shí)，負(fù)極材料用惰性導(dǎo)電材料（如石墨）正極材料選擇——不與正極反應(yīng)物和離子導(dǎo)體發(fā)生反應(yīng)且能導(dǎo)電的固體，活動(dòng)性弱金屬或石墨離子導(dǎo)體選擇——一般是能電離出正極反應(yīng)物離子的電解質(zhì)溶液（燃料電池正極反應(yīng)物為O2，電解質(zhì)不做反應(yīng)物）【遷移應(yīng)用】根據(jù)原電池原理和設(shè)計(jì)思路，將反應(yīng)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu設(shè)計(jì)成原電池，畫出裝置圖，并寫出正負(fù)極反應(yīng)式?！究偨Y(jié)】根據(jù)原電池原理，人們?cè)O(shè)計(jì)出了各種各樣的原電池，滿足人們生產(chǎn)和生活的需要。市場(chǎng)上的化學(xué)電池有干電池（屬于一次電池）、充電電池（又稱二次電池）和燃料電池等。手電筒等使用的鋅錳電池屬于干電池，而汽車用的鉛蓄電池以及手機(jī)用的鋰離子電池等屬于充電電池。燃料電池由于具有能量轉(zhuǎn)換效率高、能長(zhǎng)時(shí)間提供電能等優(yōu)點(diǎn)而主要應(yīng)用于航天和軍事領(lǐng)域。【投影】化學(xué)電池的分類【課堂小結(jié)】教學(xué)反思本節(jié)課主要是從新能源汽車的“氫氧燃料電池”引入，通過(guò)對(duì)氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)分析，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到原電池的構(gòu)成要素，通過(guò)對(duì)氫氧燃料電池原理的分析初步認(rèn)