2023-2024學(xué)年人教版新教材必修第二冊 第六章第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化（第2課時(shí)） 教案

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能一、教材分析本節(jié)課是以人教版教材《化學(xué)必修2》第六章第一節(jié)“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”中的第二課時(shí)“化學(xué)反應(yīng)與電能”為教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)的。本節(jié)是電化學(xué)基礎(chǔ)知識，也是本章關(guān)鍵內(nèi)容。融合了氧化還原反應(yīng)、能量轉(zhuǎn)換、原電池原理應(yīng)用、電解質(zhì)溶液、金屬活潑性和物理中電學(xué)等知識等，綜合性較強(qiáng)。學(xué)好本節(jié)內(nèi)容有利于學(xué)生形成一個(gè)將氧化還原反應(yīng)、能量轉(zhuǎn)換、元素化合物知識、電解質(zhì)溶液，金屬腐蝕和防護(hù)、等知識聯(lián)絡(luò)起來知識網(wǎng)絡(luò)，又對選修中“電解池”內(nèi)容進(jìn)行鋪墊，起到承上啟下的作用。本節(jié)學(xué)習(xí)對培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)踐到理論，又從理論到實(shí)踐認(rèn)知規(guī)律提升有很大作用，原電池在實(shí)際生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究中應(yīng)用十分廣泛，所以學(xué)好本節(jié)知識，含有比較關(guān)鍵理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。教材中安排了【實(shí)驗(yàn)6-3】、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)6，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、比較、分析，從而得到原電池的構(gòu)成條件，同時(shí)凸顯對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。新課標(biāo)對本節(jié)課的要求是：注重從生活經(jīng)驗(yàn)和已有知識出發(fā)，聯(lián)系日常生活中常見的各種電池，通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和分析，幫助學(xué)生更好地理解和掌握本節(jié)知識。本節(jié)課知識的理論性比較強(qiáng)，涉及的化學(xué)原理與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系較弱，需要學(xué)生通過動(dòng)手探究原電池的反應(yīng)原理，運(yùn)用已有的知識認(rèn)識和理解本節(jié)核心知識，使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)得到重建，并讓學(xué)生感受從理論到實(shí)踐的應(yīng)用以及化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。二、課標(biāo)要求1.知道化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與其他能量形式的轉(zhuǎn)化，以原電池為例認(rèn)識化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，從氧化還原反應(yīng)的角度初步認(rèn)識原電池的工作原理。體會(huì)提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性。2.能舉出化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)例，能辨識簡單原電池的構(gòu)成要素，并能分析簡單原電池的工作原理。3.能從物質(zhì)及能量變化的角度評價(jià)燃料的使用價(jià)值。能舉例說明化學(xué)電源對提高生活質(zhì)量的重要意義。三、教學(xué)目標(biāo)及重難點(diǎn)1.學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識原電池的工作原理和構(gòu)成條件，初步形成原電池概念。能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。2.學(xué)生通過對化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的學(xué)習(xí)，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，理解科學(xué)探究的意義，理解科學(xué)探究的基本過程和方法，初步養(yǎng)成科學(xué)探究的能力。3.能對自己探究原電池概念及形成條件的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行計(jì)劃、反思、評價(jià)和調(diào)控，提高自主學(xué)習(xí)化學(xué)的能力。4.學(xué)生通過探究化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的奧秘，提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和熱情，體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛與喜悅，感受化學(xué)世界的奇妙與和諧。贊賞化學(xué)科學(xué)對個(gè)人生活和社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，關(guān)注能源問題，逐步形成正確的能源觀。教學(xué)重難點(diǎn)：通過動(dòng)手探究原電池的反應(yīng)原理，運(yùn)用已有的知識認(rèn)識和理解本節(jié)核心知識，使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)得到重建，并讓學(xué)生感受從理論到實(shí)踐的應(yīng)用以及化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。四、教學(xué)方法基于本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，確定了本節(jié)課的教學(xué)方法：即以認(rèn)知—發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，采取情景激學(xué)法、探究實(shí)驗(yàn)促學(xué)法、分析推理和比較歸納法以及多媒體輔助手段等。五、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖課堂導(dǎo)入北京冬奧會(huì)作為我國在提出“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)后的首個(gè)世界級體育盛會(huì)，其最大的特色之一就是“綠色環(huán)?！?，這其中科技的作用功不可沒。會(huì)上多項(xiàng)新型技術(shù)突破不僅吸引了各行各業(yè)的關(guān)注，更向世界展示了一個(gè)有責(zé)任、有擔(dān)當(dāng)?shù)拇髧蜗?。作為科技迷的小明，也對本次冬奧會(huì)“黑科技”之一——?dú)溲跞剂想娷嚠a(chǎn)生了濃厚的興趣，可是讓正讀初三的他疑惑的是，氫氣和氧氣在火炬中可以燃燒，為什么在電車中，沒有點(diǎn)燃的條件仍然可以發(fā)生反應(yīng)，甚至產(chǎn)生電流推動(dòng)客車運(yùn)行呢？作為學(xué)長學(xué)姐的你們，可以用所學(xué)的知識幫助小明解決疑惑嗎？創(chuàng)設(shè)融入生活的真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。任務(wù)一：選擇能量的轉(zhuǎn)化形式小明同學(xué)通過查閱資料，將氫氣內(nèi)燃機(jī)與氫氧燃料電池的不同繪制成表格，請閱讀下面的資料，解答他的幾條疑問。給出資料卡片1，讓學(xué)生思考下列問題：1.同樣都是對H2化學(xué)能的利用，兩種設(shè)備哪種更優(yōu)？2.對于2H2+O2=2H2O反應(yīng)，為什么可以形成電流？（提示1：物理中，電荷的定向移動(dòng)形成電流。）（提示2：請同學(xué)們畫出單線橋，從氧化還原的角度分析原因。）3.對于同一個(gè)反應(yīng)，為什么前者沒有直接形成電流，而后者卻直接形成了？小明同學(xué)躍躍欲試，想把剛學(xué)過的兩個(gè)反應(yīng)設(shè)計(jì)成電池：①Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑②2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O請你幫他判斷。1.體會(huì)能量的不同轉(zhuǎn)化形式；2.明確原電池的設(shè)計(jì)前提：需要自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)；3.猜想造成兩種能量轉(zhuǎn)化方式的原因，明確對于原電池裝置需要得失電子的兩個(gè)場所。4.初步建立原電池思維模型。分析反應(yīng)類型，結(jié)合思維模板選擇能被設(shè)計(jì)成電池的反應(yīng)。通過對比氫氣內(nèi)燃機(jī)和氫氧燃料電池的不同，體會(huì)氫氣和氧氣反應(yīng)被設(shè)計(jì)成電池的原因，體會(huì)對于同一種能量，有不同的利用方式，可以進(jìn)行選擇。通過對思維模板的應(yīng)用選擇合適的反應(yīng)。任務(wù)二：探究能量的轉(zhuǎn)化裝置請根據(jù)給出的藥品和儀器，將Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生電流的裝置，實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，嘗試畫出裝置圖并解釋原因。實(shí)驗(yàn)藥品：鋅片×2、銅片、石墨、塑料吸管、乙醇、1mol/L稀硫酸實(shí)驗(yàn)儀器：導(dǎo)線、電流表、塑料槽、洗瓶【資料卡片2】①電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電子流動(dòng)方向一致②溶液中的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)線中的電阻請學(xué)生上臺(tái)展示設(shè)計(jì)的裝置圖，并說出看到的現(xiàn)象。動(dòng)畫展示：鋅銅原電池工作原理請同學(xué)上臺(tái)，由特殊到一般，抽取原電池的思維模型。通過投影照片，展示學(xué)生所做實(shí)驗(yàn)，請學(xué)生解釋原因并總結(jié)構(gòu)成原電池裝置的必要條件。根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)藥品和儀器，自主設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)。通過選擇不同的電極材料、電解質(zhì)溶液與非電解質(zhì)溶液等，探究構(gòu)成原電池的必要條件。通過對現(xiàn)象的思考，嘗試猜想原電池工作原理。根據(jù)鋅銅原電池的工作原理抽取出一般模型。通過對比不用組之間的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)構(gòu)成原電池裝置的必要條件學(xué)生合作探究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，總結(jié)原電池的構(gòu)成條件，構(gòu)建研究原電池的思維模型，建立三個(gè)維度。結(jié)合氧化還原反應(yīng)的知識，培養(yǎng)學(xué)生提取總結(jié)能力，以及證據(jù)推理與模型認(rèn)知的學(xué)科核心素養(yǎng)。任務(wù)三：優(yōu)化能量的轉(zhuǎn)化路徑任務(wù)3-1尋找?guī)?dòng)小車的最優(yōu)組合成功設(shè)計(jì)出鋅銅原電池后，小明迫不及待地把這個(gè)裝置連接上小車，想帶動(dòng)小車運(yùn)行，大家也來試一試吧！提問：小車未動(dòng)，猜想是什么原因？結(jié)合思維模板，引導(dǎo)學(xué)生從三個(gè)維度去思考優(yōu)化方式。請學(xué)生說出實(shí)驗(yàn)方案，然后開始實(shí)驗(yàn)，組間競爭，看哪組先讓小車跑起來。給出資料卡片4：25°任務(wù)3-2完成氫氧燃料電池的設(shè)計(jì)通過你的幫助，小明同學(xué)終于知道了原電池的一般模型，現(xiàn)在總算可以設(shè)計(jì)氫氧燃料電池了吧！請幫助他完成。反應(yīng)原理：2H2+O2=2H2O1.畫出裝置圖2.指出正負(fù)極3.分析電子流向、離子流向4.體會(huì)這種新型電池的優(yōu)異性將鋅銅原電池連接小車，發(fā)現(xiàn)未動(dòng)，快速討論，集體回答：小車電阻太大，鋅銅原電池產(chǎn)生的電流強(qiáng)度不夠。確定從能量維度、原理維度和裝置維度優(yōu)化原電池。通過對三個(gè)維度的應(yīng)用，改進(jìn)原電池裝置，最終選擇鎂-石墨-稀硫酸以及鎂-銅-稀硫酸的組合使小車成功運(yùn)行。通過對思維模板的應(yīng)用，設(shè)計(jì)出氫氧燃料電池，將傳統(tǒng)電池再一次優(yōu)化。通過問題設(shè)置，設(shè)計(jì)有思維深度的教學(xué)問題，讓學(xué)生基于問題進(jìn)行分析探究、交流討論，運(yùn)用思維模板優(yōu)化能量的轉(zhuǎn)化路徑，在實(shí)際問題解決中促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。樹立學(xué)生綠色可持續(xù)發(fā)展的觀念，也通過冬奧會(huì)這一體育盛事，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生強(qiáng)國有我，青年敢為的愛國主義精神，在化學(xué)課堂中滲透德育。課下活動(dòng)查閱電池發(fā)展史，體會(huì)科學(xué)家探索真理道路的艱辛，了解電池的優(yōu)化過程。查閱氫氧燃料電池的實(shí)際結(jié)構(gòu)，同學(xué)間討論設(shè)計(jì)的原因。項(xiàng)目延伸，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，讓學(xué)生主動(dòng)探索，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力，動(dòng)手能力，加深對原電池知識的理解六、教學(xué)反思1.本節(jié)課讓學(xué)生基于真實(shí)、有意義的問題情境，感受化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的研究價(jià)值和學(xué)科魅力。在教學(xué)設(shè)計(jì)中始終站在學(xué)生的角度看問題，按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和心理需求來設(shè)計(jì)、組織教學(xué)。以驅(qū)動(dòng)性任務(wù)為引領(lǐng)，注重過程性知識的獲得，這種課堂為學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培