2024-2025學(xué)年高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第2節(jié) 化學(xué)能與電能教案 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第2章化學(xué)反應(yīng)與能量第2節(jié)化學(xué)能與電能教案新人教版必修2授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容是化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化，包括原電池和電解池的原理及應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)掌握了化學(xué)反應(yīng)的基本概念和能量守恒定律，這為理解化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化提供了基礎(chǔ)。

具體教學(xué)內(nèi)容如下：

1.原電池的工作原理：學(xué)生將通過實(shí)驗(yàn)觀察原電池的工作過程，了解原電池的正負(fù)極判斷、電子流動(dòng)方向以及電勢(shì)差的概念。

2.電解池的原理：學(xué)生將通過實(shí)驗(yàn)探究電解池的陰極和陽極反應(yīng)，掌握電解質(zhì)的判斷、電解過程中的電子轉(zhuǎn)移等知識(shí)點(diǎn)。

3.化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化：學(xué)生將學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化，了解原電池和電解池在實(shí)際應(yīng)用中的能量轉(zhuǎn)化過程，如電鍍、電池等。

4.相關(guān)計(jì)算：學(xué)生將掌握根據(jù)電池反應(yīng)方程式計(jì)算電動(dòng)勢(shì)、電極電勢(shì)等參數(shù)的方法。

5.實(shí)例分析：通過分析實(shí)際案例，使學(xué)生了解化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化在生活中的應(yīng)用，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和實(shí)際問題解決能力。

本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容與課本《新人教版必修2》第2章化學(xué)反應(yīng)與能量的第2節(jié)化學(xué)能與電能相關(guān)聯(lián)，符合教學(xué)實(shí)際，有助于學(xué)生鞏固已有知識(shí)，提高對(duì)新知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)，通過探究化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化，提高學(xué)生的宏觀辨識(shí)與微觀探析能力。同時(shí)，通過實(shí)例分析，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和遷移能力，增進(jìn)對(duì)化學(xué)與生活聯(lián)系的理解。此外，通過小組合作和實(shí)驗(yàn)操作，強(qiáng)化學(xué)生的證據(jù)意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法和學(xué)習(xí)能力。學(xué)情分析三、學(xué)情分析

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在進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)之前，我們需要對(duì)學(xué)生的學(xué)情進(jìn)行深入分析，以便更好地設(shè)計(jì)教學(xué)策略，提高教學(xué)效果。

首先，從學(xué)生層次來看，本節(jié)課面向的是高中一年級(jí)的學(xué)生。這一階段的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)、能量守恒等概念有初步的認(rèn)識(shí)。然而，他們對(duì)化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化的理解可能仍較為模糊，需要通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)例來進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)。

在知識(shí)方面，大部分學(xué)生對(duì)原電池和電解池的基本原理有所了解，但可能只停留在記憶層面，缺乏深入的理解和應(yīng)用能力。此外，對(duì)于電極電勢(shì)、電動(dòng)勢(shì)等概念，部分學(xué)生可能感到陌生，需要通過具體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和計(jì)算來進(jìn)行解釋和鞏固。

在能力方面，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的實(shí)驗(yàn)操作能力和問題解決能力。然而，對(duì)于化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化的復(fù)雜問題，他們可能還需要進(jìn)一步的訓(xùn)練和指導(dǎo)。特別是在分析問題和邏輯推理方面，部分學(xué)生可能存在一定的困難，需要教師的耐心引導(dǎo)和輔導(dǎo)。

在素質(zhì)方面，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)思維方法還有待提高。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們希望激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的興趣，培養(yǎng)他們的探究精神和創(chuàng)新意識(shí)，使他們能夠?qū)⒒瘜W(xué)知識(shí)應(yīng)用到生活和實(shí)踐中。

在行為習(xí)慣方面，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和參與程度對(duì)課程學(xué)習(xí)有很大影響。為了提高教學(xué)效果，我們需要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)通過小組合作和實(shí)驗(yàn)操作等方式，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有《新人教版必修2》第2章化學(xué)反應(yīng)與能量的第2節(jié)化學(xué)能與電能的學(xué)習(xí)資料。教材中應(yīng)包含原電池和電解池的原理、化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源。例如，可以準(zhǔn)備原電池和電解池的示意圖、電極反應(yīng)的離子方程式、電解質(zhì)溶液的pH值變化圖等，以幫助學(xué)生更好地理解和記憶相關(guān)概念。

3.實(shí)驗(yàn)器材：如果涉及實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)器材的完整性和安全性。本節(jié)課可能需要準(zhǔn)備的原電池材料包括鋅片、銅片、鹽橋等；電解池材料包括陰極、陽極、電解質(zhì)溶液等。同時(shí)，還需要電流表、電壓表等實(shí)驗(yàn)儀器來測(cè)量電勢(shì)差和電流強(qiáng)度。

4.教室布置：根據(jù)教學(xué)需要，布置教室環(huán)境，如分組討論區(qū)、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)等。在教室中設(shè)置實(shí)驗(yàn)操作區(qū)域，配備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，確保學(xué)生有足夠的空間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和小組討論。

5.教學(xué)工具：準(zhǔn)備投影儀、計(jì)算機(jī)、白板等教學(xué)工具，以便教師展示多媒體資源、板書重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，并與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)交流。

6.網(wǎng)絡(luò)資源：確保教師可以訪問互聯(lián)網(wǎng)，以便在教學(xué)中查找相關(guān)的在線資源和最新的科研進(jìn)展，為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)資料和信息。

7.安全措施：如果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要確保實(shí)驗(yàn)室的安全措施到位，如佩戴防護(hù)眼鏡、手套等個(gè)人防護(hù)裝備，遵守實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程，確保實(shí)驗(yàn)過程的安全性。教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化的興趣

過程：通過展示一段關(guān)于原電池和電解池應(yīng)用的視頻，如手機(jī)電池的工作原理或電鍍廠的生產(chǎn)過程，引起學(xué)生的興趣和好奇心，引出本節(jié)課的主題。

2.基礎(chǔ)知識(shí)回顧（10分鐘）

目標(biāo)：鞏固學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)和能量守恒的理解

過程：回顧學(xué)生已知的化學(xué)反應(yīng)、能量守恒定律等基礎(chǔ)知識(shí)，為學(xué)生理解化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化打下基礎(chǔ)。

3.原電池原理講解與實(shí)驗(yàn)觀察（20分鐘）

目標(biāo)：使學(xué)生理解原電池的工作原理

過程：講解原電池的正負(fù)極判斷、電子流動(dòng)方向等概念，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來加深對(duì)原電池原理的理解。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)和問題解決能力

過程：學(xué)生在小組內(nèi)討論原電池實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象，共同探討原電池工作原理，并提出問題和建議。

5.電解池原理講解與實(shí)驗(yàn)操作（20分鐘）

目標(biāo)：使學(xué)生理解電解池的原理和應(yīng)用

過程：講解電解池的陰極和陽極反應(yīng)、電解質(zhì)的判斷等知識(shí)點(diǎn)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來加深對(duì)電解池原理的理解。

6.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：提高學(xué)生的表達(dá)能力和批判性思維

過程：學(xué)生代表進(jìn)行課堂展示，分享小組討論的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象，其他學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和提問，教師進(jìn)行指導(dǎo)和點(diǎn)評(píng)。

7.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：鞏固學(xué)生對(duì)化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化的理解

過程：教師總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)原電池和電解池的原理及其在實(shí)際應(yīng)用中的重要性，并提醒學(xué)生關(guān)注化學(xué)與生活的聯(lián)系。知識(shí)點(diǎn)梳理1.原電池原理：

-原電池的正負(fù)極判斷

-電子流動(dòng)方向

-電勢(shì)差的概念

-鹽橋的作用

-原電池的應(yīng)用實(shí)例

2.電解池原理：

-電解池的陰極和陽極反應(yīng)

-電解質(zhì)的判斷

-電解過程中的電子轉(zhuǎn)移

-電解池的應(yīng)用實(shí)例

3.化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化：

-化學(xué)反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化

-原電池和電解池的能量轉(zhuǎn)化過程

-電鍍、電池等實(shí)際應(yīng)用

4.電極電勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)：

-電極電勢(shì)的概念和計(jì)算

-電動(dòng)勢(shì)的概念和計(jì)算

-電極電勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系

-電極電勢(shì)的測(cè)定方法

5.電解質(zhì)溶液的pH值變化：

-電解質(zhì)溶液的酸堿性判斷

-pH值的定義和計(jì)算

-電解質(zhì)溶液的pH值變化規(guī)律

6.電流表和電壓表的使用：

-電流表的連接和讀數(shù)方法

-電壓表的連接和讀數(shù)方法

-電流表和電壓表的正確使用注意事項(xiàng)

7.化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化的應(yīng)用實(shí)例：

-電池的原理和應(yīng)用

-電鍍的原理和應(yīng)用

-燃料電池的原理和應(yīng)用

-電解水制氫的原理和應(yīng)用

8.安全措施：

-實(shí)驗(yàn)操作中的安全注意事項(xiàng)

-個(gè)人防護(hù)裝備的使用

-實(shí)驗(yàn)室的安全規(guī)則和應(yīng)急預(yù)案典型例題講解1.例題1：

題目：一個(gè)由Zn|Zn2+||Cu2+||Cu組成的原電池，若電流強(qiáng)度為1.0A，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為1.0mol，則電池所做的功（以kJ為單位）是多少？

解答：

-首先確定電池反應(yīng)方程式：Zn(s)+2Cu2+(aq)→Zn2+(aq)+2Cu(s)

-根據(jù)電流強(qiáng)度和轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量，計(jì)算電池所做的功：

W=I×t=1.0A×3600s=3600J=3.6kJ

答案：3.6kJ

2.例題2：

題目：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將2.24L的氫氣和1.12L的氧氣混合后點(diǎn)燃，計(jì)算反應(yīng)放出的熱量（以kJ為單位）。

解答：

-首先確定反應(yīng)方程式：2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)

-根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算氫氣和氧氣的物質(zhì)的量：

n(H2)=PV/RT=(1atm×2.24L)/(0.0821L·atm/mol·K×273K)≈0.1mol

n(O2)=PV/RT=(1atm×1.12L)/(0.0821L·atm/mol·K×273K)≈0.05mol

-根據(jù)反應(yīng)方程式和物質(zhì)的量，計(jì)算反應(yīng)放出的熱量：

ΔH=-n(O2)×ΔHf(O2)+n(H2)×ΔHf(H2O)

ΔH=-0.05mol×0+0.1mol×(-285.8kJ/mol)=-28.58kJ

答案：-28.58kJ

3.例題3：

題目：一個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，若在電池兩極之間接入一個(gè)電阻為2.0Ω的燈泡，求電流強(qiáng)度。

解答：

-根據(jù)電動(dòng)勢(shì)和電阻，計(jì)算電池兩極之間的電壓：

E=V+I×R

1.5V=V+I×2.0Ω

I=(1.5V-V)/2.0Ω

-由歐姆定律可知，燈泡的亮度與電流強(qiáng)度成正比，因此電流強(qiáng)度越大，燈泡越亮。

答案：電流強(qiáng)度為0.75A。

4.例題4：

題目：將一塊Zn片放入CuSO4溶液中，觀察到Zn片上析出紅色固體，寫出反應(yīng)的離子方程式。

解答：

-根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，確定反應(yīng)物和生成物：Zn(s)+Cu2+(aq)→Zn2+(aq)+Cu(s)

-寫出反應(yīng)的離子方程式：Zn+Cu2+→Zn2++Cu

答案：Zn+Cu2+→Zn2++Cu

5.例題5：

題目：一個(gè)電極反應(yīng)為O2+4e?=2O2?，另一電極為Zn|Zn2+||Cu2+||Cu，試判斷該電池的電動(dòng)勢(shì)Ecell。

解答：

-根據(jù)電極反應(yīng)，確定電池的正負(fù)極：O2+4e?=2O2?為正極反應(yīng)，Zn|Zn2+||Cu2+||Cu為負(fù)極反應(yīng)。

-根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表，找到Zn2+/Zn和Cu2+/Cu的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)：

E°(Zn2+/Zn)=-0.76V

E°(Cu2+/Cu)=0.34V

-根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義，計(jì)算電池的電動(dòng)勢(shì)Ecell：

Ecell=E°(正極)-E°(負(fù)極)

Ecell=0-(-0.76V-0.34V)

Ecell=1.10V

答案：該電池的電動(dòng)勢(shì)Ecell為1.10V。板書設(shè)計(jì)1.原電池原理：

①正負(fù)極判斷：Zn(s)|Zn2+||Cu2+||Cu

②電子流動(dòng)方向：從Zn到Cu

③鹽橋的作用：維持電荷平衡

2.電解池原理：

①陰極反應(yīng)：還原反應(yīng)，如Cu2++2e-→Cu

②陽極反應(yīng)：氧化反應(yīng)，如4OH-→O2+2H2O+4e-

③電解質(zhì)的判斷：含有可離子化的物質(zhì)

3.化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化：

①化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能→電能

②原電池和電解池的能量轉(zhuǎn)化過程：氧化還原反應(yīng)→電能

③實(shí)際應(yīng)用：電池、電鍍等

4.電極電勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)：

①電極電勢(shì)的概念：電極發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)的電勢(shì)

②電動(dòng)勢(shì)的概念：電池兩極間的電勢(shì)差

③電極電勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系：Ecell=E°(正極)-E°(負(fù)極)

5.電解質(zhì)溶液的pH值變化：

①電解質(zhì)溶液的酸堿性判斷：根據(jù)電解質(zhì)的酸堿性

②pH值的定義：負(fù)對(duì)數(shù)函數(shù)，表示H+離子濃度

③電解質(zhì)溶液的pH值變化規(guī)律：根據(jù)電解質(zhì)的水解反應(yīng)

6.電流表和電壓表的使用：

①電流表的連接和讀數(shù)方法：串聯(lián)