第六章 實驗活動6+化學能轉(zhuǎn)化成電能+教學設(shè)計 高一下學期化學人教版（2019）必修第二冊

配套中學人教版實驗活動6化學能轉(zhuǎn)化成電能一、教材分析一、教材分析知識基礎(chǔ)：學生在之前的學習中已經(jīng)掌握了氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)及化學反應(yīng)中存在的能量的變化和轉(zhuǎn)化，這為本節(jié)內(nèi)容的學習奠定了重要的知識基礎(chǔ)。內(nèi)容銜接：本實驗活動是對前面所學的化學反應(yīng)與能量相關(guān)知識的進一步拓展和深化，同時也為后續(xù)學習電化學的其他知識如電解池等做好了鋪墊，起到了承上啟下的作用。生活聯(lián)系：教材內(nèi)容緊密聯(lián)系日常生活中的電池應(yīng)用，如手機電池、汽車電池等，讓學生認識到化學能轉(zhuǎn)化成電能在生活中的廣泛應(yīng)用，體現(xiàn)了化學學科的實用性。實驗探究：通過設(shè)計對比實驗和原電池實驗等活動，讓學生在實驗中觀察、思考和探究，培養(yǎng)學生的實驗操作能力、觀察能力和分析問題的能力，有助于提高學生的科學探究素養(yǎng)。二、教學目標二、教學目標理解化學能轉(zhuǎn)化成電能的原理，掌握原電池的概念、構(gòu)成條件和工作原理。能夠正確書寫原電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。了解化學能轉(zhuǎn)化成電能在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。三、教學重三、教學重難點教學重點：化學能轉(zhuǎn)化成電能的原理：理解原電池的工作原理是本節(jié)課的核心內(nèi)容，學生需要掌握氧化還原反應(yīng)在原電池中的作用，以及電子的轉(zhuǎn)移和電流的產(chǎn)生過程。原電池的構(gòu)成條件：學生需要明確原電池的構(gòu)成要素，包括電極材料、電解質(zhì)溶液、閉合回路等，以便能夠正確判斷和設(shè)計原電池。原電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫：能夠正確書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式是理解原電池反應(yīng)本質(zhì)的重要體現(xiàn)，也是后續(xù)學習電化學計算等內(nèi)容的基礎(chǔ)。教學難點：實驗設(shè)計和結(jié)果分析：對于學生來說，設(shè)計合理的實驗方案來驗證化學能轉(zhuǎn)化成電能以及對實驗結(jié)果進行準確的分析和解釋可能存在一定難度，需要教師引導和幫助。從微觀角度理解原電池的工作原理：學生需要從電子轉(zhuǎn)移和離子移動等微觀角度來理解原電池的工作過程，這涉及到抽象的概念和理論，對學生的思維能力要求較高。原電池原理在實際問題中的應(yīng)用：將原電池原理應(yīng)用于解決實際問題，如新型電池的開發(fā)、金屬的腐蝕與防護等，需要學生具備綜合運用知識的能力和創(chuàng)新思維。四、教學四、教學過程導入新課同學們，在日常生活中，我們經(jīng)常會使用各種各樣的電池，像手機電池、相機電池、汽車電池等等，這些電池為我們的生活帶來了極大的便利。那么，大家有沒有想過，電池是如何將化學能轉(zhuǎn)化為電能的呢？今天呀，我們就一起來探究這個有趣的問題——化學能轉(zhuǎn)化成電能。設(shè)計意圖：從學生熟悉的日常生活中的電池入手，提出問題，引發(fā)學生的好奇心和求知欲，使學生迅速進入學習狀態(tài)，同時也讓學生感受到化學與生活的緊密聯(lián)系。知識講解在開始實驗之前，我們先來了解一些基本的理論知識。化學能是指物質(zhì)在化學反應(yīng)中儲存的能量，而電能則是指電荷定向移動所具有的能量。當化學反應(yīng)發(fā)生時，化學能可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，比如熱能、光能等，當然也可以轉(zhuǎn)化為電能。那么，怎樣才能實現(xiàn)化學能向電能的轉(zhuǎn)化呢？這就需要我們通過實驗來探究了。設(shè)計意圖：為學生提供必要的理論基礎(chǔ)，幫助他們更好地理解后續(xù)的實驗內(nèi)容，使學生在實驗探究過程中有一定的理論指導，避免盲目操作。實驗探究實驗一：鋅銅原電池實驗活動設(shè)計：同學們，現(xiàn)在我們來進行第一個實驗。請大家看實驗臺上的儀器和藥品，這里有鋅片、銅片、稀硫酸、導線和電流表。首先，我們把鋅片和銅片分別插入盛有稀硫酸的兩個燒杯中，觀察現(xiàn)象。然后，我們用導線將鋅片和銅片連接起來，再觀察現(xiàn)象。最后，在導線中間接入電流表，看看會有什么發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)象及結(jié)論：同學們會發(fā)現(xiàn)，當鋅片和銅片分別插入稀硫酸中時，鋅片表面有氣泡產(chǎn)生，而銅片表面無明顯現(xiàn)象，這是因為鋅比氫活潑，能與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；當用導線將鋅片和銅片連接起來后，銅片表面也有氣泡產(chǎn)生了，而且電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，這說明有電流產(chǎn)生了，化學能轉(zhuǎn)化成了電能。設(shè)計意圖：通過對比實驗，讓學生直觀地觀察到化學能轉(zhuǎn)化成電能的過程，培養(yǎng)學生的觀察能力和分析問題的能力，同時讓學生親身體驗科學探究的樂趣。實驗二：探究原電池的構(gòu)成條件活動設(shè)計：接下來，我們要進行一組對比實驗，來探究原電池的構(gòu)成條件。老師給大家準備了不同的電極材料，如鋅片、銅片、石墨棒，還有不同的電解質(zhì)溶液，如稀硫酸、硫酸銅溶液等。請同學們分組進行實驗，按照以下步驟進行操作：用鋅片和鋅片作電極，插入稀硫酸中，觀察現(xiàn)象。用銅片和石墨棒作電極，插入稀硫酸中，觀察現(xiàn)象。用鋅片和石墨棒作電極，插入硫酸銅溶液中，觀察現(xiàn)象。改變電極插入溶液的方式，如將兩個電極分別插入兩個不同的燒杯中，中間用鹽橋連接，觀察現(xiàn)象。現(xiàn)象及結(jié)論：實驗完成后，各小組匯報實驗結(jié)果。同學們會發(fā)現(xiàn)，當用相同的金屬作電極時，不能產(chǎn)生電流；當電極材料不同且插入電解質(zhì)溶液中，并且形成閉合回路時，才能產(chǎn)生電流。通過這些實驗，我們可以總結(jié)出原電池的構(gòu)成條件：有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)）作電極；電極材料均插入電解質(zhì)溶液中；兩極相連形成閉合電路。設(shè)計意圖：通過學生自主設(shè)計和進行對比實驗，培養(yǎng)學生的實驗設(shè)計能力、動手操作能力和團隊合作精神，讓學生在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而深入理解原電池的構(gòu)成條件。微觀解釋同學們，我們已經(jīng)通過實驗探究了化學能轉(zhuǎn)化成電能的過程和原電池的構(gòu)成條件，那么，從微觀角度來看，這到底是怎么回事呢？在原電池中，較活潑的金屬鋅失去電子，變成鋅離子進入溶液，電子則通過導線流向較不活潑的金屬銅或石墨等正極。在正極上，溶液中的氫離子得到電子，生成氫氣。這樣，在整個電路中就有了電子的定向移動，從而形成了電流，實現(xiàn)了化學能向電能的轉(zhuǎn)化。設(shè)計意圖：從微觀角度解釋原電池的工作原理，幫助學生理解化學能轉(zhuǎn)化成電能的本質(zhì)，使學生對原電池的認識從宏觀現(xiàn)象深入到微觀本質(zhì)，培養(yǎng)學生的抽象思維能力。電極反應(yīng)式的書寫我們已經(jīng)知道了原電池中發(fā)生的化學反應(yīng)，那么如何用化學用語來表示呢？以鋅銅原電池為例，鋅片失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：銅片上氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：總反應(yīng)式就是鋅與稀硫酸反應(yīng)的化學方程式：下面，請同學們仿照這個例子，寫出其他原電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。設(shè)計意圖：通過書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式，進一步加深學生對原電池工作原理的理解，培養(yǎng)學生運用化學用語表達化學反應(yīng)的能力，同時也為后續(xù)學習電化學的其他知識打下基礎(chǔ)。拓展應(yīng)用活動設(shè)計：同學們，原電池的原理在我們的生活和生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。除了常見的干電池、蓄電池外，還有一些新型的化學電源，如燃料電池、鋰離子電池等。請大家閱讀教材上的相關(guān)內(nèi)容，了解這些新型化學電源的工作原理和優(yōu)點。然后，我們一起討論一下，原電池原理還可以在哪些方面得到應(yīng)用呢？討論及總結(jié)：學生閱讀后進行討論，教師引導學生從金屬的腐蝕與防護、新能源的開發(fā)等方面進行思考。例如，我們可以利用原電池原理來防止金屬的腐蝕，通過在金屬表面連接一種比它更活潑的金屬，形成原電池，讓活潑金屬先被腐蝕，從而保護了主體金屬；在新能源開發(fā)方面，科學家們正在研究如何利用原電池原理將太陽能、風能等可再生能源轉(zhuǎn)化為電能并儲存起來。設(shè)計意圖：讓學生了解原電池原理在實際生活和生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，拓寬學生的知識面，培養(yǎng)學生的應(yīng)用意識和創(chuàng)新思維，使學生認識到化學學科的重要性和實用性。課堂小結(jié)今天我們通過實