高二化学《化学能与电能的转化》教案分析
【教材分析】
本节是人教版化学必修一第二章《化学反应与能量》的第二节,在学习了《化学能与热能》一节之后,学生已经通过实验探究,了解了化学能与能量的变化的本质原因和宏观能量转化关系,并且知道了常见的放热反应和吸热反应。知道化学能可以通过化学反应与其他形式的能量之间转化。对于如何使化学能转化为电能有着强烈的好奇心和探索意识,为本节《化学能与电能》的学习打下了基础。
由于新课标“螺旋式上升”教学思路,必修模块和选修模块均安排了“化学能与电能”的教学,但在必修部分,只要求掌握原电池的定义、工作原理和形成条件。本节利用《电池的起源》视频引起学生对于原电池组成的兴趣与质疑,引导学生利用实验进行探究。并通过师生讨论、小组讨论以及实验探究,发现形成原电池的条件,激发学生兴趣。
【教学目标】
1、知识与技能:
理解原电池的概念,理解原电池原理及其形成条件
2、过程与方法:
通过实验探究和分析实验现象,培养学生独立解决问题、发现问题的能力。
通过实验探究培养学生主动探索科学规律的精神
3、情感、态度与价值观
通过《电池起源》的学习,培养学生的质疑精神和广泛学习的科学习惯。
经历探究过程,提高学生的创新思维能力,勇于探索问题的本质特征,体验科学过程。
【教学重点】
原电池概念、工作原理、形成条件和电极方程式的书写。
【教学难点】
原电池的工作原理和电极方程式的书写。
【教学方法】
启发探究,实验探究,小组讨论,练习归纳,实践应用
【教学过程】
【视频导入】《电池的起源》
1780年,意大利科学家加伐尼发现,用两种金属线连接死青蛙,蛙腿仍会抽搐。受到电鳗等放电生物的影响,他认为这是“生物电”。但同是意大利的科学家伏打质疑,电流时试验中的金属线产生的,于是,他用蘸了盐水的湿布替换了青蛙,也产生了电流。根据这个实验原理,伏打设计了第一个电池——伏打电堆。
【提出问题】
1、伏打发现电池,说明科学家应当具有什么样的科学素养和研究习惯?
2、电流产生的条件是什么?
3、联想到肌肉、神经类似于能导电的电解质的溶液,那么,电解质溶液与活泼性不同的金属作用会不会产生电流呢?请先做以下尝试:
【探究实验一】
实验顺序
金属
实验现象
结论或解释(有关化学方程式)
1.Zn、Cu分别插入稀H2SO4溶液
Zn片
表面有气泡生成
Zn+2H+=Zn2++H2
铜不能与稀硫酸反应
Cu片
面有无泡生成
2.Zn、Cu导线连接后插入稀H2SO4
Zn片
表面有气泡生成
Cu片
表面有气泡生成
【提出问题】锌片和稀硫酸反应中,锌失电子,转移给了氢离子,在第二个实验中,氢离子得到的电子从何而来,谁有能力给氢离子电子?是铜吗?
【学生假设】假设:电子从锌片跑到铜片上。
【追问】如何证明电路中有电子通过?
【学生回答】用电流表检验。将锌片和铜片用导线连接起来,在导线之间接入电流表。平行插入稀硫酸溶液中观察实验现象。
【探究实验二】
实验顺序
金属
实验现象
结论或解释(有关化学方程式)
3.Zn、Cu导线连接后,再接电流表,插入稀H2SO4
Zn片、
Cu片
电流计指针偏转,铜片表面有气泡产生
【教师】分析该装置中能量的变化?
【学生】化学能转化为电能。
【教师】还有其他能够实现化学能和电能之间转化的装置吗?如何实现?与上述装置有何区别?
【学生】火力发电厂,通过燃烧反应将化学能转化为热能,机械能和电能。多步骤转化才能实现化学能转化为电能。而上装置可以将化学能直接转化为电能。
【板书】原电池定义:化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。
【教师】烧杯内是内电路,外面是外电路。
【小组讨论】1.原电池中,谁失电子?谁得电子?
2.电子从哪里来,到哪里去?
3.电流从哪里来,到哪里去?
4.电池的正极和负极分别是什么?判断依据是什么?谁更活泼?
5.哪一极发生氧化反应?哪一极发生还原反应?
6.导线中承担导电的微粒是?电解质溶液中?
7.溶液中的阴离子向哪一极移动?阳离子?为什么?
8.溶液中的电流移动方向?
【展示图片】
【小组汇报】负极Zn:Zn-2e-=Zn2+正极Cu:2H++2e-=H2,由于Zn失去的电子经导线转移到Cu片上,故导线上有电流通过,因此电流计指针发生偏转。电子由锌片流向铜片,根据物理学知识,电子移动方向与电流方向相反,电流由铜片流向锌片,铜片为正极,锌片为负极。负极发生氧化反应,正极发生还原反应。导线中是自由移动的电子导电,溶液中是自由移动的离子在导电。Zn失去的电子成Zn2+进入溶液,溶液中的阴离子移向负极Zn,由于正极的氢离子被消耗,正电荷下降,阳离子移向正极Cu。内电路中,电流从正极流向负极。
【模拟动画】
【教师总结板书】电子电流
负极Zn:Zn-2e-=Zn2+流出流入氧化活泼
正极Cu:2H++2e-=H2流入流出还原
【教师】内电路,电流从负极流向正极,外电路,电流从正极流向负极。构成了一个闭合回路。断开导线,还有电流吗?
【学生】没有电流
【教师】原电池形成条件一:闭合回路。负极反应和正极反应,是两个半反应,称为电极反应。加起来才是原电池的总反应。是什么?
【学生】Zn+2H+=Zn2++H2
【教师】为什么要将还原剂和氧化剂的反应拆成两个半反应?目的是什么?
【学生】氧化剂和还原剂直接接触,会产生电子的转移,但并未向外界供电。所以要拆开。
【教师】什么类型的反应可以设计成原电池?氢气还原氧化铜可以吗?
【学生】自发进行的氧化还原反应。
【教师】还需要哪些条件?
【学生】电解质溶液,才能导电。不同的电极材料。
【小组讨论】下列装置能否构成原电池。如果你还有疑问,你可用下列药品:Zn片、Cu片、石墨棒、稀硫酸、导线、电流表、烧杯等设计对比实验证明你的想法。
对比实验:
电流计是否偏转
是
否
能否构成原电池
是
否
【教师总结】闭合回路,自发氧化还原反应,电解质溶液,活泼性不同的两个电极。
【板书】构成原电池条件:
闭合回路
自发氧化还原反应
电解质溶液
活泼性不同的两个电极
【练习】1、装置中哪些能构成原电池?请判断出正负极。
ABCD
EFG
2、请写出B、D、F、G的电极反应方程式和总反应方程式。
【过渡】根据构成原电池的条件,你是不是已经摩拳擦掌,想动手设计一个原电池呢?
【实践活动】有下列材料:电极(Zn片、Cu片、石墨棒等任选)、导线、水果(圣女果)、电流计,请设计一个能使电流计指针发生偏转的装置。方式:最好先独立设计,并动手试验,边做边改进,也可与邻座同学相互讨论和观摩,或请老师指导。
我设计的原电池
实验现象
电流表是否偏转
能否构成原电池
结论
【讲述】通过这个实验,大家知道了用西红柿作电解液也可以组成原电池。我们回家也可以用其它金属、水果、液体再试一试。
【生活实践】请你当医生:格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女,当在开怀大笑的时候,人们才可以发现她一口整齐而洁白的牙齿中镶有两颗假牙:其中一颗是黄金的—这是格林太太富有的标志;另一颗是不锈钢做的—这是一次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是,打从车祸以后,格林太太经常头痛,夜间失眠,心情烦躁……医生绞尽了脑汁,格林太太的病情仍然末见好转。你能为格林太太开一个药方吗?
【总结】
【课后作业】同步训练
六、板书设计
2.2化学能与电能
一、原电池
1、定义:化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。
2、工作原理:
电子电流
负极Zn:Zn-2e-=Zn2+流出流入氧化活泼
正极Cu:2H++2e-=H2流入流出还原
3、形成条件:
闭合回路
自发氧化还原反应
电解质溶液
活泼性不同的两个电极
教学时间第三周3月7日本模块第9课时
教学
课题专题专题1化学反应与能量变化
单元第二单元化学能与电能的转化
节题第三课时原电池与电解池
教学目标知识与技能通过化学能与电能互相转化的探究活动,了解原电池、电解池的工作原理,能正确书写其电极反应式及总反应方程式。
过程与方法两组比较,学会用比较方法学习化学,培养实验探究能力。
情感态度
与价值观体会化学反应对人类生活生产的作用,化学在解决人们生产、生活中的重要作用。
教学重点电极反应式的正确书写
教学难点电极反应式的正确书写。
教学准备。
教
学
过
程
教师主导活动学生主体活动
[回顾]分析下图,回答下列问题:。
(1)上述装置中,__________为原电池,__________为电解池。
(2)在A中,Cu为____极,发生_______反应,电极反应为_________。Zn为______极,发生_______反应,电极反应为______________。A中的实验现象为________________________________。
(3)在D中,Cu为______极,发生_______反应,电极反应为___________________。碳棒为______极,发生_______反应,电极反应为___________________。D中的实验现象为______________________。
(4)在G中,Cu为______极,发生_______反应,电极反应为___________________。碳棒为______极,发生_______反应,电极反应为___________________。E中的实验现象为_______________________。
[讨论]
AB
负极:Zn—2e—==Zn2+(氧化反应
正极:Cu2+2e—==Cu(还原反应
电极:负极失电子沿导线流向正极
溶液:阳离子移向正极,阴离子移向负极。
教
学
过
程教师主导活动学生主体活动
[小结]原电池、电解池的比较
原电池电解池
电极名称正极、负极阳极、阴极
材料活泼金属、碳棒碳棒
电极
反应实质负极发生氧化反应阳极发生氧化反应
反应式正极发生还原反应阴极发生还原反应
能量转化形式化学能转化为电能电能转化为化学能
典型实例Zn-Cu-稀硫酸电解氯化铜溶液
应
用学科上判断金属活动性判断离子放电顺序
生产上化学电源电镀、电解
[思考]你答为如何判定原电池还是电解池?
是否有电源
[例题]1.(07四川)二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,它清洁、高效、具有优良的环保性能。四川是利用天然气生产二甲醚的重要基地之一。请填写下列空白:
(l)与二甲醚相对分子质量相等且元素种类相同的有机物的结构简式是:
(2)二甲醚可由合成气(CO+H2)在一定条件下制得。用合成气制二甲醚时,还产生了一种可参与大气循环的无机化合物,该反应的化学方程式可能是:
(3)以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成然料电池。该电池中负极上的电极反应式是:_________
(分析)
1、考查的是同分异构体:(1)CH3CH2OH、HCOOH
2、考查知识应用:3CO+3H2=CH3OCH3或2CO+4H2=CH3OCH3+H2O
3、原电池中和电极反应式(3)CH3OCH3+16OH—-12e-=2CO32-+11H2O
教
学
过
程教师主导活动学生主体活动
(课堂练习)
1.(07重庆)如题11图所示,下列叙述正确的是
A.Y为阴极,发生还原反应
B.X为正极,发生氧化反应
C.Y与滤纸接触处有氧气生成
D.X为滤纸接触处变红
2.(06重庆)
铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极格板是惰性材料,电池总反应式为:
Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O
请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):
(1)放电时:正极的电极反应式是__________________________;电解液中H2SO4的浓度将变________________;当外电路通过1mol电子时,理论上负极板的质量增加______________g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按题27图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成___________、B电极上生成_______________,此时铅蓄电池的正负极的极性将___________。
(小结)能判断原电池、电解池,能正解收写电极反应式
作业:P21T6
27.(14分)
(1)PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O小48
(2)PbPbO2对换
板书计划原电池与电解池比较
反馈练习2做得不好,要加强基础知识的练习。
老师在新授课程时,一般会准备教案课件,大家在用心的考虑自己的教案课件。写好教案课件工作计划,才能使接下来的工作更加有序!你们清楚有哪些教案课件范文呢?下面是小编为大家整理的“高一化学教案:《化学能与电能》教学设计”,希望能为您提供更多的参考。
高一化学教案:《化学能与电能》教学设计
一、教学内容分析
本节课教学是人教版高中化学必修Ⅱ中第二章《化学反应与能量》第二节《化学能与电能》的第一课时。与元素化合物的知识相比,化学反应原理部分内容更注重学科知识的应用、整合以及学生的思维的有序性和缜密性的培养。本章是学生第一次接触到化学反应与能量之间的相互关系,是化学理论知识在工业生产中的重要应用。而本节内容则是侧重于化学能转化为电能的研究,从知识上说则是氧化还原反应的重要应用之一,也是实现氧化还原反应这一主干知识的螺旋式上升的一个重要环节。因此本节课的重心是实现通过氧化还原反应将化学能转变成电能的装置的研究。
二、学生情况分析
1.知识基础
学生通过必修I的学习,已经了解了氧化还原反应的实质是电子的得失或偏移,通过初中物理的学习已经知道带电粒子的定向移动形成电流,知道电流的形成的基本条件:有电源,形成闭合回路。但是学生对于将一个氧化还原反应分为两个半反应在两个不同场所发生这种情况是第一次接触,因此在本节课教学中设置了“将锌粉和稀硫酸直接接触进行反应”这一演示实验和“如何检验是否有电流产生?”这一问题,淡化了其中相对于他们知识水平而言较为难以理解的电极电势的知识,而从实际需要出发,实现氧化剂和还原剂分开的设计思想,然后通过实验事实的直观材料去分析原电池的工作原理,降低难度,符合学生的认知规律。
2.实验技能基础
经过几个月的高中学习训练,学生已经具备一定动手能力和实验设计能力,且由于物理课上的训练,学生也已经具备一定的电路组装能力。因此本节课主要采用学生实验获得大量的感观材料之后加以分析的方法来进行学习。
三、教学设计总体思路
基于以上分析,我采取了以下的设计思路:
设计出一套可以将化学能转变成电能的装置的必要性→设计出一套可以将化学能转变成电能的装置的可行性(氧化还原反应的实质的分析)→设计出一套原电池→分析原电池的形成条件→研究原电池的工作原理(氧化还原反应的实际应用)。本节课的内容主要由“能否实现直接将化学能直接转变成电能?”、“如何实现直接将化学能直接转变成电能?”、“如何确保实现直接将化学能直接转变成电能?”和“化学能是如何直接转变成电能的?”这四个问题贯穿起来,学生在思考这些问题的过程中,思维的发散性和缜密性都得到了一定程度的锻炼,同时也加深了对氧化还原反应的理解,了解了氧化还原反应和原电池装置之间的联系。而在实施过程中,在实验用品的选择上,我提供了多样化的实验用品,让学生可以积累到尽可能多的实验素材,获取更多的感观材料,然后从众多的材料中找出共性、规律,从而使学生的思维的有序性得到一定程度的锻炼,与此同时,对原电池的形成条件这一知识的理解也就顺理成章了。
四、教学目标设计
1.基本目标
知识与技能目标
了解原电池的形成条件;了解铜锌稀硫酸原电池的工作原理;了解原电池的形成条件。
过程与方法目标
能分析氧化还原反应与原电池之间的联系;学会根据简单的氧化还原反应设计出一套原电池,并分析其工作原理。
情感、态度、价值观目标
通过对设计出原电池装置的必要性的研究,激发学生的环保意识;通过对设计原电池装置的可行性及其实现条件的思考与交流,培养学生解决问题的意识和加强学生解决问题的能力。通过对原电池的形成条件的研究,提高归纳总结和分类处理信息的能力。
2.发展性目标
知识与技能目标
能从本质上理解原电池的形成条件和工作原理,加强对氧化还原反应和原电池原理之间的联系的理解。
过程与方法目标
能有序的思考方案设计的可行性原则,能从众多的感观材料中提取分析出共性和规律。
情感、态度、价值观目标
体会思维的快乐和思维得到实验肯定的成功的喜悦。
3.教学重点的分析与确定
本节课是学生初次接触原电池的知识,而在后面的选修模块中还会详细介绍原电池原理的不同应用,加深对原电池原理的充分理解。因此我将本节课的重点定位为:理解氧化还原反应与原电池原理之间的联系,了解原电池的形成条件和简单原电池原理的分析。
4.教学难点的分析与确定
学生此时对于氧化还原反应的知识已经有一定程度的储备,但是化学反应原理的实际应用却是第一次接触,而对于将一个氧化还原反应分为两个半反应在两个不同场所发生也十分陌生,因此我将本节课的难点定位为:原电池装置的设计。
五、教学过程设计
1.教学流程图
2.教学资源的开放性措施
本节课所选用和开发的教学资源主要体现在两个方面:
一是学生实验:本节课提供给学生探究原电池的形成条件的用品有:稀硫酸、硫酸铜溶液、酒精、锌片2个、铜片两个、镁条两根、碳棒两个、电流计、电解槽两个、导线若干。这就要求学生能用控制变量的思想将实验方案进行分类→组装实验用品进行实验→通过实验确定是否有电流产生→确定原电池的形成条件。这是一次开放性较大的实验,而我设计这一环节的目的主要是培养学生思维的有序性和严谨性。学生在这一环节若不进行有序实验,他得到的信息将会十分繁杂,规律的提取将十分困难,相反,若是进行了有序思维后进行实验,他得到的实验信息将十分有条理,规律的得出也就顺理成章了。
二是数字化的工具和媒体。在探究原电池的形成条件这一环节,在学生汇报自己的实验信息时,我选用了Excel表格来记录,再利用Excel表格的筛选功能,对信息进行重置,这样设计的主要原因是:探究原电池的形成条件这一环节的设置主要的目的是培养学生思维的有序性,但是学生本身的思维水平参差不齐,有一部分学生并不能做到有序实验,因此他们在规律的得出上存在一定的障碍,而我用Excel表格处理的方法可使他们无序的实验信息变得有序,从而实现帮助他们得出实验结论这一目的。
3.问题情境的开放性措施
整节课是围绕着化学能直接转变成电能的装置这一核心用几个问题贯穿而成,我认为在本节课中开放性较大的问题情境有:
问题
设计的目的和作用
①我们能不能利用某一类型的反应,将化学能直接转变成电能?如果可以,该反应是属于什么类型的反应?
迅速复习巩固各种基本反应类型的特点,强化对氧化还原反应实质的认识,体现新课程理念中“螺旋式上升”这一特点。
②以Zn+2H+=Zn2++H2↑为例分析,如何能检测到反应中是否有电流产生?请设计一套简易装置来验证你的猜想。
让学生初步认识原电池中,氧化还原反应被分成两个半反应在两个不同场所中发生,为后面的原电池原理的研究打下基础,通过对装置的设计,培养学生解决问题的能力。
③电极材料除了锌、铜可否是别的材料?反应液除了稀硫酸可否是别的液体?设计实验方案探究原电池的形成条件。
用控制变量的思想,让学生自行安排实验的顺序,让学生体会到有序思维的优越性
④以锌、铜、稀硫酸原电池为例,分析电池的正负极,并分析两极上可能发生的变化。
让学生根据实验现象分析原电池的原理,强化对原电池中,氧化还原反应被分成两个半反应在两个不同场所中发生的理解,使学生感受知识从感性到理性的提升。
4.学生活动的开放性措施
本节课在学生活动的安排上,主要包括理论探究(上表问题②)和实验探究(上表问题③)两个部分,有一定的开放程度,能充分调动学生的探究欲望发挥其积极性,让知识的生成变成学生自发自觉的一种行为。在理论探究活动中,有些学生可综合考虑各方面因素,得出正确的结论,而有些同学考虑并不全面,设计的装置图或多或少有些缺憾;在实验探究中,有的同学能很好地运用控制变量的思想,进行方案设计后进行实验,获得较多的有序的实验信息,规律的得出相对轻松,而有一部分同学动手比动脑快,需要一定的提示才能获得规律,在这两种探究活动中,体现出了学生的个体差异。
5.教学进程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
情境引入
【讲述】2008年年初的雪灾中,大雪阻碍了交通,造成煤供应不上,使得许多火力发电厂的供电能力大大降低。因此造成了许多南方省市的大面积停电,给国家带来了巨大的经济损失。没有了电,人民的生活也很不方便。由于原料来源丰富,建厂占地面积小,成本和技术要求都比较低,火力发电目前在我国的电力结构中居首位,占了总电量的80%以上。那么,储存在煤中的化学能是如何转变成电能的呢?
【展示】火力发电的工作原理示意图
【提问】根据图示分析其中发生的能量形式的转换。
【讲述】从储存在煤中的化学能到最终转变成电能,经历了多个环节,每一个环节的转化,能量都不可能是100%利用的,那么必将造成大量能源的损耗,实际上目前我国火力发电中,能源的利用率仅为30%~40%。而且,煤作为一种不可再生资源,终将会有用完的一天,因此我们不得不思考以下问题:
1.能不能找到一类物质来代替煤发电?
2.能不能减少中间的能量转化环节而将化学能直接变为电能?
分析火力发电的过程中的能量形式的转换。
化学能转变为热能;
热能转变成机械能;
机械能转变成电能;
进入情境,激发兴趣和思考
创设问题情境,激发兴趣
从生活情境引入,说明设计一套从化学能转化成电能的装置的必要性
原电池装置的设计
【提问】我们能不能利用某一类型的反应,将化学能直接转变成电能?如果可以,该反应是属于什么类型的反应?
【观察学生反应情况可适当予以提示】
1.电流的实质是什么?
2.我们已经学过那些类型的化学反应?这些反应类型的特点是什么?
3.哪种类型的反应最有可能实现将化学能转变成电能的设想?
思考、交流后回答:要想产生电能,需要有电流产生,而电流的实质是带电粒子的定向移动,我们所学过的反应中,只有氧化还原反应具备这一特征,即电子从还原剂转移至氧化剂。
加强氧化还原反应与原电池原理之间的联系,让学生深刻理解氧化还原反应是原电池形成的前提条件这一事实。实现对设计一套从化学能转化成电能的装置的可行性的研究
【演示实验】锌粉与稀硫酸反应
【提问】是否观察到电流产生?为什么?
【提问】通过同学们刚才的分析,我们知道化学能转化成电能则一定有电流产生,而刚才的实验中我们并没有观察到电流的产生,那么我们如何检测反应中是否有电流产生呢?请以反应Zn+2H+=Zn2++H2↑为例分析,设计一套实验装置,来验证你的猜想。并用实验证明之。
【板书】化学能与电能
一、原电池
1.定义:将化学能转变成电能的装置。
观察现象:有无色气体产生;没有观察到电流产生,因为没有外电路,没有电流计。
思考、交流后画出装置简图;用实验验证是否有电流产生。汇报实验信息。
生1:实验装置
实验现象:无电流产生
生2:实验装置
实验现象:无电流产生
生3:实验装置
实验现象:有电流产生生4:实验装置:
实验现象:有电流产生
让学生更深刻理解原电池将氧化还原反应分为氧化反应和还原反应在两个不同场所反应发生
原电池形成条件的探究
【讲述】通过实验我们知道铜-锌-稀硫酸可以形成原电池,但是刚才大家所设计的装置中,不是所有的装置都产生了电流,这说明原电池的形成需要一定的条件,请大家分析刚才的几个装置图,找出原电池的形成必须满足哪些条件?
分析,交流后回答:
(1)形成闭合回路。
进行阶段性总结,让学生对充分认识到原电池装置的基本要素之一:形成闭合回路,对后面探究原电池形成的其他条件时的实验起指导作用,节约试验时间。
【板书】2.形成条件
(1)形成闭合回路
笔记
【提问】电极材料除了锌、铜可否是别的材料?反应液除了稀硫酸可否是别的液体?设计实验方案探究原电池形成的其他条件。
【用excel表格记录学生汇报的实验信息,提问选择该实验顺序的理由】
实验
整理记录,汇报
培养学生思维的有序性及实验能力和口头表达能力
【根据学生要求用excel表格筛选功能整理实验信息】
【提问】对刚才产生电流和没有产生电流的实验装置进行分析,并总结出原电池的形成条件?
【板书】
(2)有自发发生的氧化还原反应
(3)有两种活泼性不同的金属做电极;
(4)有电解质溶液。
根据实验信息的汇总总结原电池形成的其他条件:
(2)有自发发生的氧化还原反应
(3)有两种活泼性不同的金属做电极;
(4)有电解质溶液。
根据试验信息总结出共性、规律,加强对原电池形成条件的认识,培养学生的信息处理能力
原电池的工作原理分析
【提问】我们已经设计出了一套完整的原电池装置,成功的实现了化学能直接向电能的转变,那么原电池是如何实现这一转变的呢?以写出Zn-Cu-稀硫酸原电池为例分析电池的正负极,并分析两极上可能发生的化学变化,说明是氧化反应还是还原反应,并尝试写出两极上的电极反应式。
【板书】
3.工作原理
负极 Zn Zn-2e-=Zn2+ 氧化反应
正极 Cu 2H++2e-=H2↑ 还原反应
分析
交流
写电极反应方程式
笔记
提高学生分析问题的能力和逻辑思维能力
反馈练习
分析下列原电池装置中,正极上可能出现的现象。
分析后回答:碳棒上附着一层红色物质。
课堂信息反馈,作为学习效果评价的一个方面。
课后思考
【作业】原电池装置的被设计出来给我们的生活带来了巨大的便利,我们生活中的各种化学电源(干电池、充电电池等)都是以原电池装置为雏形的,那么从简单的原电池到各种各样的化学电源,我们还有多远的路要走呢?请大家选择一种自己感兴趣的化学电源,查阅相关资料,了解其化学原理。
查阅资料,了解一种或多种原电池的化学原理
进一步强化对原电池原理的认识;从知识的实用性出发,激发学习兴趣;为下一节课化学电源做准备。
六、教学评价设计
1.学生学习效果评价
根据课堂实时反馈和学案完成情况我统计和分析了学生的学习效果:(1)从知识层面上,都了解了原电池与氧化还原反应之间的关系,认可原电池的形成条件,会判断简单原电池的正负极,书写相应的电极反应式,一小部分同学了解了有关盐桥的简单知识。(2)从过程与方法层面,所有同学都能根据装置图进行验证性实验,得出相关实验信息,并详细记录,一部分同学能有条理的设计出相应的实验方案,进行验证,分析试验信息,得出规律。
2.教师教学效果评价
在本节课中,我通过设计原电池这一装置的可行性研究这一环节,为基础较好的同学搭建一个较好的平台,实现学科内以及学科间知识的综合以及对氧化还原反应相关知识的提升,而同时也复习了各种基本反应类型特别是氧化还原反应的特征;通过设置原电池装置的设计这一环节,实现不同层次学生之间的相互交流和合作,让基础较好的同学在设计过程中充分体会到思维的快乐和成功的体验,而基础较差同学也可在其他同学的知道和启发下进行思维与理解。而通过设计原电池形成条件探究这一环节,基础好的同学可通过有序思维,用控制变量的思想指导自己的实验,从而快速得出实验结论,而让基础较差同学积累较多的实验现象这样的直观素材,并在此基础上尝试找出共性,与此同时同时也通过“你是如何决定选取这些材料进行实验的?”这一问题的启发,实现对思维的有序性的培养。
七、教学反思
本节课的内容始终围绕着化学转变成电能这一核心问题展开,与以往的教学设计相比,更注重氧化还原反应与原电池原理之间的联系,让学生更深刻认识到原电池是氧化还原反应知识的应用,真正体现了对氧化还原反应这一主干知识的理解的螺旋式上升,符合新课程理念。起初,有的老师表示这节课的有些环节对于高一学生来说有些难,比如装置的设计环节,可能对学生来说就是一个障碍,但是根据实施情况来看,还是有一部分学生能够综合考虑各方面因素,设计出合适的装置,而其他的同学也能理解这种被设计出来的装置,也实现了不同层次的学生的不同程度的发展,让不同层次的学生得到不同程度的发展也是这节课的特点之一。经过这节课,我更加相信学生的潜力是无穷的,我们不能因为教学大纲的条条框框就限制了学生思维的发展,而应该利用不同的课型来给他们更多的锻炼机会。
但是遗憾的是如果我们在某些环节上过多的给学生探究的机会的话往往就会造成学时的不够,在这节课实施的过程中,我曾几次精简教案,都发现完很难在40分钟之内完成,因此如果时间更充裕一些,我想完成效果会更好一些。
必修2第二章化学反应与能量
第二节化学能与电能
一.教材分析
原电池原理是中学化学重要基本理论之一,从能量转换角度看,本节课程内容是对前一节课中“一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量……能量也是守恒的;化学能是能量的一种形式,可以转化为其他形式的能量,如热能和电能等”论述的丰富和完善。
从反应物之间电子转移的角度看,原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用;从思维角度看,“将化学能直接转化为电能”的思想,是对火力发电的原理“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。
二.教学目标
1.知识与技能目标:
(1)知道原电池是一种化学能转化为电能的装置,知道原电池的本质是氧化还原反应。
(2)掌握原电池的组成条件,会判断正负极,会判断电流、电子、溶液中离子流动的方向。会书写铜锌原电池的电极反应式。
(3)能用日常生活中的材料制作简易水果电池。
(4)能举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。初步认识传统干电池、二次电池及常见的新型电池。
2.过程与方法目标:
(1)通过分析火力发电的原理及利弊,建立“将化学能直接转化为电能”的新思路,通过对氧化还原反应的本质的分析,提出实现新思路的各种推测和猜想等,培养创新思维能力。
(2)通过实验2-4(改进)的层层推进,培养学生在实验中观察现象、分析现象解决问题的能力,从而自己归纳、概括形成“原电池”的概念,并根据已有电学知识生成跟原电池相关的概念(正负极、离子移动方向判断等)。
(3)通过科学探究,让学生根据实验2-4的已有知识设计实验,并初步学会控制实验条件的方法。
(4)通过思考与交流,让学生学会联系实验和已有知识,学会用比较归纳的方法认识事物的本质特征。
(5)利用氧化还原反应的知识分析常见化学电源,学会用基本理论指导实际应用。
3.情感态度与价值观目标
(1)通过科学探究和实践活动——水果电池的制作,体验科学探索的乐趣。
(2)通过化学电源的发展和新型化学电源开发利用的介绍,让学生体会化学的实用性和创造性,通过认识化学电源可能会引起的环境问题,初步形成较为客观、正确的能源观。
三.教学重点:
初步认识原电池概念、原理、构成及应用。认识化学能转化为电能对现代化的重要意义。
四.教学难点:
通过对原电池实验的探究、引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。
五.教学主线:(第一课时)
六.教学流程:
【引导】经过上节课的学习,我们知道了化学反应的能量变化通常表现为热量的变化,同时了解了化学能与热能的相互转化。而电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源,化学能在什么条件下能转化为电能,又是如何转化,这是我们今天要学习的主要内容。
【过渡】通过图2-7,我们可以了解到我国目前发电总量构成中,火电仍居榜首。结合图2-8燃煤发电过程中能量是如何转化的?
【学生回答】化学能热能机械能电能
【提问】上述能量转化过程有何弊端?
【小结】环境污染,转化步骤多、损失大。
【提问】要将化学能直接转化成电能,必须要选择合适类型的化学反应。电流是电子的定向移动引起的,在前面学过的哪种反应类型有电子的转移?
【学生回答】氧化还原反应。
【过渡】要想使氧化还原反应释放的能量不通过热能直接转变为电能,就要设计一种装置,使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行,并使其间的电子转移,在一定条件下形成电流。
【学生活动】分组实验(实验2-4改进)
实验操作实验现象教师引导
①将铜片插入稀硫酸中,观察铜片表面有何变化。Cu和稀硫酸能反应吗?
②将锌片与铜片并排插入稀硫酸中,观察铜片、锌片表面有何变化。写出相应离子方程式
③将铜片和锌片用导线连接起来,再次观察铜片、锌片表面有何变化。以下问题依次展开:
①铜片表面的气泡可能是什么?
②该气体是如何产生的?
③电子从何而来,如何流动?
④该过程有电流产生吗?如何证明?
④在铜片和锌片之间连接电流表(或小灯泡)以下问题依次展开:
①这个过程实现了哪些能量之间的转化?(引出原电池的概念)
②如何判断该原电池的正负极?
③如何用式子表示正负极表面的变化过程?
④在内电路中,溶液离子的流动方向如何?
实验改进:学生分组实验可以改成“小试管+锌粒+铜棒+稀硫酸”原电池,现象更明显,而且能明显观察到铜片表面产生气泡速率的变快。
【过渡】原电池的发明实现了化学能和电能的直接转化,怎么判断一个类似的装置能否组成原电池?(能否有电流产生或使用电器能够运行)
【学生活动】P41“科学探究”,学生自行从给定的用品中选择组成原电池,画出电池装置示意图。根据小组画出的示意图进行实验,讨论哪些装置可以形成原电池。(使学生学会控制实验条件的方法,探究原电池的组成条件)
实验用品:锌片、铜片、铁片、石墨电极各两套,导线、金属夹、灵敏电流表、果汁、酒精、250mL烧杯。
【讲解】根据学生实验结果Cu-Zn、Cu-Fe、Cu-C、Cu-Cu、Zn-Fe、Zn-C、Zn-Zn、Fe-C、Fe-Fe、C-C等可能组合进行分析,得出可形成原电池的装置。
【思考与交流】通过以上实验,原电池应由哪几部分构成,各起什么作用?构成一个原电池需要哪些条件?
【小结】原电池应由有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极;电解质溶液作反应介质,提供离子移动;导线,使两极相连形成闭合电路。
【课外作业】
1.制作水果电池,并画出水果电池的构造示意图,下节课作交流展示。
2.从课本、商场、网上等了解化学电源的发展,了解干电池、充电电池、燃料电池的组成、工作原理,使用中应注意的问题。下载相关图片、录像、制作简单的演示文稿。以备下节课交流。
第二课时:
教学流程:
【引导】将上节课介绍的原电池真正应用到生活中是很不方便的,但是真正要改造成化学电源给予应用也经历了漫长的时间。今天我们一起来了解一下几种有代表性的化学电源。
【展示】一粒锌锰电池
【投影】图2-11(省去电子转移方向)
【提问】①图片中几种物质的作用;②电子移动方向;③负极电极方程式
【学生回答】
【思考与交流】P42“思考与交流”,分析锌锰电池为何失效,如何改进?
【过渡】锌锰电池、碱性锌锰电池的最大弊端是什么?(一次电池,电池垃圾,引出二次电池)
【投影】图2-12(略去正负极的标注)
【提问】①图片中几种物质的作用;②电子移动方向
【学生回答】
【过渡】现代社会对耗电量高的便携式电器需求量越来越大,因此对封闭式体积小的充电电池更加青睐。
【投影】展示一系列新型充电电池,包括镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池
【讲解】每种电池优势
【过渡】燃料燃烧的本质也是氧化还原反应,但是直接燃烧转化成的热能再转化成电能时转化率不高,燃料电池的面世正是解决了这个问题。
【投影】图2-15(略去电子移动方向、正负极标注和H+移动方向)
【提问】①判断正负极;②电子移动方向;③负极电极方程式;④H+移动方向;⑤该电池总反应;⑥与干电池或蓄电池的不同之处
【小结】化学电源的发展历程和发展趋势。
第二课时:发展中的化学电源
【教师】请同学们展示你们制作的水果电池,并分组讨论,推出最优秀的作品。
【学生】交流与展示自己作品,并讲解制作过程。
【教师】原电池转化成技术产品就是化学电源,最早使用的化学电池是干电池。下面请我们的同学展示有关三种化学电源工作原理的演示文稿。并讲解。
【学生】交流与展示。(①干电池:锌锰电池的组成、工作原理,使用过程中应注意的问题。②充电电池:铅蓄电池、镍镉电池、锂电池的组成、工作原理,使用过程中应注意的问题。③燃料电池:氢氧燃料电池的组成、工作原理,使用过程中应注意的问题。)
【教师】组织学生讨论:
1.为什么要回收废电池?废电池如何处理?
2.为什么说燃料电池是绿色能源?
文章来源:http://m.jab88.com/j/104716.html
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