资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 化学 年级 高一 学期 春季
课题 第六章 ：化学反应与能量 第一节：化学反应与电能
教科书 书 名：化学必修第二册 出版社：人民教育出版社
课程标准要求
1. 认识化学能与电能相互转化的实际意义及重要应用，了解原电池及常见化学电源的工作原理。 2. 能分析解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 3. 教学中应创设真实情境，组织学生开展基于能量利用需求选择反应、设计能量转化路径和装置等活动，形成合理利用化学反应中的能量变化的意识和思路，提升“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养。
教材分析
本课时是教材第六章第一节第二课时内容，关于化学反应与电能主要介绍电能是化学反应中能量变化的另一种形式，对于化学反应中的电能，教材主要介绍原电池原理及应用---化学电池。通过原电池实验现象与普通反应现象进行对照，引导学生分析原电池电极上发生的化学反应的特殊性，介绍了原电池的正、负电极上的电子得失和电路中电子移动的方向。在此基础上，教材还设计了让学生设计简易原电池的探究活动，从而让学生再次体会形成原电池的条件。接着教材介绍了根据原电池原理设计的几款电池，如锌锰干电池（一次电池）、铅蓄电池（二次电池）等。最后，教材还以“科学.技术.社会”的形式介绍了发展中的燃料电池、以“研究与实践”的形式让学生了解车用能源。
学情分析
高一的学生好奇心强，求知欲望强烈，对未知世界有着较强的探索欲望。原电池装置 与原理既是教学重点，又是难点，建议采取师生合作，实验演示的方式，有目的、分层次 地引导学生观察相应的实验现象。学生在生活中也了解了一些常用的电池，如手机锂电池， 车载铅蓄电池及氢氧燃料电池等，可以结合这些进行引导和拓展，使学生接受起来更容易。
教学目标
从氧化还原反应的角度初步认识原电池装置和工作原理，体会化学能到电能的直接转化，提高模型认知能力，学习科学探究方法。 通过多种渠道了解人类对化学反应中能量的利用情况，了解各类电池在生产、生活实 际中的应用，能够举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。体会研制新型电池 的重要性，感受化学学科的社会价值。
教学重难点
教学重点： 原电池的工作原理。 教学难点： 常见的化学电池。 简易电池的设计与制作。 原电池的应用。
教学流程
教学过程
【环节一】体验原电池 教师活动学生活动设计意图【引入】本节课的主要内容有原电池的工作原理、原电池的构成要素、结构和性能各异的化学电池。首先我们来欣赏几幅图片。冰箱、手机、多彩变幻的霓虹灯让我们的生活变得舒适、方便、精彩无限。我们的生活很难离开电，那电是从哪儿来的？ 【讲述】通过教材图6-5 2015年我国电力生产量构成图 可以看出，我们日常使用的电能主要来自火力发电。火力发电是通过化石燃料（如煤炭）燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽，以推动蒸汽轮机带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧 氧化还原反应是关键。 【提问】我们知道事物的发展时双向的，有利也有弊。 这样转化的过程中存在哪些弊端呢？ 煤炭是不可再生资源，会造成能源危机，2、煤炭燃烧会产生污染性气体，3、转化环节多，能量损耗大，能量的利用率低。 那么，我们能不能使氧化还原反应释放的能量直接转化为电能呢？带着这个问题我们一起走进今天的探究之旅 。 【引入新课】 【播放视频】：播放自制电动玩具汽车视频 【过渡】我们观察到原本不会动的玩具汽车当插入一种神秘的液体后会跑动起来，神秘的液体，能产生电的盒子，跑动的玩具车，这里边的奥秘究竟是什么？学完本节课我们将会解开其中的奥秘。 一、体验原电池 【揭秘一】拆装电池，观察内部结构，进行装置转换。 【实验探究】 【实验过程】展示准备的稀硫酸、锌片、铜片、电流计、导线。 （1）将锌片和铜片插入盛稀硫酸的烧杯中，观察现象； 【思考与讨论】上述反应过程中有电子转移吗？电子转移形成电流了吗？ 【揭秘一】可以看到，当锌片与铜片插入稀硫酸时，锌片上有气泡产生，铜片上无气泡产生；这个反应中有电子转移吗？电子转移之后是否形成电流了呢？...锌和稀硫酸发生反应，锌失电子变成锌离子，硫酸电离的氢离子在锌片上得电子变成氢气析出，得电子和失电子都是在锌片上进行，铜片上并没有发生任何反应，所以在这个过程中发生了氧化还原反应，有电子的转移，但是并没有形成电流。 【实验探究】 用导线连接锌片和铜片，观察比较导线连接前后的现象。 【思考与讨论】用导线连接之后，为什么铜片上产生气泡？连接后电子的转移形成电流了吗？ 【动画展示】原电池工作原理动画 【揭秘二】上述实验中，当插入稀硫酸的锌片和铜片用导线连接时，由于锌比铜活泼，与稀硫酸作用容易失去电子，被氧化成锌离子进入溶液。电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的氢离子从铜片上获得电子，被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上放出。所以我们观察到铜片上有气泡产生。上述实验和分析表明，通过特定的装置，使氧化反应与还原反应分别在两个不同的区域进行。可以使氧化还原反应中转移的电子通过导体发生定向移动形成电流，从而实现化学能向电能的转化。 原电池：把化学能转化为电能的装置。 【实验探究】 如教材图6-6所示，用导线在锌片和铜片间串联一个电流表，观察指针是否偏转，如何偏转？ 【思考与讨论】串联电流表后，电流表指针偏转，说明导线中有电流通过。并且偏向铜，那实验中电流表的指针为什么偏向铜？ 【讲述】 电流表指针偏转的方向是电子定向移动的方向，在原电池中，电子流出的一极是负极。如锌片，电子流入的一极是正极，如铜片。 【过渡】那我们还可以通过哪些方式来判断原电池的正负极呢？ 【讲述】除了根据电子的流向，还可以根据反应类型，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。也可以根据 电极材料，电极现象，离子移动方向等方法判断。 观看图片，思考问题 了解火力发电、风能发电等。 火力发电的能量转化过程：化学能→热能→机械能→电能。 思考化学能能否直接转化为电能。 观看实验视频 观察实验、记录实验现象、分析原因。思考、交流。 根据所观察的实验现象，分析、交流、总结、回答问题。 观察实验、记录实验现象、分析原因。思考、交流。 根据所观察的实验现象，分析、交流、总结、回答问题。 建立原电池工作原理的模型。 思考问题 观察实验、记录实验现象、分析原因。思考、交流。 结合演示实验实物装置图，画出简单的示意图。 通过熟悉的生活情境引发学生的兴趣。 通过火力发电的能量转化过程使学生进入问题情景。 通过电动汽车情境激发学生的学习兴趣。 加强学生对观察记录的实验信息进行加工并获得理论的分析推理能力。 结合实验现象和解释，推理出锌、铜、硫酸原电池的电极反应、电子流向、电解质溶液中的离子移动和能量的转化，再根据问题引导推理出一般原电池的原理。 培养学生的归纳能力。 【环节二】设计原电池教师活动学生活动设计意图【过渡】接下来请同学们根据原电池原理设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。实验用品主要有水果柑橘或柠檬等，食盐水、无水乙醇、滤纸、铜片、铁片，铝片等金属片、石墨棒、导线。电流表、小型用电器等，请同学们根据实验原理分组进行实验方案的设计. 二、设计原电池 【实验方案】 小组方 案电极材料水果种类 或电解质电流/ 小组一①②③小组二①②小组三①②③
【实验探究】 【实验成果展示】 【问题与讨论】 在水果电池中，水果的作用是什么？ 2、通过比较不同材料做电极的简易电池，你是否发现电极材料的选择有一些值得注意的问题？ 3、在以上实验中，电池不可缺的构成部分有哪些？【讲述】 通过同学们的实验探究，可总结出原电池的构成要素可以从原理维度和装置维度两方面思考，原理维度自发进行的氧化还原反应，装置维度一电极材料，二电解质溶液或熔融态的电解质做离子导体，三构成闭合回路。小车之所以能够跑起来就是因为原电池的负极材料锌和电解质溶液稀硫酸自发发生氧化还原反应，锌、铜作电极材料，神秘液体稀硫酸作电解质溶液，用导线连接构成闭合回路形成原电池。 进行简易电池的设计与制作。 小组合作，完成实验方案的设计。 实验成果展示 观察实验、记录实验现象、分析原因。思考、交流。 强化学生能依据探究目的进行简单实验方案的设计。 通过简易电池的设计与制作，锻炼了学生简单设计和动手操作的能力。 【环节三】应用原电池教师活动学生活动设计意图【过渡】电池的发展史也是人类文明的进步史，接下来，请同学们欣赏一段视频，了解化学电池的进化史 。 【回望历史】 【视频播放】电池200年进化史 【过渡】根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，以满足不同的用电需要。 三、应用原电池 1.一次电池：放电之后不能充电的电池。（内部氧化还原反应无法逆向进行） 负极（锌筒）：Zn – 2e- =Zn2+ 氧化反应 正极（石墨棒）：MnO2 得电子 还原反应 锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。 2.二次电池 有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。这种充电电池属于二次电池。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅酸蓄电池。 【展望未来】 燃料电池是一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。当以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳。与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用。燃料电池的供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领城有广阔的应用前景。 【小结】 本节课我们主要学习了化学反应与电能的知识，知道原电池是一种将化学能转变为电能的装置。一起探究了原电池的工作原理、原电池的构成要素并了解了结构和性能各异的化学电池及发展前景。希望同学们通过自己的学习，将来可以研发出更多的新型电池，造福人类。 【学习评价】1.2.3 【研究与实践】 1.通过网络、书籍等渠道调查，了解不同类型电池的性能、构成、特点、应用范围及发展历史，选二到三类列表比较，并结合其发展的前景，谈谈你对研发新型电池意义的理解。 2.实践作业——家庭小实验，请同学们设计和制作可以让小车跑的更快的电池，体会原电池的构成要素。 观看视频，了解电池的进化史。 认真聆听教师讲述，明白电池的发展和研究新型高能电池的意义。 认真聆听教师讲述，思考研究新型高能电池的意义。 课后查阅资料，了解一种或多种化学电源的工作原理。 通过教师讲述，使学生明白电池的发展和研究新型高能电池的意义，激发学生热爱化学、研究化学的热情，增强社会责任感。 有利于高一学生将个人兴趣于国家和社会需要建立联系，确定未来职业方向。
【板书设计】【板书】 一、原电池 1．概念：原电池是将化学能转化为电能的装置。 2．原理： 负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应） 正极：2H++2e-=H2↑ （还原反应） 总：Zn+2H+=Zn2++ H2↑ 3.构成要素：

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