资源简介

第一节 化学反应与能量变化
课时2 化学反应与电能
教学设计
一、教材分析
化学反应与能量是化学学科的重要研究领域，而化学反应与电能的内容在其中占据关键地位，它不仅是对化学反应中能量转化知识的进一步深化，也是联系化学与生活、生产实际的重要桥梁，对于培养学生的化学核心素养具有重要意义。教材首先介绍了火力发电，阐述了化学能通过一系列能量转化间接转化为电能的过程，让学生了解到目前电能获取的主要方式以及其中涉及的氧化还原反应本质，为后续原电池原理的学习做铺垫。接着重点探究原电池原理，通过锌铜原电池的实验探究，引导学生观察现象、分析原理，逐步构建原电池的概念和工作原理，明确电子流向、电流方向、电极反应等关键知识点。最后，教材安排了简易电池的设计内容，让学生根据原电池形成条件进行实践操作，培养学生的创新思维和实践能力，进一步加深对原电池原理的理解和应用。
二、学情分析
在知识储备方面，学生在初中已经对化学反应中的能量变化有了初步认识，了解了一些常见的化学反应以及氧化还原反应的基本概念，但对于化学能如何转化为电能还缺乏深入理解。在思维能力上，学生具备一定的观察和分析能力，但对于较为抽象的原电池原理和电子转移过程可能理解起来存在困难。此外，学生对化学实验有着浓厚的兴趣，喜欢通过实验探究来获取知识。因此，在教学过程中，可以充分利用实验这一手段，激发学生的学习积极性，引导学生通过观察实验现象、分析实验结果来理解原电池的原理和形成条件。同时，要结合生活实际，让学生了解化学能与电能转化在生活中的广泛应用，提高学生学习化学的兴趣和动力。在教学方法的选择上，应注重引导学生自主思考、合作探究，逐步培养学生的科学思维和创新能力，帮助学生顺利掌握本节课的重点知识，突破难点内容。
三、教学目标
知识目标
1.能列举化学能转化为电能的实例，准确辨识简单原电池的正负极以及正负极上发生的化学反应类型。
2.明确原电池的概念，掌握原电池工作原理是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，知晓构成原电池的条件。
3.学会根据原电池原理设计和制作简易电池，掌握设计原电池的基本思路。
核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识火力发电和原电池等化学能转化为电能的实例，从微观角度理解原电池中电子转移、离子移动等原理。
2.证据推理与模型认知：通过实验探究和分析，建立原电池的模型，依据氧化还原反应原理推理原电池的电极反应和工作过程。
3.科学探究与创新意识：通过分组实验和讨论，探究原电池原理和形成条件，设计简易电池，培养科学探究能力和创新思维。
四、教学重点难点
1.教学重点
原电池工作原理
2.教学难点
原电池的概念及工作原理
五、教学过程
活动元一：情景引入“水”动力小车
【情景引入】众所周知，路面上行驶的大部分汽车都是通过燃油燃烧或充电的方式进行供能，那老师的小车可厉害了，既不需要燃油也不需要充电，只需要添加一些神秘液体，小车便可以动了
演示实验“水”动力小车
【思考】小车是如何动起来的？
【学生交流回答】可能发生了化学反应，将化学能转化成电能，从而带动小车转动
【过渡】接下来让我们走进化学实验室，一起探究化学能转化成电能的奥秘
实验活动6---化学能转化为电能
活动元二 模型建构——搭建“原电池”
一、电极材料的实验（学生分组实验）
1.①用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表指针是否发生偏转？
实验现象：电流表指针不发生偏转，说明锌和铜接触不能发生反应，没有电流产生。
②用导线将电流表分别与锌片、石墨棒相连接，使锌片与石墨棒接触，观察电流表指针是否发生偏转？
实验现象：电流表指针不发生偏转，说明没有电流，说明锌和石墨棒接触不能发生反应。
③实验结论：说明只有电极材料相互接触并不能产生电流。
2.（1）将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象。
注意事项：
①更换实验组之前要冲洗电极，以免由于不当操作得出错误结论；
②锌片不要一直插在稀硫酸中，避免过度消耗
实验现象：锌片逐渐溶解，锌片周围有气泡产生，锌和稀硫酸发生了反应。Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
（2）将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，再插入铜片，观察现象。
实验现象：锌片逐渐溶解，锌片周围有气泡产生，锌和稀硫酸发生了反应，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。把铜片插入稀硫酸，没有现象产生，铜和稀硫酸不反应。
③将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，再插入石墨棒，观察现象。
实验现象：锌片逐渐溶解，锌片周围有气泡产生，锌和稀硫酸发生了反应，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。把石墨棒插入稀硫酸，没有现象产生，石墨棒和稀硫酸不反应。
实验结论：说明有电极材料和电解质溶液，但是不用导线连接，也不能产生电流。
二、原电池实验（学生分组实验）
1.以Zn-Cu(稀硫酸)设计原电池，观察现象
实验现象：锌片不断溶解，电流表指针发生偏转,铜四周不断产生气泡，说明产生了电流，形成了原电池。
锌片（负极）：氧化反应 Zn-2e-=Zn2+
铜片（正极）：还原反应 2H++2e-=H2↑
2.以Zn-石墨棒(稀硫酸)设计如图原电池，观察现象
实验现象：锌片不断溶解，电流表指针发生偏转,石墨棒四周不断产生气泡，说明产生了电流，形成了原电池。
锌片（负极）：氧化反应 Zn-2e-=Zn2+
石墨棒（正极）：还原反应 2H++2e-=H2↑
3.以Zn-石墨棒(稀硫酸)设计如图原电池，观察现象
实验现象：铜片无现象，电流表指针不发生偏转,石墨棒四周无现象，说明没有产生电流，不能形成原电池。
【提问】根据我们刚刚的实验现象及已有知识，同学们能得出什么结论呢？
【交流讨论】填写导学案：
问题讨论：
1.根据以上实验，说明原电池的工作原理和构成要素，以及组装原电池的操作注意事项。
⑴原电池的工作原理:外电路中：较活泼金属材料作负极，失去电子，发生氧化反应；较不活泼金属材料作正极，得到电子，发生还原反应；电子从负极流向正极。
内电路中：电解质溶液内，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，使电流通过电解质溶液。电流从正极经外电路流向负极。
⑵原电池的构成要素
①两种活泼性不同电极.（活泼性不同的金属或一种金属和另一种非金属导体）
②电极必须插入电解质溶液 。
③能自发的发生氧化还原反应，电极用导线相连构成闭合回路。
⑶原电池注意事项：①两电极活泼型必须不同；②其中一个电极必须和电解质溶液可以发生氧化还原反应； ③电极用导线相连构成闭合回路；④注意电流表不能接反。
活动元三 模型应用---课堂练习、未来展望——电池的发展
进行课堂练习
投影展示：碱性干、锂离子电池、电动汽车
教师小结：化学电池是新能源和可再生能源的重要组成部分。科学技术的进步加速了电池技术的发展，锌锰电池、铅酸蓄电池等传统电池的性能有了明显提高；各种高效、安全、环保的新型化学电池不断涌现，其中锂离子电池和燃料电池发展较快。手机、笔记本计算机、照相机和摄像机等电器所用的电池大多为锂离子电池。
设计意图：关注与化学有关的社会热点问题，认识环境保护和资源合理开发的重要性，具有可持续发展 意识和绿色化学观念；深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系，赞赏化学对社会 发展的重大贡献。
六、课堂小结
分析“水”动力小车，总结本节课知识
七、作业设计
1.查阅我国废旧电池对环境污染的情况。
2.查阅相关资料，设计干电池回收处理方案，并对我们班成立电池回收处理小组提出建设性意见。
3.挖掘身边的物品，制作水果电池，下节课进行成果展示。
八、板书设计
第六章第一节　化学反应与能量变化
第2课时　化学反应与电能
二、原电池
1.定义：化学能转化为电能的装置
2.本质：自发的氧化还原反应，氧化反应和还原反应分别在另个不同的区域进行。
3.电极
负极（氧化反应）
正极（还原反应）
4.形成条件
①具有活泼性不同的两个电极
②具有接触电解质溶液或熔融电解质
③自发进行的氧化还原反应且电极间形成闭合回路
粒子移动方向
电子流向：负极→导线→正极
电流方向：正极→导线→负极→溶液→正极
离子流向：阳离子→正极，阴离子→负极
九、教学反思
本节课由于是分组实验，对学生的能力估计不足，怕学生不能很好地完成教学任务，所以在设计实验、探究的过程中，教师引导过多，使得探究的深度不够，学生设计的实验方案基本还是在教师的引导下完成，给学生自由探究的空间还是很不够。

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