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2019-2020年高中化學(xué)《化學(xué)能與電能》教案15 新人教版必修2 [教材分析] 初中化學(xué)從燃料的角度初步學(xué)習(xí)了“化學(xué)與能源”的一些知識(shí)，在選修模塊“化學(xué)反應(yīng)原理”中，將從科學(xué)概念的層面和定量的角度比較系統(tǒng)深入地學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)與能量。人教版高中化學(xué)必修2第二章第二節(jié)《化學(xué)能與電能》部分既是對(duì)初中化學(xué)相關(guān)內(nèi)容的提升與拓展，又為選修“化學(xué)反應(yīng)原理”奠定必要的基礎(chǔ)。 通過(guò)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化以及電能應(yīng)用的學(xué)習(xí)，學(xué)生將對(duì)化學(xué)在提高能源的利用率和開(kāi)發(fā)新能源中的作用與貢獻(xiàn)有初步認(rèn)識(shí)；通過(guò)新型化學(xué)電源開(kāi)發(fā)利用的介紹，學(xué)生會(huì)對(duì)化學(xué)的實(shí)用性和創(chuàng)造性有更多的體會(huì)；這些都會(huì)增進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)科學(xué)的興趣與情感，體會(huì)化學(xué)學(xué)習(xí)的價(jià)值。關(guān)于化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化，側(cè)重討論化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化，以及化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置──化學(xué)電池，主要考慮其應(yīng)用的廣泛性和學(xué)習(xí)的階段性。在化學(xué)電池中，通過(guò)原電池和傳統(tǒng)干電池（鋅錳電池）初步認(rèn)識(shí)化學(xué)電池的化學(xué)原理和結(jié)構(gòu)，并不要求上升為規(guī)律性的知識(shí)；通過(guò)介紹新型電池（如鋰離子電池、燃料電池等）體現(xiàn)化學(xué)電池的改進(jìn)與創(chuàng)新，初步形成科學(xué)技術(shù)的發(fā)展觀。 [教學(xué)目標(biāo)] 1.知識(shí)技能 (1)理解化學(xué)能與電能之間轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)。 (2)掌握化學(xué)能是能量的一種形式，它可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。 2.過(guò)程與方法 (1)通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力與分析思維能力。 (2)通過(guò)反應(yīng)物之間電子的轉(zhuǎn)移的探究，理解原電池的形成是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)的拓展和運(yùn)用。 (3)通過(guò)化學(xué)史實(shí)引導(dǎo)學(xué)生以問(wèn)題為中心的學(xué)習(xí)方法。學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法。加深理解實(shí)踐→認(rèn)識(shí)→再實(shí)踐→再認(rèn)識(shí)的辯證唯物主義的思維方法。 3.態(tài)度、情感與價(jià)值觀 (1)通過(guò)原電池的發(fā)明、發(fā)展史，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度。體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛與愉悅，增強(qiáng)為人類(lèi)的文明進(jìn)步學(xué)習(xí)化學(xué)的責(zé)任感和使命感。同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與投身科學(xué)追求真理的積極情感。 (2)感悟研制新型電池的重要性以及化學(xué)電源可能會(huì)引起的環(huán)境問(wèn)題，形成較為客觀、正確的能源觀，提高開(kāi)發(fā)高能清潔燃料的意識(shí)。 [教學(xué)重點(diǎn)] 初步認(rèn)識(shí)原電池概念、原理、組成及應(yīng)用。 [教學(xué)難點(diǎn)] 通過(guò)對(duì)原電池實(shí)驗(yàn)的研究，引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價(jià)值。 [教學(xué)課時(shí)] 第一課時(shí) 學(xué)習(xí)化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置——化學(xué)電池的工作原理及其組成條件。（本教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容） 第二課時(shí) 介紹發(fā)展中的化學(xué)電源，進(jìn)一步討論化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn) [教學(xué)方法] 實(shí)驗(yàn)探究法——通過(guò)實(shí)驗(yàn)，分析、討論、思考、交流、歸納、小結(jié)。 [教具準(zhǔn)備] 1.鐵絲、銅絲、鋅片、銅片、石墨棒、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，乙醇、西紅柿（或其他水果），靈敏電流計(jì)、燒杯、導(dǎo)線 2.多媒體課件 [設(shè)計(jì)理念] 基于自主學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)，結(jié)合新課程標(biāo)準(zhǔn)，高中化學(xué)教學(xué)理應(yīng)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，使全體學(xué)生積極參與教學(xué)過(guò)程，樂(lè)于探究實(shí)驗(yàn)，勤于思考。本教學(xué)設(shè)計(jì)利用教材、圖片、動(dòng)畫(huà)模擬、課外資料等教育資源，調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，以及電學(xué)、化學(xué)反應(yīng)中能量變化和氧化還原反應(yīng)等知識(shí)，對(duì)“火力發(fā)電”進(jìn)行剖析，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，使學(xué)生有機(jī)會(huì)去研究和總結(jié)“火力發(fā)電”的利與弊，實(shí)現(xiàn)從“化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能”的思維模式向“將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能”新思維模式的轉(zhuǎn)換，并且形成高效利用燃料、不浪費(fèi)能源、積極開(kāi)發(fā)高能清潔燃料的意識(shí)。一方面，通過(guò)課堂內(nèi)的實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生認(rèn)識(shí)和體會(huì)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的研究過(guò)程，理解氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移是化學(xué)電池的反應(yīng)基礎(chǔ)。另一方面，利用課堂外水果電池的制作和上網(wǎng)搜索發(fā)展中的化學(xué)電源等實(shí)踐活動(dòng)為學(xué)生提供應(yīng)用知識(shí)的空間和拓展課堂知識(shí)的機(jī)會(huì)，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，逐步形成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。 [教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)] 第一課時(shí) [引入課題] 電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛，使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱(chēng)電力。例如，小到日常生活中使用的手提電腦、手機(jī)、相機(jī)、攝像機(jī)……大到火箭上天、神州六號(hào)宇宙飛船遨游太空，這一切都依賴(lài)于電池的應(yīng)用。那么，同學(xué)們一定想知道電池的結(jié)構(gòu)、它的工作原理。電池是怎樣把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪?？今天我們用化學(xué)知識(shí)來(lái)揭開(kāi)電池這個(gè)謎。下面我們先來(lái)看看前人是如何研究電池的？ [PPT] 1.奇妙的青蛙腿——伽伐尼電流　 1780年，意大利解剖學(xué)和醫(yī)學(xué)教授伽伐尼的青蛙抽搐實(shí)驗(yàn)，展示了原電池的雛形。 (Galvani, L. 1737—1798) [思考與交流] ①青蛙腿為什么會(huì)抽搐? ②生物電是如何產(chǎn)生的? 1.伏打電池——世界上第一個(gè)電池　 1800年意大利物理學(xué)家伏特建立伏打電堆模型。伏打電堆的發(fā)明，使人們第一次有可能獲得穩(wěn)定而持續(xù)的電流，伏特電池使人類(lèi)從靜電時(shí)代走向了動(dòng)電時(shí)代。 伏打電池是實(shí)用電池的開(kāi)端。 （Volta,A.1745-1827） [思考與交流] 你能簡(jiǎn)述伏打電堆的工作原理嗎？ [過(guò)渡] 伽伐尼發(fā)現(xiàn)了生物電，伏打在此基礎(chǔ)上發(fā)明了人類(lèi)第一個(gè)直流電源——伏打電堆。下面我們?cè)谇叭搜芯康幕A(chǔ)上來(lái)探究化學(xué)能與電能之間是如何轉(zhuǎn)化的? [創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景] 火電站工作原理示意圖 [分析]火力發(fā)電體系中的各種要素。 1.電力在當(dāng)今社會(huì)的應(yīng)用和作用。 2.我國(guó)目前和未來(lái)發(fā)電總量構(gòu)成。 3.火電站工作原理分析。 4.火力發(fā)電利弊分析。 [板書(shū)]第二節(jié)化學(xué)能與電能 一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化 （一）火力發(fā)電工作原理 [思考與交流] 在怎樣的條件下可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能之間的轉(zhuǎn)變？燃燒的氧化還原反應(yīng)本質(zhì)是什么？ [板書(shū)]（二）燃燒的氧化還原反應(yīng)本質(zhì) [分析]引出本節(jié)課的中心意圖：化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)變。 氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的過(guò)程，電子轉(zhuǎn)移引起化學(xué)鍵的重新組合，伴隨著體系能量的變化。當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，化學(xué)能要經(jīng)過(guò)一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)化為電能。要使氧化還原反應(yīng)釋放的能量不通過(guò)熱能而直接轉(zhuǎn)化為電能，把可產(chǎn)生的電能以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存起來(lái)，就要設(shè)計(jì)一種裝置，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)不同的區(qū)域進(jìn)行。 [思考與交流] 1.能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，高效利用燃料、不浪費(fèi)能源、開(kāi)發(fā)出高能清潔燃料？ 2.怎樣實(shí)現(xiàn)將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)拆開(kāi)？ 3.選擇什么氧化劑和還原劑？ 4.從物理電學(xué)角度考慮如何選擇儀器、怎樣組裝？ [交流] 學(xué)生嘗試畫(huà)出裝置圖，并與同伴交流 [分組實(shí)驗(yàn)探究] 實(shí)驗(yàn)1：把一塊鋅片和銅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯里。 實(shí)驗(yàn)2：用導(dǎo)線將鋅片和銅片連接起來(lái)。 實(shí)驗(yàn)3：在導(dǎo)線中接入一個(gè)靈敏電流計(jì)。 [交流與討論]（組織學(xué)生小組討論并回答） 1、鋅和稀H2SO4直接反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？ 2、什么原因造成實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2中的現(xiàn)象的不同？ 3、銅片與稀硫酸不反應(yīng)，鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，為什么在銅片表面有氣泡產(chǎn)生？你認(rèn)為這種氣體可能是什么？鋅片和銅片上可能分別發(fā)生什么反應(yīng)？如何證明？ 4、靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏向何方？你如何解釋這一現(xiàn)象？ [板書(shū)]（三）原電池 [分析] 靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)→有電流產(chǎn)生→產(chǎn)生電能→化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置→原電池。 [板書(shū)] 1.概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫原電池。 [學(xué)與問(wèn)1] 根據(jù)你所了解的電學(xué)知識(shí)，你知道電子是怎樣流動(dòng)的嗎？ [板書(shū)] 2.原電池的工作原理 [動(dòng)畫(huà)模擬]原電池的微觀原理 [分析]當(dāng)把用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片一同浸入稀硫酸中時(shí)，由于鋅比銅活潑，容易失去電子，鋅被氧化成Zn2+而進(jìn)入溶液，電子由鋅片通過(guò)導(dǎo)線流向銅片，溶液中的H+從銅片獲得電子被還原成氫原子，氫原子再結(jié)合成氫分子從銅片上逸出。 [學(xué)與問(wèn)2] 作為電池，有正極和負(fù)極之分，你如何判定裝置中鋅片和銅片誰(shuí)是負(fù)極、誰(shuí)是正極？請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明之。 [討論與交流] 利用干電池已知的正負(fù)極和靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向?qū)φ铡? 根據(jù)金屬活動(dòng)性順序，鋅比銅活潑，Zn易失電子，變成Zn2+進(jìn)入溶液，電子則從鋅片通過(guò)導(dǎo)線定向流動(dòng)到銅片上，而電流的方向應(yīng)該與此相反，從銅片流向鋅片。實(shí)驗(yàn)中靈敏電流計(jì)指針偏向銅片，與干電池對(duì)照，說(shuō)明銅片為正極，鋅片為負(fù)極。 [啟發(fā)歸納]在原電池中，從不同角度判定電極名稱(chēng) 1.指針偏向哪一極，該極為正極，另外一極為負(fù)極。 2.從電極材料，金屬活潑性判斷。 相對(duì)活潑金屬為負(fù)極，相對(duì)不活潑金屬為正極。 [板書(shū)]3.原電池的電極名稱(chēng) 負(fù)極：電子流出（電流流入）的一極（較活潑金屬），發(fā)生氧化反應(yīng)。 正極：電子流入（電流流出）的一極（較不活潑金屬），發(fā)生還原反應(yīng)。 [板書(shū)] 4.電極反應(yīng)式與電池總反應(yīng)式 [指導(dǎo)書(shū)寫(xiě)] 負(fù)極（鋅片） Zn+2e-=Zn2+ (氧化反應(yīng)) 正極（銅片） 2H++2e-=H2↑（還原反應(yīng)） 電池總反應(yīng)式：Zn＋2H+=Zn2++H2↑ [過(guò)渡] 將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置需要什么組成條件？下面請(qǐng)同學(xué)們自己動(dòng)手進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),看誰(shuí)組裝的原電池最多？ [實(shí)驗(yàn)探究] 1.材料準(zhǔn)備：鐵絲、銅絲、鋅片、銅片、石墨棒、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，乙醇、西紅柿（或其他水果），靈敏電流計(jì)、燒杯、導(dǎo)線 2.參考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案： ①Zn-Zn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ②Cu-石墨與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ③Zn-石墨與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ④Fe-Zn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ⑤Fe-Cu與CuSO4溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ⑥Cu-Zn與CuSO4溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ⑦Cu-Zn與乙醇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ⑧Cu-Zn與一個(gè)西紅柿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ⑨Cu-Zn與兩個(gè)西紅柿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 …… [思考與交流] 比較伽伐尼電池、伏打電池和大家的探究實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)歸納原電池的組成條件？ [板書(shū)] 5.組成原電池的條件（兩極一液一連線） ①電極：有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種 是非金屬導(dǎo)體）材料作電極。 ②溶液：兩電極均同時(shí)插入電解質(zhì)溶液中。 ③導(dǎo)線：兩電極用導(dǎo)線相連，形成閉合電路。 原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。 [課后作業(yè)] 1.課外實(shí)踐活動(dòng)：利用蘋(píng)果、柑橘、檸檬等水果嘗試制作原電池。 2.上網(wǎng)查詢(xún)，發(fā)展中的化學(xué)電源種類(lèi)及應(yīng)用。 [自我評(píng)價(jià)和反思] 1.過(guò)去所學(xué)的哪些知識(shí)對(duì)你在本節(jié)課的學(xué)習(xí)有所幫助？ 2.你對(duì)原電池概念、工作原理、組成條件等知識(shí)掌握了嗎？ 3.你是如何與本組同學(xué)進(jìn)行合作的？ 4.在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中你認(rèn)為最有用的學(xué)習(xí)方法是什么？ 在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中你學(xué)到了什么？ [教學(xué)后記](méi) 附 《化學(xué)能與電能》第一課時(shí)學(xué)案 一、探究化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化 實(shí)驗(yàn)順序 金屬 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 解釋(有關(guān)化學(xué)方程式) 1.Zn、Cu分別插入稀H2SO4溶液 Zn片 Cu片 2.Zn、Cu導(dǎo)線連接后插入稀H2SO4 Zn片 Cu片 3.Zn、Cu導(dǎo)線連接后，再接靈敏電流表，插入稀H2SO4 Zn片 Cu片 靈敏電流表指針 二、探究原電池的組成條件 原電池構(gòu)成部分對(duì)比一 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 解釋(有關(guān)化學(xué)方程式) 稀硫酸 Zn 石墨 稀硫酸 Cu 石墨 靈敏電流計(jì) 原電池構(gòu)成部分對(duì)比二 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 解釋(有關(guān)化學(xué)方程式) 稀硫酸 Zn Fe 乙醇 Zn Fe 靈敏電流計(jì) 原電池構(gòu)成部分對(duì)比三 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 解釋(有關(guān)化學(xué)方程式) 稀硫酸 Zn Zn 稀硫酸 Zn Fe 靈敏電流計(jì) 原電池構(gòu)成部分對(duì)比四 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 解釋(有關(guān)化學(xué)方程式) 插在一個(gè)西紅柿中 Zn Cu 插在兩個(gè)西紅柿中 Zn Cu 靈敏電流計(jì) 三、下列裝置是否為原電池?判斷依據(jù)是什么？