高一化學教案：《化學能與電能》教學設(shè)計(3)

問題

設(shè)計的目的和作用

①我們能不能利用某一類型的反應(yīng)，將化學能直接轉(zhuǎn)變成電能？如果可以，該反應(yīng)是屬于什么類型的反應(yīng)?

迅速復(fù)習鞏固各種基本反應(yīng)類型的特點，強化對氧化還原反應(yīng)實質(zhì)的認識，體現(xiàn)新課程理念中“螺旋式上升”這一特點。

②以Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑為例分析，如何能檢測到反應(yīng)中是否有電流產(chǎn)生？請設(shè)計一套簡易裝置來驗證你的猜想。

讓學生初步認識原電池中，氧化還原反應(yīng)被分成兩個半反應(yīng)在兩個不同場所中發(fā)生，為后面的原電池原理的研究打下基礎(chǔ)，通過對裝置的設(shè)計，培養(yǎng)學生解決問題的能力。

③電極材料除了鋅、銅可否是別的材料？反應(yīng)液除了稀硫酸可否是別的液體？設(shè)計實驗方案探究原電池的形成條件。

用控制變量的思想，讓學生自行安排實驗的順序，讓學生體會到有序思維的優(yōu)越性

④以鋅、銅、稀硫酸原電池為例，分析電池的正負極，并分析兩極上可能發(fā)生的變化。

讓學生根據(jù)實驗現(xiàn)象分析原電池的原理，強化對原電池中，氧化還原反應(yīng)被分成兩個半反應(yīng)在兩個不同場所中發(fā)生的理解，使學生感受知識從感性到理性的提升。

教學環(huán)節(jié)

教師活動

學生活動

設(shè)計意圖

情境引入

【講述】2008年年初的雪災(zāi)中，大雪阻礙了交通，造成煤供應(yīng)不上，使得許多火力發(fā)電廠的供電能力大大降低。因此造成了許多南方省市的大面積停電，給國家?guī)�來了巨大的�?jīng)濟損失。沒有了電，人民的生活也很不方便。由于原料來源豐富，建廠占地面積小，成本和技術(shù)要求都比較低，火力發(fā)電目前在我國的電力結(jié)構(gòu)中居首位，占了總電量的80%以上。那么，儲存在煤中的化學能是如何轉(zhuǎn)變成電能的呢？

【展示】火力發(fā)電的工作原理示意圖

【提問】根據(jù)圖示分析其中發(fā)生的能量形式的轉(zhuǎn)換。

【講述】從儲存在煤中的化學能到最終轉(zhuǎn)變成電能，經(jīng)歷了多個環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)化，能量都不可能是100%利用的，那么必將造成大量能源的損耗，實際上目前我國火力發(fā)電中，能源的利用率僅為30%~40%。而且，煤作為一種不可再生資源，終將會有用完的一天，因此我們不得不思考以下問題：

1．能不能找到一類物質(zhì)來代替煤發(fā)電？

2．能不能減少中間的能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)而將化學能直接變?yōu)殡娔埽?/p>

分析火力發(fā)電的過程中的能量形式的轉(zhuǎn)換。

化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?/p>

熱能轉(zhuǎn)變成機械能；

機械能轉(zhuǎn)變成電能；

進入情境，激發(fā)興趣和思考

創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)興趣

從生活情境引入，說明設(shè)計一套從化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置的必要性

原電池裝置的設(shè)計

【提問】我們能不能利用某一類型的反應(yīng)，將化學能直接轉(zhuǎn)變成電能？如果可以，該反應(yīng)是屬于什么類型的反應(yīng)？

【觀察學生反應(yīng)情況可適當予以提示】

1.電流的實質(zhì)是什么？

2.我們已經(jīng)學過那些類型的化學反應(yīng)？這些反應(yīng)類型的特點是什么？

3.哪種類型的反應(yīng)最有可能實現(xiàn)將化學能轉(zhuǎn)變成電能的設(shè)想？

思考、交流后回答：要想產(chǎn)生電能，需要有電流產(chǎn)生，而電流的實質(zhì)是帶電粒子的定向移動，我們所學過的反應(yīng)中，只有氧化還原反應(yīng)具備這一特征，即電子從還原劑轉(zhuǎn)移至氧化劑。

加強氧化還原反應(yīng)與原電池原理之間的聯(lián)系，讓學生深刻理解氧化還原反應(yīng)是原電池形成的前提條件這一事實。實現(xiàn)對設(shè)計一套從化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置的可行性的研究

【演示實驗】鋅粉與稀硫酸反應(yīng)

【提問】是否觀察到電流產(chǎn)生？為什么？

【提問】通過同學們剛才的分析，我們知道化學能轉(zhuǎn)化成電能則一定有電流產(chǎn)生，而剛才的實驗中我們并沒有觀察到電流的產(chǎn)生，那么我們?nèi)绾螜z測反應(yīng)中是否有電流產(chǎn)生呢？請以反應(yīng)Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑為例分析，設(shè)計一套實驗裝置，來驗證你的猜想。并用實驗證明之。

【板書】化學能與電能

一、原電池

1．定義：將化學能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。

觀察現(xiàn)象：有無色氣體產(chǎn)生；沒有觀察到電流產(chǎn)生，因為沒有外電路，沒有電流計。

思考、交流后畫出裝置簡圖；用實驗驗證是否有電流產(chǎn)生。匯報實驗信息。

生1：實驗裝置

實驗現(xiàn)象：無電流產(chǎn)生

生2：實驗裝置

實驗現(xiàn)象：無電流產(chǎn)生

生3：實驗裝置

實驗現(xiàn)象：有電流產(chǎn)生生4：實驗裝置：

實驗現(xiàn)象：有電流產(chǎn)生

讓學生更深刻理解原電池將氧化還原反應(yīng)分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個不同場所反應(yīng)發(fā)生

原電池形成條件的探究

【講述】通過實驗我們知道銅-鋅-稀硫酸可以形成原電池，但是剛才大家所設(shè)計的裝置中，不是所有的裝置都產(chǎn)生了電流，這說明原電池的形成需要一定的條件，請大家分析剛才的幾個裝置圖，找出原電池的形成必須滿足哪些條件？

分析，交流后回答：

(1)形成閉合回路。

進行階段性總結(jié)，讓學生對充分認識到原電池裝置的基本要素之一：形成閉合回路，對后面探究原電池形成的其他條件時的實驗起指導(dǎo)作用，節(jié)約試驗時間。

【板書】2.形成條件

(1)形成閉合回路

筆記

【提問】電極材料除了鋅、銅可否是別的材料？反應(yīng)液除了稀硫酸可否是別的液體？設(shè)計實驗方案探究原電池形成的其他條件。

【用excel表格記錄學生匯報的實驗信息，提問選擇該實驗順序的理由】

實驗

整理記錄，匯報

培養(yǎng)學生思維的有序性及實驗?zāi)芰�和口頭表達能力

【根據(jù)學生要求用excel表格篩選功能整理實驗信息】

【提問】對剛才產(chǎn)生電流和沒有產(chǎn)生電流的實驗裝置進行分析，并總結(jié)出原電池的形成條件？

【板書】

(2)有自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)

(3)有兩種活潑性不同的金屬做電極；

(4)有電解質(zhì)溶液。

根據(jù)實驗信息的匯總總結(jié)原電池形成的其他條件：

(2)有自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)

(3)有兩種活潑性不同的金屬做電極；

(4)有電解質(zhì)溶液。

根據(jù)試驗信息總結(jié)出共性、規(guī)律，加強對原電池形成條件的認識，培養(yǎng)學生的信息處理能力

原電池的工作原理分析

【提問】我們已經(jīng)設(shè)計出了一套完整的原電池裝置，成功的實現(xiàn)了化學能直接向電能的轉(zhuǎn)變，那么原電池是如何實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的呢？以寫出Zn-Cu-稀硫酸原電池為例分析電池的正負極，并分析兩極上可能發(fā)生的化學變化，說明是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)，并嘗試寫出兩極上的電極反應(yīng)式。

【板書】

3．工作原理

負極  Zn  Zn-2e^-=Zn²⁺   氧化反應(yīng)

正極  Cu  2H⁺+2e^-=H₂↑ 還原反應(yīng)

分析

交流

寫電極反應(yīng)方程式

筆記

提高學生分析問題的能力和邏輯思維能力

反饋練習

分析下列原電池裝置中，正極上可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。

分析后回答：碳棒上附著一層紅色物質(zhì)。

課堂信息反饋，作為學習效果評價的一個方面。

課后思考

【作業(yè)】原電池裝置的被設(shè)計出來給我們的生活帶來了巨大的便利，我們生活中的各種化學電源（干電池、充電電池等）都是以原電池裝置為雛形的，那么從簡單的原電池到各種各樣的化學電源，我們還有多遠的路要走呢？請大家選擇一種自己感興趣的化學電源，查閱相關(guān)資料，了解其化學原理。

查閱資料，了解一種或多種原電池的化學原理

進一步強化對原電池原理的認識；從知識的實用性出發(fā)，激發(fā)學習興趣；為下一節(jié)課化學電源做準備。