必修 第二册第一节 化学反应与能量变化教案

这是一份必修 第二册第一节 化学反应与能量变化教案，共5页。教案主要包含了教材分析，课标要求，教学目标及重难点，教学方法，教学过程，教学反思等内容，欢迎下载使用。
本节课是以人教版教材《化学必修 2》第六章第一节“化学反应与能量变化”中的第二课时“化学反应与电能”为教学内容进行设计的。本节是电化学基础知识，也是本章关键内容。融合了氧化还原反应、能量转换、原电池原理应用、电解质溶液、金属活泼性和物理中电学等知识等，综合性较强。学好本节内容有利于学生形成一个将氧化还原反应、能量转换、元素化合物知识、电解质溶液，金属腐蚀和防护、等知识联络起来知识网络，又对选修中“电解池”内容进行铺垫，起到承上启下的作用。本节学习对培养学生从实践到理论，又从理论到实践认知规律提升有很大作用，原电池在实际生活、工农业生产、科学研究中应用十分广泛，所以学好本节知识，含有比较关键理论意义和现实意义。
教材中安排了【实验 6-3】、实验活动 6，引导学生通过观察、比较、分析，从而得到原电池的构成条件，同时凸显对学生实验能力的培养。新课标对本节课的要求是：注重从生活经验和已有知识出发，联系日常生活中常见的各种电池，通过对实验现象的观察和分析，帮助学生更好地理解和掌握本节知识。本节课知识的理论性比较强，涉及的化学原理与学生经验的联系较弱，需要学生通过动手探究原电池的反应原理，运用已有的知识认识和理解本节核心知识，使学生的知识结构得到重建，并让学生感受从理论到实践的应用以及化学与生活的紧密联系。
二、课标要求
1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
2.能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。
3.能从物质及能量变化的角度评价燃料的使用价值。能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。
三、教学目标及重难点
1.学生通过实验探究认识原电池的工作原理和构成条件，初步形成原电池概念。能够写出电极反应式和电池反应方程式。
2.学生通过对化学能转化为电能的学习，体验科学探究的过程，理解科学探究的意义，理解科学探究的基本过程和方法，初步养成科学探究的能力。
3.能对自己探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习化学的能力。
4.学生通过探究化学能转化为电能的奥秘，提高学习化学的兴趣和热情，体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题，逐步形成正确的能源观。
教学重难点：
通过动手探究原电池的反应原理，运用已有的知识认识和理解本节核心知识，使学生的知识结构得到重建，并让学生感受从理论到实践的应用以及化学与生活的紧密联系。
四、教学方法
基于本节课的教学目标、教学重难点以及学生的学习情况，确定了本节课的教学方法：即以认知—发现学习理论为基础，采取情景激学法、探究实验促学法、分析推理和比较归纳法以及多媒体辅助手段等。
五、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
课堂导入
北京冬奥会作为我国在提出“碳达峰、碳中和”目标后的首个世界级体育盛会，其最大的特色之一就是“绿色环保”，这其中科技的作用功不可没。会上多项新型技术突破不仅吸引了各行各业的关注，更向世界展示了一个有责任、有担当的大国形象。作为科技迷的小明，也对本次冬奥会“黑科技”之一——氢氧燃料电车产生了浓厚的兴趣，可是让正读初三的他疑惑的是，氢气和氧气在火炬中可以燃烧，为什么在电车中，没有点燃的条件仍然可以发生反应，甚至产生电流推动客车运行呢？作为学长学姐的你们，可以用所学的知识帮助小明解决疑惑吗？
创设融入生活的真实情境，激发学生的探究兴趣。
任务一：选择能量的转化形式
小明同学通过查阅资料，将氢气内燃机与氢氧燃料电池的不同绘制成表格，请阅读下面的资料，解答他的几条疑问。给出资料卡片 1，让学生思考下列问题：
1.同样都是对 H2化学能的利用，两种设备哪种更优？
2.对于 2H2+O2 = 2H2O反应，为什么可以形成电流？（提示 1：物理中，电荷的定向移动形成电流。）
（提示 2：请同学们画出单线桥，从氧化还原的角度分析原因。）
3.对于同一个反应，为什么前者没有直接形成电流，而后者却直接形成了？小明同学跃跃欲试，想把刚学过的两个反应设计成电池：
①Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
②2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O
请你帮他判断。
1.体会能量的不同转化形式；
2.明确原电池的设计前提：需要自发进行的氧化还原反应；
3.猜想造成两种能量转化方式的原因，明确对于原电池装置需要得失电子的两个场所。
4.初步建立原电池思维模型。分析反应类型，结合思维模板选择能被设计成电池的反应。
通 过 对比氢气内燃机和氢氧燃料电池的不同，体会氢气和氧气反应被设计成电池的原因，体会对于同一种能量，有不同的利用方式，可以进行选择。通 过 对思维模板的应用选择合适的反应。
任务二：探究能量的转化装置
请根据给出的药品和仪器，将Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑设计可以产生电流的装置，实验时要注意观察和记录实验现象，尝试画出装置图并解释原因。
实验药品：锌片×2、铜片、石墨、塑料吸管、乙醇、1ml/L稀硫酸实验仪器：导线、电流表、塑料槽、洗瓶
【资料卡片 2】
①电流表指针偏转方向与电子流动方向一致
②溶液中的电阻远远大于导线中的电阻请学生上台展示设计的装置图，并说出看到的现象。
动画展示：锌铜原电池工作原理请同学上台，由特殊到一般，抽取原电池的思维模型。通过投影照片，展示学生所做实验，请学生解释原因并总结构成原电池装置的必要条件。
根据给出的实验药品和仪器，自主设计并完成实验。
通过选择不同的电极材料、电解质溶液与非电解质溶液等，探究构成原电池的必要条件。
通过对现象的思考，尝试猜想原电池工作原理。
根据锌铜原电池的工作原理抽取出一般模型。通过对比不用组之间的实验现象，总结构成原电池装置的必要条件
学 生 合作探究，设计实验方案，总结原电池的构成条件，构建研究原电池的思维模型，建立三个维度。结合氧化还原反应的知识，培养学生提取总结能力，以及证据推理与模型认知的学科核心素养。
任务三：优化能量的转化路径
任务 3-1
寻找带动小车的最优组合成功设计出锌铜原电池后，小明迫不及待地把这个装置连接上小车，想带动小车运行，大家也来试一试吧！
提问：小车未动，猜想是什么原因？结合思维模板，引导学生从三个维度去思考优化方式。
请学生说出实验方案，然后开始实验，组间竞争，看哪组先让小车跑起来。给出资料卡片 4：25°C时在水溶液中一些电极的标准电极电势，引导学生解释使小车运行的原因。
任务 3-2
完成氢氧燃料电池的设计通过你的帮助，小明同学终于知道了原电池的一般模型，现在总算可以设计氢氧燃料电池了吧！请帮助他完成。
反应原理：2H2+O2 = 2H2O
1.画出装置图
2.指出正负极
3.分析电子流向、离子流向4.体会这种新型电池的优异性
将锌铜原电池连接小车，发现未动，快速讨论，集体回答：小车电阻太大，锌铜原电池产生的电流强度不够。确定从能量维度、原理维度和装置维度优化原电池。通过对三个维度的应用，改进原电池装置，最终选择镁-石墨-稀硫酸以及镁-铜-稀硫酸的组合使小车成功运行。通过对思维模板的应用，设计出氢氧燃料电池，将传统电池再一次优化。
通 过 问题设置，设计有思维深度的教学问题，让学生基于问题进行分析探究、交流讨论，运用思维模板优化能量的转化路径，在实际问题解决中促进学生化学学科核心素养。树 立 学生绿色可持续发展的观念，也通过冬奥会这一体育盛事，激发学生的民族自豪感，培养学生强国有我，青年敢为的爱国主义精神，在化学课堂中渗透德育。
课下活动
查阅电池发展史，体会科学家探索真理道路的艰辛，了解电池的优化过程。查阅氢氧燃料电池的实际结构，同学间讨论设计的原因。
项目延伸，调动学生积极性，让学生主动探索，培养学生团队合作能力，动手能力，加深对原电池知识的理解
六、教学反思
1.本节课让学生基于真实、有意义的问题情境，感受化学能转化为电能的研究价值和学科魅力。在教学设计中始终站在学生的角度看问题，按照学生的认知规律和心理需求来设计、组织教学。以驱动性任务为引领，注重过程性知识的获得，这种课堂为学生化学核心素养的培养提供了真实的变现机会。
2.本节课通过实验探究式的教学手段，激发学生的探究热情，激活学生的学习内驱力，注重对学生动手能力的培养，通过学生大胆的猜想和有目的的实验探究，使学生掌握原电池的原理及形成条件，让学生能够轻松、愉快地掌握并应用原电池。
3.本节课仍有很多地方值得探究，比如对于氢氧燃料电池电势差产生的原因的解释，进一步加深学生对原电池工作原理的理解。