化学必修2第二章 化学反应与能量第二节 化学能与电能教案

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第二节 化学能与电能 一、教材分析当今社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识，当学生知道了化学反应中能量的相互转化过程之后，对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。教材从能量转化角度来引出这种实现化学能转化为电能的装置──原电池装置，再通过“科学探究”进一步挖掘原电池原理和组成条件，接着教材介绍根据此原电池原理制成的各种在现代工农业生产、科学实验、日常生活中被广泛应用的原电池。教材紧密联系生活实际，以激发学生学习化学兴趣，更重要的是启发学生运用已学化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。二、教学目标1.知识目标：初步认识原电池的概念、原理、构成条件。2.能力目标：培养学生的实验操作能力、观察能力、科学的学习方法，培养学生创造性思维与探究能力，以及提出问题、分析问题、解决问题的能力。3.情感目标：通过小组探究实验活动，培养学生自主探索创新精神和同学间的交流合作学习的协作精神，并通过实验不断体现出由实践→认识→再实践→再认识的认知过程。三、设计思路教学方法：实验探究法。通过实验、分析、讨论、总结、应用等过程，诱导学生观察、思考、推理、探究。教师创设实验情景，学生通过阅读材料得到启发，沿着伏打发明电池的历程，设计、动手实验探讨原电池原理。然后开展第二个探究性实验：通过提供材料，让学生设计实验方案，分组讨论、得出最佳方案，实验探讨构成原电池的条件。最后开展第三个探究性实验：利用所学知识，根据现有材料，制作水果电池，让学生体验学习化学乐趣。具体流程如下：        四、教学准备讲授、演示实验、学生分组实验、多媒体辅助教学。实验准备：电流计，铜片、铁片、锌片、碳棒、干电池、稀硫酸、硫酸铜溶液、无水乙醇、蒸馏水、导线（带鳄鱼嘴）、烧杯、塑料棒、西红柿等水果。实验室的布置：将桌椅妥善安排，以便各个小组的四位成员开展小组讨论和合作实验。教具准备：教师制作课件、铜锌原电池工作原理的模拟动画、多媒体教学平台。五、教学过程【引入】火力发电中能量是如何转化的呢？火力发电是通过化石燃料燃烧(氧化还原反应)，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转换过程：化学能→热能→机械能→电能。其中，燃烧（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键。火力发电的好处：投资较少，建厂快，技术成熟，安全性能较高，原料较充分。火力发电的弊病：对环境污染较重，所需原料是有限的不可再生的化石燃料，能源利用率低。火力发电的这些缺点催生了新的电能发生装置，能不能找到一种装置能把化学能直接转化成电能呢？【板书】第二节《化学能与电能》【阅读材料】《科学史话  伏打与电池的发明(一)》1780年意大利著名生物学家伽伐尼在解剖青蛙时发现，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。伽伐尼做了如下实验：实验1:用一枝铜钩插入死青蛙的脊髓中，再挂在铁栏杆上，当青蛙腿碰到铁栏杆时，就发生颤抖。实验2:将青蛙放到铜制的解剖盘里，当解剖刀接触蛙腿时，蛙腿发生抽搐。他根据实验得出：青蛙自身肌肉和神经里的“生物电”是导致抽搐的原因。1791年，伽伐尼发表了《论肌肉中的生物电》论文，引起广泛关注。善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑问：为什么只有青蛙腿和铜器和铁器接触时才发生抽搐？为此，他做了如下实验：实验1:将青蛙腿放在铜盘里，用解剖刀去接触，蛙腿抽搐。实验2:将青蛙腿放在木盘里，用解剖刀去接触，蛙腿不动。经过一番研究，伏打用实验推翻了伽伐尼的结论，他发现两种活泼性不同的金属同时接触蛙腿，蛙腿就会抽搐，蛙腿只是起了显示电流通过的作用，所谓特殊的“动物电”是不存在的。【提出问题】联想到肌肉、神经类似于能导电的电解质的溶液，那么，电解质溶液与活泼性不同的金属作用会不会产生电流呢？请先做以下尝试：【安排学生实验】实验1   观察记录  结论（小组讨论）将锌片和铜片平行插入稀硫酸溶液中，观察现象；锌片表面有气泡生成铜片面有无泡生成Zn ＋2H＋＝Zn2+  ＋H2     铜不能与稀硫酸反应再使锌片和铜片接触，观察实验现象。铜片也有气泡生成为什么铜片表面有气泡？H+得到的电子是铜失去的吗？电子从锌片转移到铜片上，H+得到的电子不是铜失去的。【提出问题】你的头脑中产生了什么疑问？做一个合理的假设解释你的疑问！ 【学生假设】假设：电子从锌片跑到铜片上。【追问】如何证明电路中有电子通过？【学生回答】用电流表检验！将锌片和铜片用导线连接起来，在导线之间接入电流表。平行插入稀硫酸溶液中观察实验现象。【教师】动手试一下吧！【安排学生实验】实验内容  观察记录  结论（小组讨论）实验2：将锌片和铜片用导线连接起来，在锌片和铜片导线之间接入电流表。电流表偏转1、电路中有电流通过；2、化学能直接转化为电能的装置。【教师】电流表偏转啦！电流产生啦！从能量变化的角度分析，这是什么装置?【生】化学能直接转化为电能的装置。【板书】原电池定义：化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。【小组讨论】1．在锌片和铜片表面分别发生了哪些变化？2．电子从哪里来，到哪里去？3.电池的正极和负极分别是什么？判断依据是什么？4.溶液中有哪些看不见的动作？【小组汇报】由于Zn失去的电子经导线转移到Cu片上，故导线上有电流通过，因此电流计指针发生偏转。电子由锌片流向铜片，根据物理学知识，电子移动方向与电流方向相反，电流由铜片流向锌片，铜片为正极，锌片为负极。负极(Zn)：Zn-2e-＝Zn2+  正极（Cu）：2H+＋2e-＝H2Zn失去电子成Zn2+进入溶液，溶液中的阴离子移向负极Zn，阳离子移向正极Cu。【教师总结板书】         【过渡】原电池是化学能直接转化为电能的装置，那么，要构成一个原电池需要哪些条件呢？【阅读材料】《科学史话伏打与电池的发明(二)》伏打指出，伽伐尼实验中连接起来的是两种不同的金属(他称为第一类导体或干导体)和含液体的青蛙肌肉(他称为第二类导体或湿导体)。伏打把不同的金属板浸入同一种电解液里，组成了第一个直流电源──伏打电池。他用几个容器盛了盐水，把插在盐水里的铜板、锌板连接起来，电流就产生了。【提出问题】根据已具备的氧化还原反应知识和上述信息，你认为构成原电池的条件是什么？说出你的想法并与同伴交流。【学生假设】原电池组成：两块电极（正、负极）和电解质溶液。【小组讨论】下列装置能否构成原电池。如果你还有疑问，你可用下列药品：Zn片、Cu片、石墨棒、Fe钉、稀硫酸、无水乙醇、导线、CuSO4溶液、电流表、烧杯等设计对比实验证明你的想法。【教师总结】形成条件一：活泼性不同的两个电极──负极：较活泼的金属；正极：较不活泼的金属或非金属导体石墨等；形成条件二：电极需插在电解质溶液中；形成条件三：必须形成闭合回路。用一句话可概括为“两极─液成回路”【板书】构成原电池条件：“两极─液成回路”。【提问】有新发现的请举手，还有什么实验方案在现有实验条件无法验证的?【学生】原电池反应必须是自发氧化还原反应。【过渡】根据构成原电池的条件，你是不是很想自己动手设计一个原电池呢？【安排学生活动】有下列材料：电极（Zn片、Cu片、石墨棒、Fe钉等任选）、导线、水果（西红柿2个）、电流计，请设计一个能使电流计指针发生偏转的装置。方式：最好先独立设计，并动手试验，边做边改进，也可与邻座同学相互讨论和观摩，或请老师指导。我设计的原电池实验现象电流表是否偏转能否构成原电池            结  论 【教师评价】提供参考设计。【课堂练习】请你当医生：格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女,当她在开怀大笑的时候，人们才可以发现她一口整齐而洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的—这是格林太太富有的标志；另一颗是不锈钢做的—这是一次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是，打从车祸以后，格林太太经常头痛，夜间失眠，心情烦躁……你能为格林太太开一个药方吗？【课后作业】1、完成探究：完成探究活动表。2、解决问题：了解一个真正的电池，看看哪些地方运用到今天大家的研究成果。3、搜集关于废旧电池中存在的物质，废旧电池随便丢弃会对环境造成哪些不良影响？六、板书设计第二节《化学能与电能》一、原电池定义：化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。二、教学反思本案例是一节以学生为主体的实验探究式新课。在教学中，让实验成为学生实践体验的一部分，通过自主实验，启发引导，小组合作，讨论分析等方法，让实验成为帮助学生开展探究活动的积极手段，并在其过程中培养他们基本技能，激发他们的探究热情，激活学生的学习内驱力。从整节课的教学过程来看，它重在探究、重实践。在实验探究中，不仅激发学生学习兴趣获得知识，更能启迪学生思维、培养科学精神和创新能力，为学生的进一步发展创造一个新的局面。在实践中学会交流，学会合作，并意识到合作是学习的有效途径，培养集体意识，很好实现化学教学的情感目标。从整体教学效果来看，通过学生的大胆猜想和有目的的实验探索，学生对知识点的掌握是相当不错的，原电池的原理及形成条件，学生都能轻松、愉快地掌握并应用，为后面的新内容的学习打下坚实的基础。同时，通过实践──认识──再实践的亲身体验的学习过程，加深了对知识的理解。更重要的是，也让学生充分展示自己的机会，使课堂围绕学生为中心的教学活动，真正体现学生的主体地位,大大激发学习积极性。