2019-2020年高中化學 1.2《化學能與電能的轉(zhuǎn)化》教案 蘇教版選修4.doc
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2019-2020年高中化學 1.2《化學能與電能的轉(zhuǎn)化》教案 蘇教版選修4 【教學背景】 學習本節(jié)內(nèi)容前,學生已經(jīng)對金屬活動性順序、氧化還原反應、電解質(zhì)的電離、離子反應以及化學反應的能量變化等知識有了一定的了解,具備了學習電化學知識的基礎。本節(jié)內(nèi)容理論性較強,涉及的化學原理與學生的生活經(jīng)驗有一定距離。教學時要注意把握知識內(nèi)容的深廣度,利用生活中的有關化學能與電能的轉(zhuǎn)化的事例作為學習素材,激發(fā)學生的學習興趣,盡量給學生提供“做科學”的機會。 依據(jù)課程標準的要求,主要的學習目標是: 1. 通過實驗探究原電池中發(fā)生的反應,了解化學能向電能轉(zhuǎn)化的基本原理;進一步加深對氧化還原反應、金屬活動性順序、電解質(zhì)溶液性質(zhì)的理解,并能應用于解決實際問題。 2.學習分析、推理、歸納和總結(jié)的邏輯思維方法,培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。 3.通過實驗和小組合作學習活動,提高合作學習的能力、體驗科學探究過程、培養(yǎng)科學態(tài)度和創(chuàng)新精神。 4.初步了解各類電池在生產(chǎn)、生活實際中的應用,重視理論與實際的聯(lián)系。 【案例設計】 設計思路 從學生的已有知識入手,用實驗探究活動組織課堂教學。教學程序是: 1.利用伏打電池的故事創(chuàng)設教學情景,提出關于化學能如何轉(zhuǎn)化為電能的問題,引入新課的學習。 2.通過原電池實驗幫助學生形成化學電池的感性認識,認識化學能可以通過化學反應轉(zhuǎn)化為電能;引導學生利用氧化還原反應知識分析實驗現(xiàn)象,了解原電池反應的基本原理,認識化學能轉(zhuǎn)化為電能的機理。 3.指導學生制作“水果電池”。進一步驗證、鞏固所學知識,開闊視野,培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識。 4.延伸課堂,開展研究性學習。讓學生利用網(wǎng)絡、圖書館、找專家訪談,查詢有關資料,調(diào)查日常生活中常見電池的種類、使用范圍和性能;了解日常生活中廢棄舊電池對環(huán)境的危害。 教學過程 [創(chuàng)設學習情景] 觀看影像文件、交流討論,幫助學生發(fā)現(xiàn)、提出問題,引入學習課題: 1780年,意大利生物學家伽伐尼為給妻子看病,遵醫(yī)囑買了不少青蛙。當用金屬解剖刀觸動*近銅盤的青蛙腿皮時,已死去的青蛙竟然發(fā)生了抽搐。他聯(lián)想起以前做經(jīng)典實驗時不慎觸電而使身體肌肉發(fā)生顫抖的情形,斷定青蛙的抽搐可能是受到電擊的結(jié)果。這偶然的現(xiàn)象并沒有被伽伐尼放過,經(jīng)過不懈的探索和思考,提出了“動物電”的概念。他認為青蛙神經(jīng)和肌肉是兩種不同的組織,帶有相反電荷,兩者存在電位差,一旦用導電材料將兩者接通,就有電流通過。由于有動物電流的刺激,蛙腿肌肉發(fā)生收縮。 “動物電”的發(fā)現(xiàn)引起了意大利物理學家伏打的極大興趣,經(jīng)過一番研究,他發(fā)現(xiàn)蛙腿只是起了顯示電流通過的作用,所謂特殊的“動物電”是不存在的。伏打指出,伽伐尼實驗中連接起來的是兩種不同的金屬和含有液體的青蛙肌肉。伏打把不同的金屬板連接后浸入一種電解液里,組成了第一個直流電源:用容器盛鹽水,把插在鹽水里的銅板、鋅板連接起來,電流就產(chǎn)生了。1800年3月20日伏打向倫敦英國皇家學會宣布了這個發(fā)現(xiàn),第一個“人造電源”--- 伏打電池問世。 請思考下列問題: 1. 伽伐尼和伏打?qū)Α皠游镫姟币娊庥泻伪举|(zhì)區(qū)別? 3.兩種不同的金屬用導線連接,在一定條件下,為什么會產(chǎn)生電流? 3.“伏打電池”的發(fā)明給你什么啟示? [討論與交流] 學生議論,提出自己的看法,教師傾聽,不做結(jié)論。 [觀看演示實驗] 在燒杯中加入約2/3容積的稀硫酸,按下列步驟進行實驗,讓學生觀察并記錄實驗現(xiàn)象。 1.將一塊銅片和一塊鋅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯中。 2.將一塊銅片和一塊鋅片同時插入盛有稀硫酸的燒杯中。 3.用導線把鋅片和銅片連接起來,插入盛有稀硫酸的燒杯中。 4.在鋅片和銅片的導線中間連接一個靈敏電流計,插入盛有稀硫酸的燒杯中。 [討論與交流] 組織學生討論以下問題,教師適時做啟發(fā)、引導。 1. 實驗步驟1或2(鋅片和銅片分別插入稀硫酸中)與實驗步驟3(用導線把鋅片和銅片連接起來,插入盛有稀硫酸的燒杯中)發(fā)生的現(xiàn)象有什么不同? 2.為什么當鋅片與銅片連接后插入稀硫酸中,在銅片上有氣泡產(chǎn)生?Zn片和Cu片上可能各發(fā)生什么反應? 3.靈敏電流計顯示有電流通過,電流是如何產(chǎn)生的? [課件展示] 播放多媒體課件,總結(jié)討論,使學生認識鋅與氫離子的氧化、還原,怎樣產(chǎn)生電流,了解化學能如何通過化學反應轉(zhuǎn)化為電能。 在燒杯中加入稀H2SO4,溶液中有自由運動的H+、SO42-離子,Cu在溶液中不發(fā)生反應;Zn片插入溶液,Zn片上電子轉(zhuǎn)移到H+離子上,形成鋅離子(Zn2+)進入溶液,H+離子結(jié)合電子被還原,在Zn板上有氫氣放出。 用導線連接鋅片和銅片,Zn失電子形成鋅離子進入溶液,電子經(jīng)鋅電極通過導線、電流表流入銅電極。在Cu上,H+結(jié)合電子,還原生成氫氣。銅電極附近溶液中氫離子減少,硫酸根離子向鋅電極附近移動,鋅電極附近溶液中增加的鋅離子向銅電極附近移動,使電極和溶液形成電的回路。 [歸納與小結(jié)] 一、原電池反應 1.原電池的構(gòu)成---用導線連接兩塊活動性不同的金屬極板插入電解質(zhì)溶液 2.原電池的工作原理 在原電池中,較活潑的金屬極板發(fā)生氧化反應,電子經(jīng)導線從較活潑的金屬一極流向較不活潑的金屬極板,溶液中易得電子的陽離子在不活潑的金屬極板發(fā)生還原反應。 在原電池中,相對活潑金屬為負極,相對不活潑金屬(或石墨電極)為正極。 上述原電池發(fā)生的反應是: 在鋅電極(負極):Zn - 2e→ Zn2+ 在銅電極(正極):Zn - 2e→ Zn2+ 反應總方程式 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 電子流(電流)方向:電子流從原電池的負極經(jīng)導線流向正極(電流從原電池的正極經(jīng)導線流向負極) [實踐活動] 水果電池的制作 1.實驗準備: 水果樣品(檸檬、番茄、桔子、葡萄或其它水果)、金屬(鐵絲、銅絲、鋅片或鋁片)、石墨電極、電鈴、燈泡、微安電流計、導線若干、小刀、pH試紙 2.學生分小組活動 鼓勵學生利用各種自備的水果、金屬片制作電池,用微安電流計或耳機測試是否能產(chǎn)生電流,比較電流的大小。若用小刀切開水果,使兩個極板分離,觀察電流是否消失,將水果重新合攏是否又產(chǎn)生電流?探究其原因。 學生設計實驗方案,教師參與活動并適時點撥、鼓勵、引導。 [討論與交流] 小組代表匯報說明實驗結(jié)果,交流發(fā)現(xiàn)的問題與解決方法。 [總結(jié)與評價] 師生共同評價各小組活動情況,表揚表現(xiàn)優(yōu)秀、有創(chuàng)新的小組,送給音樂賀卡,請打開賀卡,讓大家聽音樂。 說明水果電池的構(gòu)成,為什么可以產(chǎn)生電流。讓學生獲得如下感悟:日常生活中有很多司空見慣的事實,其中都包含和聯(lián)系著豐富的化學知識,只要多觀察、勤動腦,可以通過有趣的實驗,探討它的化學原理。 [教師補充講解] 音樂賀卡只是原電池應用的一例。電池在生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學技術等方面有廣泛的用途,人們利用原電池原理,制作了多種電池。 二、化學電源 依據(jù)原電池的反應原理,人們發(fā)明并制造了多種多樣的化學電源?;瘜W電源有一次電池與二次電池之分。各種干電池是一次電池,用過之后不能復原。蓄電池是二次電池,在充電后能繼續(xù)使用?;瘜W電源的能量轉(zhuǎn)化率是燃料燃燒所不可比擬的?;瘜W電源不僅在生活中得到了廣泛的應用,而且在高科技領域乃至航天技術中也是不可或缺的。 請結(jié)合生活經(jīng)驗和自己的了解,舉例說明在日常生活中哪些場合使用了化學電源。 [研究性學習課題] 從下列課題中選擇你感興趣的問題,自由組成學習小組開展研究性學習活動。 1.設計各種情況下觀察鋅與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣的速率,并探究其原因: (1)將一粒純鋅、一粒粗鋅與銅絲分別放入裝有稀硫酸的不同試管中,觀察氫氣產(chǎn)生的速率; (2)將銅絲取出,與純鋅粒接觸后放入裝有稀硫酸的試管中,觀察氫氣的出處及溶液有無顏色變化; (3)在鋅與稀硫酸反應的試管中,滴入少量硫酸銅溶液,觀察實驗現(xiàn)象。 2.(1)調(diào)查市場中不同種類電池的特點、性能與用途。(2)調(diào)查日常生活中廢舊電池的處理方式、對環(huán)境造成的危害。將調(diào)查結(jié)果與同學交流。 3.自由女神像經(jīng)過百年的風雨,也和人一樣經(jīng)?!吧 ?。原來她的外殼材料是銅,而支撐雕像的內(nèi)部支架卻是鋼鐵制成的,它們之間僅用一層浸油的毛氈隔開。年代久了,毛氈就失去了隔離作用,而大西洋潮濕的夾帶著鹽分的海風向自由女神不斷“攻擊”形成無數(shù)的微電池,加速了鐵的腐蝕,自由女神的“鐵骨”表面就一層一層地被銹蝕著。面對自由女神的腐蝕問題,應采取什么措施和方法?把你的建議上網(wǎng)發(fā)給美國紐約市長吧! [課外作業(yè)] 建議使用以下部分習題: 1.根據(jù)Zn+2H+Zn2++H2↑的反應原理設計一個原電池,當Zn為負極時,正極可以選用的金屬材料是( )。 A.鎂 B.石墨 C.鋁 D.鉛 2.X、Y、Z都是金屬,把X浸入Z的硝酸鹽溶液中,X的表面有Z析出,X與Y組成原電池時,Y為電池的負極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序為( )。 A.X>Y>Z B.X>Z>Y C.Y>X>Z D.Y>Z>X 3.在電工操作規(guī)程中規(guī)定不能把銅導線與鋁導線連接在一起,這其中的化學原理是 。 4.市場上出售的“熱敷袋”中含鐵屑、炭粉、木屑和少量氯化鈉、水等。熱敷袋起用前,用塑料袋與空氣隔絕。啟用時打開塑料袋,輕輕揉搓就會放出熱量?;卮鹣铝袉栴}: (1)熱敷袋產(chǎn)生的熱量來源是 。 (2)炭粉的主要作用是 。 (3)加入NaCl的作用是 。 5.生活中,有些金屬制品在使用一段時間以后,會失去表面的光澤,嚴重的會變得銹跡斑斑影響使用,尤其是鋼鐵制品,在潮濕的空氣里,很容易生銹。你知道這是什么原因嗎? 【案例評析】 本案例的設計有以下特點: 1.教學情景設計生動有趣。 2.通過實驗探究、交流討論、課件演示等活動,讓學生在活動中實驗、思考、討論交流、在探究中學習。學生學得主動,能體驗科學探究的過程。 3.通過學生制作自己的“水果電池”,通過有個性的學習活動,鞏固所學知識。 4.提出研究性學習課題,指導學生進行課外學習,使學有余力,或?qū)瘜W學科有興趣的- 配套講稿:
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- 化學能與電能的轉(zhuǎn)化 2019-2020年高中化學 1.2化學能與電能的轉(zhuǎn)化教案 蘇教版選修4 2019 2020 年高 化學 1.2 化學能 電能 轉(zhuǎn)化 教案 蘇教版 選修
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