2019-2020年高中化學(xué)《化學(xué)能與電能》教案13 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中化學(xué)《化學(xué)能與電能》教案13 新人教版必修2 學(xué)習(xí)目標(biāo) 　1．初步認(rèn)識原電池概念、原理、組成及應(yīng)用。 2．通過實例和實驗，了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用及其對人類文明發(fā)展的貢獻(xiàn)。 3.能舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其運用，認(rèn)識化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能對現(xiàn)代化的重大意義，初步了解化學(xué)電池的化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)（氧化還原反應(yīng)）及研制新型電池的重要性。 教學(xué)重難點： 　　通過對原電池實驗的探究，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)化的綜合利用價值。 教學(xué)過程： 【引言】 　　大家都知道現(xiàn)今生活中電與我們生活的密切程度，可以說現(xiàn)在要是沒了電我們現(xiàn)在的大生活將是一個什么樣的狀態(tài)。近兩年電力由于我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展現(xiàn)今還處于緊缺的狀態(tài)，那么大家回想一下，我們獲取電能的主要方式又是什么？ 我們從教材的我國電力總量構(gòu)成圖中可以看到，火力發(fā)電仍然將近81%，再來想一下，這種發(fā)電的原理又是什么？（學(xué)生討論） 結(jié)論：化學(xué)能→熱能→機械能→電能，再來分析：在轉(zhuǎn)化過程中：設(shè)備的投入，機械效率等問題。提出新問題：能否實現(xiàn)從：化學(xué)能→電能的直接實現(xiàn)？ 【新課】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 問題探討：1、氧化還原反應(yīng)的實質(zhì) 2、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個不同區(qū)域進(jìn)行。 3、如何截獲電子？ 4、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題 學(xué)生活動：組成課堂學(xué)習(xí)小組進(jìn)行討論，建立思維模型。 [實驗]學(xué)生自己組織實驗 【實驗2-4】 實驗過程： 實驗序號 ① 步驟要求 在一支試管中加入少量稀硫酸和一小粒純鋅粒 實驗現(xiàn)象 鋅粒表面有氣魄產(chǎn)生 用離子方 程式解釋 實驗現(xiàn)象 2H+ + Zn = H2↑+Zn2+ 思考問題 尋找答案 1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？ 2. Zn是通過什么途徑將電子轉(zhuǎn)移給溶液中H+的？ 3.想什么辦法使Zn與H+分開，不讓H+直接在Zn表面得電子？ 列出你對 問題3的 想 法 實驗序號 ② 步驟要求 在另一支試管中加入少量稀硫酸和一小粒純鋅粒，再將一根粗銅絲插入試管，觀察一會兒，使銅絲與鋅粒接觸，觀察現(xiàn)象 實驗現(xiàn)象 未接觸時新表面有氣泡，銅絲無明顯現(xiàn)象，接觸后銅絲表面有氣泡 用化學(xué)方 程式解 釋實驗現(xiàn)象 鋅片 Zn - 2e-= Zn2+ （氧化反應(yīng)） 銅片 2H+ +2e- = H2↑（還原反應(yīng)） 思考問題尋找答案 1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？ 2. Zn是通過什么途徑將電子轉(zhuǎn)移給溶液中H+的？ 3. H+得到的電子是Cu失去的嗎？Cu在這個過程中起什么作用？ 4.想什么辦法讓這種電子的轉(zhuǎn)移變成電流？ 列出你對 問題4的 想 法 實驗序號 ③ 步驟要求 將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象 實驗現(xiàn)象 寫化學(xué)方程 式或解釋 實驗現(xiàn)象 鋅片 Zn - 2e-= Zn2+ （氧化反應(yīng)） 銅片 2H+ +2e- = H2↑（還原反應(yīng)） 思考問題 尋找答案 1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？ 2.電子從Zn到溶液中H+經(jīng)歷了哪些途徑？ 3.導(dǎo)線在這個過程中起什么作用？ 4.你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子流過？怎樣才能知道導(dǎo)線中電子流動方向？ 組內(nèi)交流 列出想法 實驗序號 ④ 步驟 要求 將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，在導(dǎo)線中間接入一個電流計（或發(fā)光二極管），平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象。將鋅片和銅片用導(dǎo)線反接電流計再做實驗，觀察現(xiàn)象 實驗 現(xiàn)象 鋅粒表面無氣泡逐漸溶解，銅片表面有氣泡，二極管發(fā)光或電流計偏轉(zhuǎn) 解釋實 驗現(xiàn)象 鋅發(fā)生氧化反應(yīng)，還原反應(yīng)在銅表面發(fā)生，有電流產(chǎn)生（形成原電池） 思考問題 尋找答案 1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？ 2.電子從Zn到溶液中H+經(jīng)歷了哪些途徑？ 3.電流計在這個過程中起什么作用？ 4.你認(rèn)為這個過程中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是怎樣的？ 組內(nèi)交流 列出想法 【科學(xué)探究】原電池的構(gòu)成條件探究。 ［活動形式］學(xué)生分組實驗。 ［實驗類型］對比實驗。 1.組織學(xué)生根據(jù)實驗用品，如Zn、Cu、石墨棒、Fe、稀硫酸、乙醇、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，導(dǎo)線、西紅柿（或其他水果）、電流計等自己設(shè)計對比實驗。 2.讓學(xué)生設(shè)計表格整理實驗信息，然后將化學(xué)事實用化學(xué)式表達(dá)出來。 3.活動總結(jié)匯報。 原電池構(gòu)成部分對比一 實驗現(xiàn)象 解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式 電流計 稀硫酸 Zn 溶解無氣泡 Zn - 2e-= Zn2+ 偏轉(zhuǎn)較大 石墨 氣泡 2H+ +2e- = H2↑ 稀硫酸 Cu 無明顯現(xiàn)象 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 偏轉(zhuǎn)較小 石墨 原電池構(gòu)成部分對比二 實驗現(xiàn)象 解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式 電流計 稀硫酸 Zn 溶解無氣泡 Zn - 2e-= Zn2+ 偏轉(zhuǎn) Fe 氣泡 2H+ +2e- = H2↑ 乙醇 Zn 無現(xiàn)象 無偏轉(zhuǎn) Fe 無現(xiàn)象 原電池構(gòu)成部分對比三 實驗現(xiàn)象 解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式 電流計 稀硫酸 Zn 溶解氣泡 Zn - 2e-= Zn2+ 無偏轉(zhuǎn) Zn 溶解氣泡 Zn - 2e-= Zn2+ 稀硫酸 Zn 溶解 Zn - 2e-= Zn2+ 偏轉(zhuǎn) Fe 氣破 2H+ +2e- = H2↑ 原電池構(gòu)成部分對比四 實驗現(xiàn)象 解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式 電流計 插在一個 西紅柿中 Zn 偏轉(zhuǎn) Cu 插在兩個 西紅柿中 Zn 無偏轉(zhuǎn) Cu 二、原電池及電極反應(yīng) 1.歸納、概括形成原電池概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。 2.總結(jié)歸納原電池的構(gòu)成條件：① 有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)）作電極。 ② 電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。 ③ 兩極相連形成閉合電路。 3.原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)： 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬（負(fù)極）通過外電路流向較不活潑的金屬（正極）化學(xué)能→電能 【作業(yè)】每個同學(xué)利用家庭條件，自制一個簡單的原電池 第二課時 ［提問復(fù)習(xí)］組成原電池的條件是什么？檢查學(xué)生自制電池情況 ［引言］大家現(xiàn)在知道了，從理論上講任何氧化還原反應(yīng)，都可以將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開而從中獲取電流，但是從技術(shù)上而言這一理想又有很大的距離。人們應(yīng)用原電池原理，制作了多種電池，如干電池、蓄電池、充電電池、高能電池等，以滿足不同的需要請同學(xué)們說說你所知道的電池的用途。 ［板書］ 二、化學(xué)電源 1.干電池 2.鉛蓄電池 ［展示］干電池和鉛蓄電池實物。 （由學(xué)生和教師分別講述這兩種電池的構(gòu)造和用途） ［閱讀］課本中3鋰電池4新型燃料電池（由學(xué)生自學(xué)完成） ［板書］3.鋰電池 4.新型燃料電池：氫氧燃料電池、鋁、空氣燃料電池 ［課件］展示當(dāng)代新型電池，培養(yǎng)學(xué)生能夠的進(jìn)取心理 ［練習(xí)］1.表面鍍有保護(hù)金屬層的鐵片，當(dāng)鍍層有破損時比普通鐵片更易腐蝕的是（）。 A.白鐵（鍍鋅鐵） B.馬口鐵（鍍錫鐵） C.鍍鎳鐵D.鍍銅鐵 2.下圖各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是 A.④＞②＞①＞③ B②＞①＞③＞④ C.④＞②＞③＞① D.③＞②＞④＞① 3.通常在輪船的尾部和在船殼的水線以下部分，裝有一定數(shù)量的鋅塊，請解釋原因。 三、問題交流 【學(xué)與問1】 在電學(xué)中，電流的方向與電子流動方向相反。輸出電流的一極是電源的正極，而流入電流的一極是電源的負(fù)極。在原電池中，電子從原電池的負(fù)極流出，經(jīng)過導(dǎo)線流入原電池的正極。關(guān)于原電池的兩極的名稱和判斷，在課堂探究實驗中引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合電學(xué)知識學(xué)習(xí)。經(jīng)過對幾種原電池的研究后，總結(jié)出原電池兩極的判斷方法：活潑金屬→發(fā)生氧化反應(yīng)→向外線路提供電子→原電池的負(fù)極；不活潑金屬（或石墨）→發(fā)生還原反應(yīng)→接受外線路提供的電子→原電池的正極。 【學(xué)與問2】 鋅錳干電池與我們的生活聯(lián)系十分密切，幾乎每個學(xué)生在生活中都使用過鋅錳干電池。大多數(shù)學(xué)生都經(jīng)歷過或聽說過由于鋅錳干電池的使用不當(dāng)而造成的損失，關(guān)于鋅錳干電池在使用時的注意事項可以通過學(xué)生討論，匯集一些實例進(jìn)行分析，最后總結(jié)出鋅錳干電池的使用方法和保存時應(yīng)注意的問題。 【思考與交流】 對于原電池的組成條件，要讓學(xué)生在課堂中進(jìn)行實驗探究對比分析，在嘗試了幾種組合實驗后自己總結(jié)出來。原電池的組成條件可以簡單的概括為：兩極一液一連線。具體是： ① 有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)）作電極。 ② 電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。 ③ 兩極相連形成閉合電路。 四、習(xí)題參考 1.化學(xué)電池是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。其反應(yīng)的基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng)。 2.一次性干電池中的氧化還原反應(yīng)是不可逆的，放完電之后就不能再使用。而蓄電池中的氧化還原反應(yīng)是可逆的，它在放電時所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時可以逆向進(jìn)行，使生成物恢復(fù)原狀。 3.從電極材料判斷：活潑金屬作負(fù)極，不活潑金屬（或石墨）作正極。從發(fā)生的反應(yīng)判斷：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極。 4.家用電器的普及和種類的增加，使得電池的使用量隨之劇增。廢電池混在垃圾中，不僅污染環(huán)境，而且造成浪費。據(jù)報道，全國的電池年消耗量為30億只，因疏于回收而丟失銅740噸，鋅1.6萬噸，錳粉9.7萬噸。另外，普通干電池里含有鎘和汞兩種元素，這兩種元素若污染了土壤和水源，進(jìn)入人類的食物鏈，就會發(fā)生“水俁病”（汞中毒）和“痛痛病”（鎘中毒），這兩種工業(yè)公害病，都在日本發(fā)生過，造成很多人死亡。 為防止悲劇重演，我們應(yīng)該把廢舊電池與其他垃圾分開，集中回收。許多國家都很重視廢舊電池的回收，如德國的很多商店要求顧客在購買電池時，同時要把廢舊電池交回商店；日本的分類垃圾箱里有一種專門放廢舊電池的黃色垃圾箱，垃圾箱的投入口有三個，分別標(biāo)有普通電池、紐扣電池和其他電池。