高一化學教案：《化學能與電能》教學設計(3)

問題

設計的目的和作用

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

迅速復習鞏固各種基本反應類型的特點，強化對氧化還原反應實質的認識，體現新課程理念中“螺旋式上升”這一特點。

②以Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑為例分析，如何能檢測到反應中是否有電流產生？請設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，氧化還原反應被分成兩個半反應在兩個不同場所中發生，為后面的原電池原理的研究打下基礎，通過對裝置的設計，培養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？反應液除了稀硫酸可否是別的液體？設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生的變化。

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

教學環節

教師活動

學生活動

設計意圖

情境引入

【講述】2008年年初的雪災中，大雪阻礙了交通，造成煤供應不上，使得許多火力發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，給國家帶來了巨大的經濟損失。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，成本和技術要求都比較低，火力發電目前在我國的電力結構中居首位，占了總電量的80%以上。那么，儲存在煤中的化學能是如何轉變成電能的呢？

【展示】火力發電的工作原理示意圖

【提問】根據圖示分析其中發生的能量形式的轉換。

【講述】從儲存在煤中的化學能到最終轉變成電能，經歷了多個環節，每一個環節的轉化，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來代替煤發電？

2．能不能減少中間的能量轉化環節而將化學能直接變為電能？

分析火力發電的過程中的能量形式的轉換。

化學能轉變為熱能；

熱能轉變成機械能；

機械能轉變成電能；

進入情境，激發興趣和思考

創設問題情境，激發興趣

從生活情境引入，說明設計一套從化學能轉化成電能的裝置的必要性

原電池裝置的設計

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

【觀察學生反應情況可適當予以提示】

1.電流的實質是什么？

2.我們已經學過那些類型的化學反應？這些反應類型的特點是什么？

3.哪種類型的反應最有可能實現將化學能轉變成電能的設想？

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

加強氧化還原反應與原電池原理之間的聯系，讓學生深刻理解氧化還原反應是原電池形成的前提條件這一事實。實現對設計一套從化學能轉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

【提問】是否觀察到電流產生？為什么？

【提問】通過同學們剛才的分析，我們知道化學能轉化成電能則一定有電流產生，而剛才的實驗中我們并沒有觀察到電流的產生，那么我們如何檢測反應中是否有電流產生呢？請以反應Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑為例分析，設計一套實驗裝置，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：將化學能轉變成電能的裝置。

觀察現象：有無色氣體產生；沒有觀察到電流產生，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生。匯報實驗信息。

生1：實驗裝置

實驗現象：無電流產生

生2：實驗裝置

實驗現象：無電流產生

生3：實驗裝置

實驗現象：有電流產生生4：實驗裝置：

實驗現象：有電流產生

讓學生更深刻理解原電池將氧化還原反應分為氧化反應和還原反應在兩個不同場所反應發生

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，但是剛才大家所設計的裝置中，不是所有的裝置都產生了電流，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，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作用，節約試驗時間。

【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？反應液除了稀硫酸可否是別的液體？設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

培養學生思維的有序性及實驗能力和口頭表達能力

【根據學生要求用excel表格篩選功能整理實驗信息】

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

【板書】

(2)有自發發生的氧化還原反應

(3)有兩種活潑性不同的金屬做電極；

(4)有電解質溶液。

根據實驗信息的匯總總結原電池形成的其他條件：

(2)有自發發生的氧化還原反應

(3)有兩種活潑性不同的金屬做電極；

(4)有電解質溶液。

根據試驗信息總結出共性、規律，加強對原電池形成條件的認識，培養學生的信息處理能力

原電池的工作原理分析

【提問】我們已經設計出了一套完整的原電池裝置，成功的實現了化學能直接向電能的轉變，那么原電池是如何實現這一轉變的呢？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生的化學變化，說明是氧化反應還是還原反應，并嘗試寫出兩極上的電極反應式。

【板書】

3．工作原理

負極  Zn  Zn-2e^-=Zn²⁺   氧化反應

正極  Cu  2H⁺+2e^-=H₂↑ 還原反應

分析

交流

寫電極反應方程式

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，正極上可能出現的現象。

分析后回答：碳棒上附著一層紅色物質。

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】原電池裝置的被設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，激發學習興趣；為下一節課化學電源做準備。