高一化學(xué)教案：《化學(xué)能與電能》教學(xué)設(shè)計(jì)(3)

問(wèn)題

設(shè)計(jì)的目的和作用

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

迅速?gòu)?fù)習(xí)鞏固各種基本反應(yīng)類型的特點(diǎn)，強(qiáng)化對(duì)氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)的認(rèn)識(shí)，體現(xiàn)新課程理念中“螺旋式上升”這一特點(diǎn)。

②以Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑為例分析，如何能檢測(cè)到反應(yīng)中是否有電流產(chǎn)生？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一套簡(jiǎn)易裝置來(lái)驗(yàn)證你的猜想。

讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)原電池中，氧化還原反應(yīng)被分成兩個(gè)半反應(yīng)在兩個(gè)不同場(chǎng)所中發(fā)生，為后面的原電池原理的研究打下基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)裝置的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

③電極材料除了鋅、銅可否是別的材料？反應(yīng)液除了稀硫酸可否是別的液體？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究原電池的形成條件。

用控制變量的思想，讓學(xué)生自行安排實(shí)驗(yàn)的順序，讓學(xué)生體會(huì)到有序思維的優(yōu)越性

④以鋅、銅、稀硫酸原電池為例，分析電池的正負(fù)極，并分析兩極上可能發(fā)生的變化。

讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析原電池的原理，強(qiáng)化對(duì)原電池中，氧化還原反應(yīng)被分成兩個(gè)半反應(yīng)在兩個(gè)不同場(chǎng)所中發(fā)生的理解，使學(xué)生感受知識(shí)從感性到理性的提升。

教學(xué)環(huán)節(jié)

教師活動(dòng)

學(xué)生活動(dòng)

設(shè)計(jì)意圖

情境引入

【講述】2008年年初的雪災(zāi)中，大雪阻礙了交通，造成煤供應(yīng)不上，使得許多火力發(fā)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(guó)家?guī)��?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。沒(méi)有了電，人民的生活也很不方便。由于原料來(lái)源豐富，建廠占地面積小，成本和技術(shù)要求都比較低，火力發(fā)電目前在我國(guó)的電力結(jié)構(gòu)中居首位，占了總電量的80%以上。那么，儲(chǔ)存在煤中的化學(xué)能是如何轉(zhuǎn)變成電能的呢？

【展示】火力發(fā)電的工作原理示意圖

【提問(wèn)】根據(jù)圖示分析其中發(fā)生的能量形式的轉(zhuǎn)換。

【講述】從儲(chǔ)存在煤中的化學(xué)能到最終轉(zhuǎn)變成電能，經(jīng)歷了多個(gè)環(huán)節(jié)，每一個(gè)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)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(shí)際上目前我國(guó)火力發(fā)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(huì)有用完的一天，因此我們不得不思考以下問(wèn)題：

1．能不能找到一類物質(zhì)來(lái)代替煤發(fā)電？

2．能不能減少中間的能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)而將化學(xué)能直接變?yōu)殡娔埽?/p>

分析火力發(fā)電的過(guò)程中的能量形式的轉(zhuǎn)換。

化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?/p>

熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能；

機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能；

進(jìn)入情境，激發(fā)興趣和思考

創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)興趣

從生活情境引入，說(shuō)明設(shè)計(jì)一套從化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置的必要性

原電池裝置的設(shè)計(jì)

【提問(wèn)】我們能不能利用某一類型的反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能？如果可以，該反應(yīng)是屬于什么類型的反應(yīng)？

【觀察學(xué)生反應(yīng)情況可適當(dāng)予以提示】

1.電流的實(shí)質(zhì)是什么？

2.我們已經(jīng)學(xué)過(guò)那些類型的化學(xué)反應(yīng)？這些反應(yīng)類型的特點(diǎn)是什么？

3.哪種類型的反應(yīng)最有可能實(shí)現(xiàn)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的設(shè)想？

思考、交流后回答：要想產(chǎn)生電能，需要有電流產(chǎn)生，而電流的實(shí)質(zhì)是帶電粒子的定向移動(dòng)，我們所學(xué)過(guò)的反應(yīng)中，只有氧化還原反應(yīng)具備這一特征，即電子從還原劑轉(zhuǎn)移至氧化劑。

加強(qiáng)氧化還原反應(yīng)與原電池原理之間的聯(lián)系，讓學(xué)生深刻理解氧化還原反應(yīng)是原電池形成的前提條件這一事實(shí)。實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)一套從化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置的可行性的研究

【演示實(shí)驗(yàn)】鋅粉與稀硫酸反應(yīng)

【提問(wèn)】是否觀察到電流產(chǎn)生？為什么？

【提問(wèn)】通過(guò)同學(xué)們剛才的分析，我們知道化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能則一定有電流產(chǎn)生，而剛才的實(shí)驗(yàn)中我們并沒(méi)有觀察到電流的產(chǎn)生，那么我們?nèi)绾螜z測(cè)反應(yīng)中是否有電流產(chǎn)生呢？請(qǐng)以反應(yīng)Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑為例分析，設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)裝置，來(lái)驗(yàn)證你的猜想。并用實(shí)驗(yàn)證明之。

【板書】化學(xué)能與電能

一、原電池

1．定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。

觀察現(xiàn)象：有無(wú)色氣體產(chǎn)生；沒(méi)有觀察到電流產(chǎn)生，因?yàn)闆](méi)有外電路，沒(méi)有電流計(jì)。

思考、交流后畫出裝置簡(jiǎn)圖；用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是否有電流產(chǎn)生。匯報(bào)實(shí)驗(yàn)信息。

生1：實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：無(wú)電流產(chǎn)生

生2：實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：無(wú)電流產(chǎn)生

生3：實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：有電流產(chǎn)生生4：實(shí)驗(yàn)裝置：

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：有電流產(chǎn)生

讓學(xué)生更深刻理解原電池將氧化還原反應(yīng)分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同場(chǎng)所反應(yīng)發(fā)生

原電池形成條件的探究

【講述】通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們知道銅-鋅-稀硫酸可以形成原電池，但是剛才大家所設(shè)計(jì)的裝置中，不是所有的裝置都產(chǎn)生了電流，這說(shuō)明原電池的形成需要一定的條件，請(qǐng)大家分析剛才的幾個(gè)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(jìn)行階段性總結(jié)，讓學(xué)生對(duì)充分認(rèn)識(shí)到原電池裝置的基本要素之一：形成閉合回路，對(duì)后面探究原電池形成的其他條件時(shí)的實(shí)驗(yàn)起指導(dǎo)作用，節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間。

【板書】2.形成條件

(1)形成閉合回路

筆記

【提問(wèn)】電極材料除了鋅、銅可否是別的材料？反應(yīng)液除了稀硫酸可否是別的液體？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究原電池形成的其他條件。

【用excel表格記錄學(xué)生匯報(bào)的實(shí)驗(yàn)信息，提問(wèn)選擇該實(shí)驗(yàn)順序的理由】

實(shí)驗(yàn)

整理記錄，匯報(bào)

培養(yǎng)學(xué)生思維的有序性及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和口頭表達(dá)能力

【根據(jù)學(xué)生要求用excel表格篩選功能整理實(shí)驗(yàn)信息】

【提問(wèn)】對(duì)剛才產(chǎn)生電流和沒(méi)有產(chǎn)生電流的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行分析，并總結(jié)出原電池的形成條件？

【板書】

(2)有自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)

(3)有兩種活潑性不同的金屬做電極；

(4)有電解質(zhì)溶液。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)信息的匯總總結(jié)原電池形成的其他條件：

(2)有自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)

(3)有兩種活潑性不同的金屬做電極；

(4)有電解質(zhì)溶液。

根據(jù)試驗(yàn)信息總結(jié)出共性、規(guī)律，加強(qiáng)對(duì)原電池形成條件的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的信息處理能力

原電池的工作原理分析

【提問(wèn)】我們已經(jīng)設(shè)計(jì)出了一套完整的原電池裝置，成功的實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能直接向電能的轉(zhuǎn)變，那么原電池是如何實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的呢？以寫出Zn-Cu-稀硫酸原電池為例分析電池的正負(fù)極，并分析兩極上可能發(fā)生的化學(xué)變化，說(shuō)明是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)，并嘗試寫出兩極上的電極反應(yīng)式。

【板書】

3．工作原理

負(fù)極  Zn  Zn-2e^-=Zn²⁺   氧化反應(yīng)

正極  Cu  2H⁺+2e^-=H₂↑ 還原反應(yīng)

分析

交流

寫電極反應(yīng)方程式

筆記

提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力和邏輯思維能力

反饋練習(xí)

分析下列原電池裝置中，正極上可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。

分析后回答：碳棒上附著一層紅色物質(zhì)。

課堂信息反饋，作為學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)的一個(gè)方面。

課后思考

【作業(yè)】原電池裝置的被設(shè)計(jì)出來(lái)給我們的生活帶來(lái)了巨大的便利，我們生活中的各種化學(xué)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(jiǎn)單的原電池到各種各樣的化學(xué)電源，我們還有多遠(yuǎn)的路要走呢？請(qǐng)大家選擇一種自己感興趣的化學(xué)電源，查閱相關(guān)資料，了解其化學(xué)原理。

查閱資料，了解一種或多種原電池的化學(xué)原理

進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)原電池原理的認(rèn)識(shí)；從知識(shí)的實(shí)用性出發(fā)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；為下一節(jié)課化學(xué)電源做準(zhǔn)備。