高一化學(xué)教案：《化學(xué)能與電能》教學(xué)設計(3)

問(wèn)題

設計的目的和作用

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

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

②以Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑為例分析，如何能檢測到反應中是否有電流產(chǎn)生？請設計一套簡(jiǎn)易裝置來(lái)驗證你的猜想。

讓學(xué)生初步認識原電池中，氧化還原反應被分成兩個(gè)半反應在兩個(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，通過(guò)對裝置的設計，培養學(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？反應液除了稀硫酸可否是別的液體？設計實(shí)驗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，分析電池的正負極，并分析兩極上可能發(fā)生的變化。

讓學(xué)生根據實(shí)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(gè)半反應在兩個(gè)不同場(chǎng)所中發(fā)生的理解，使學(xué)生感受知識從感性到理性的提升。

教學(xué)環(huán)節

教師活動(dòng)

學(xué)生活動(dòng)

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(fā)電廠(chǎng)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(lái)了巨大的經(jīng)濟損失。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(chǎng)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(xué)能是如何轉變成電能的呢？

【展示】火力發(fā)電的工作原理示意圖

【提問(wèn)】根據圖示分析其中發(fā)生的能量形式的轉換。

【講述】從儲存在煤中的化學(xué)能到最終轉變成電能，經(jīng)歷了多個(gè)環(huán)節，每一個(gè)環(huán)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(shí)際上目前我國火力發(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(lèi)物質(zhì)來(lái)代替煤發(fā)電？

2．能不能減少中間的能量轉化環(huán)節而將化學(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換。

化學(xué)能轉變?yōu)闊崮埽?/p>

熱能轉變成機械能；

機械能轉變成電能；

進(jìn)入情境，激發(fā)興趣和思考

創(chuàng )設問(wèn)題情境，激發(fā)興趣

從生活情境引入，說(shuō)明設計一套從化學(xué)能轉化成電能的裝置的必要性

原電池裝置的設計

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

【觀(guān)察學(xué)生反應情況可適當予以提示】

1.電流的實(shí)質(zhì)是什么？

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

3.哪種類(lèi)型的反應最有可能實(shí)現將化學(xué)能轉變成電能的設想？

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(lián)系，讓學(xué)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(shí)。實(shí)現對設計一套從化學(xué)能轉化成電能的裝置的可行性的研究

【演示實(shí)驗】鋅粉與稀硫酸反應

【提問(wèn)】是否觀(guān)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)能轉化成電能則一定有電流產(chǎn)生，而剛才的實(shí)驗中我們并沒(méi)有觀(guān)察到電流的產(chǎn)生，那么我們如何檢測反應中是否有電流產(chǎn)生呢？請以反應Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑為例分析，設計一套實(shí)驗裝置，來(lái)驗證你的猜想。并用實(shí)驗證明之。

【板書(shū)】化學(xué)能與電能

一、原電池

1．定義：將化學(xué)能轉變成電能的裝置。

觀(guān)察現象：有無(wú)色氣體產(chǎn)生；沒(méi)有觀(guān)察到電流產(chǎn)生，因為沒(méi)有外電路，沒(méi)有電流計。

思考、交流后畫(huà)出裝置簡(jiǎn)圖；用實(shí)驗驗證是否有電流產(chǎn)生。匯報實(shí)驗信息。

生1：實(shí)驗裝置

實(shí)驗現象：無(wú)電流產(chǎn)生

生2：實(shí)驗裝置

實(shí)驗現象：無(wú)電流產(chǎn)生

生3：實(shí)驗裝置

實(shí)驗現象：有電流產(chǎn)生生4：實(shí)驗裝置：

實(shí)驗現象：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分為氧化反應和還原反應在兩個(gè)不同場(chǎng)所反應發(fā)生

原電池形成條件的探究

【講述】通過(guò)實(shí)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(chǎn)生了電流，這說(shuō)明原電池的形成需要一定的條件，請大家分析剛才的幾個(gè)裝置圖，找出原電池的形成必須滿(mǎn)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，讓學(xué)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(shí)的實(shí)驗起指導作用，節約試驗時(shí)間。

【板書(shū)】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？反應液除了稀硫酸可否是別的液體？設計實(shí)驗方案探究原電池形成的其他條件。

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

實(shí)驗

整理記錄，匯報

培養學(xué)生思維的有序性及實(shí)驗能力和口頭表達能力

【根據學(xué)生要求用excel表格篩選功能整理實(shí)驗信息】

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

【板書(shū)】

(2)有自發(fā)發(fā)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(zhì)溶液。

根據實(shí)驗信息的匯總總結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

(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(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)設計出了一套完整的原電池裝置，成功的實(shí)現了化學(xué)能直接向電能的轉變，那么原電池是如何實(shí)現這一轉變的呢？以寫(xiě)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(fā)生的化學(xué)變化，說(shuō)明是氧化反應還是還原反應，并嘗試寫(xiě)出兩極上的電極反應式。

【板書(shū)】

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(xiě)電極反應方程式

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

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(zhù)一層紅色物質(zhì)。

課堂信息反饋，作為學(xué)習效果評價(jià)的一個(gè)方面。

課后思考

【作業(yè)】原電池裝置的被設計出來(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，我們還有多遠的路要走呢？請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)一步強化對原電池原理的認識；從知識的實(shí)用性出發(fā)，激發(fā)學(xué)習興趣；為下一節課化學(xué)電源做準備。