2021-2022学年高一下学期化学苏教版（2020）必修第二册6.3化学能转化为电能教案
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高一下学期化学苏教版（2020）必修第二册6.3化学能转化为电能教案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 109.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-12-22 19:36:46 | ||
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文档简介
课题 化学能转化为电能 课时 45min
授课 班级、时间 高一 课型 新课
前期分析 教材分析 本节的教学重点是原电池装置构成条件和工作原理，教学难点在于引导学生理解原电池装置工作原理，即氧化还原反应分别在正极发生还原反应和负极发生氧化反应，负极上失去的电子流入正极，产生电流，从而实现化学能向电能的转化。本节的设计通过实验探究和问题探究，引导学生推导出原电池的构成和工作原理。以学生的现有的物理知识为基础，通过理论分析和实验验证，帮助学生理解原电池的构成条件。
重点难点 1、设计实验认识构成原电池的条件。 2、理解原电池的概念及工作原理； 3、能正确判断原电池的正负极。
学情分析 该学习阶段的学生好奇心强，思维活跃，经过一段时间化学知识的学习，掌握了一定的化学思维方法和基本实验技能。但对实验现象的分析和实验结论的探究在处理上还有一定的欠缺，需要教师适时的引导。学生的年龄特点决定了他们对于直接的化学现象能较快的接受，而对于较抽象的概念和原理则存在理解模糊或定义不清的问题。对于《化学能转化为电能》的主要知识点中，构成原电池的工作原理，涉及到较多需要想象的抽象思维概念，学生理解起来较为费力。因此，采用实验结合理论分析的教学形式有利于学生理解相关概念。在必修1的学习中，学生已经掌握了氧化还原反应的概念及化学反应中存在能量的变化和转化，是学习本节重要的已有知识准备。
教学目标 1、设计实验认识构成原电池的条件。 2、理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正负极。 3、认识化学能转化为电能的原理及其在生产、生活中的应用。
教学 方法 实验探究法、讨论法、讲授法指导教学
教学 工具 PPT，板书，原电池相关实验装置
教学 过程 教师行为 学生行为 设计意图
按教学活动过程呈现（含作业布置等） [讲述] 我们知道化学反应中，必定伴随着能量的变化，那化学能是如何转化成我们所需要的电能呢？ [ppt演示] [讲述] 下面，我们就通过实验来探究化学能是如何转化为电能的。 [讲述] 在实验台上，有下列物品：锌片、铜片、镁片和碳棒，稀硫酸和硫酸铜溶液和几个烧杯。此外，还有导线和电流表。首先，请大家按照幻灯片上的要求，依次完成下面的实验并观察反应现象。大家可以将稀硫酸倒入到烧杯中，大概装一半就够了。 一．发现问题 完成下列实验，将观察到的实验现象和得到的结论填写在表格中。 实验内容实验现象结论实验1在盛有稀硫酸的烧杯中分别插入一块锌片、一片铜片有什么现象？实验2在盛有稀硫酸的烧杯中同时插入一块锌片和铜片，有什么现象？实验3用导线将实验2中的锌片和铜片连接起来，观察实验现象。实验4在导线中间加一个灵敏的电流计，观察实验现象。
[讲述]大家回答得都非常正确，锌是活泼金属，能与稀H2SO4反应置换出氢气。该反应的离子方程式表示如下。 [板书] Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑(氧化还原反应) 二．问题探究 问题探究内容探究获得问题1实验中锌片上产生的气体成分是什么？问题2实验中导线相连后铜片上产生的气体成分可能是什么？如何来验证气体的成分？问题3实验中铜片上产生的气体是铜和稀硫酸反应产生的吗？如何验证？问题4实验中导线相连后，铜片上有气泡产生，那锌片是不是不参加反应了？如何验证？问题5你认为实验中稀硫酸有没有参与反应？你准备怎样验证？你还可以找到哪些证据？
[总结]通过连接导线，该装置（实验3、4）实现了 能向 转化。该装置我们称为 。总的反应离子方程式 。 [板书] 一．原电池装置 [讲述] 两种金属同时放入稀H2SO4后，并没有改变原先的结论。但用导线连接后，我们可以看到在铜片的表面也有大量的气泡产生了，而锌片表面的气泡则减少了，这是为什么呢？而对于锌片而言不管何种情况都是表面有气泡产生，说明参与了反应，而铜片没有参加反应。那到底该装置是如何工作的呢？我们现在来分析。 [ppt演示] 基础知识准备：电池的基本构造，分为 极和 极。在外电路中电流的方向 ，而电子运动的方向 。在内电路中电流的方向 ，而电子运动的方向 。在导线中传递电流的是 。 三．理论分析 分析内容分析获得问题1该装置中锌片电极上发生了怎样的反应？锌片应该是电池中的哪一极？写出反应。问题2该装置中铜片电极上发生了怎样的反应？铜片应为电池中的那一极？写出反应。问题3试分析上述反应中电子的转移过程。问题4我们知道在闭合回路中，分为外电路和内电路。试分析内电路中电解质溶液中离子的运动情况。问题5能用所学到的氧化还原反应理论来判断各电极的反应情况吗？
[引导]请大家注意观察一下，连接电流计后，电流计的偏转方向是向顺时针方向偏转。我们根据物理学的知识，可以知道，只有当电流从电流计的红色接线柱进入，从黑色接线柱流出时候，这也说明在这个反应中锌片是原电池的负极，铜片是原电池的正极。 [引导]我们观察到锌片表面气泡虽然减少，但是，锌片体积变小了，说明锌片仍然继续溶解。我们可以写出锌片上的反应式：Zn失去电子生成Zn2+溶于溶液中，Zn是活泼金属，本身失去电子，发生氧化反应。而铜片体积没有变小说明铜片本身并没有参加反应。但铜表面产生的气体，则是溶液中H+从铜表面得到电子后，所生成的H2，由于这里它得到电子，这属于还原反应。 [师生互动] [引导]：为何电子不从溶液中通过？ [引导]：为何溶液中阳离子（H+、Zn2+）向正极方向运动，只有H+得到电子？ [分析]：原电池的反应实质是一个氧化还原反应，只不过分布两个电极区域进行。锌片有气泡是因为锌片不纯，理论上（书本插图2-7）是没有气泡的。 [板书] 二．原电池的工作原理 [学生总结] 原电池的工作原理（锌－铜－稀硫酸原电池为例） 电极电极反应式电子得失反应类型电池反应方程式锌铜
[讲述] 那么构成原电池需要哪些条件呢？我们一起来探究原电池的构成条件？ [板书] 三．构成条件 四．实验探究、分析 探究：形成简单原电池的条件。试分析下列装置，可以构成原电池的是 。 [实验探究] 1．将锌片、镁片用导线相连后用插入稀硫酸溶液中，导线中间连接电流计，观察实验现象。 2．将锌片、碳棒用导线相连后用插入硫酸铜溶液中，导线中间连接电流计，观察实验现象。 [归纳总结]形成简单原电池的条件。 五、原电池工作原理的应用 1.比较金属活动性 原电池中，作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。 2.改变化学反应速率 如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。 3.解释生活中的现象 如潮湿的空气里钢铁容易生锈，生活中的暖贴等。 [总结] 我们今天学习到的知识体系。原电池装置需要有两个相连的电极，和电解质溶液形成闭合回路。相对活泼的金属作为负极，不活泼金属或非金属作为正极。电子由负极流向正极，从而产生电流，将化学能转化为电能。 [课堂练习] 听讲、思考。 小组形式，动手操作并完成探究实验，并整理和总结实验现象和结论。做完实验的同学来描述一下自己观察到的现象，并做解释。 [学生回答] 实验1：锌片表面有气泡产生。铜片无明显反应现象。解释······ 实验2：锌片表面有气泡产生，而铜片表面仍然无明显反应现象。 实验3：锌片表面仍有气泡产生，但同时铜片表面也有气泡冒出。 实验4：电流表发生偏转，说明有电流产生。 解释······ 分组讨论。 问题1：实验中锌片上产生的是氢气。 问题2：实验中导线相连后铜片上产生的气体成分可能是H2。 问题3：铜片体积没有变小且溶液的颜色并没有变蓝，说明铜片本身并没有参加反应。 问题4：锌片体积变小了，说明锌片仍然继续溶解。可以称量对比锌片反应前后的质量关系，也可通过实验方法测定溶液中的离子存在情况，即检验Zn2+的存在。 问题5：稀硫酸肯定参与了化学反应，可以通过测定反应前后的溶液的PH值。根据前面的测定产生的气体是H2，而H2中的H元素的来源只可能是硫酸中。 思考，回答。 做笔记 学生讨论 问题1：负极：Zn - 2e_ = Zn2+ ，因为Zn相对于Cu而言比较活泼。 问题2：正极：2H+ + 2e_ = H2↑ 问题3：根据物理知识，电子的运动方向和电流的运动方向相反，即从负极Zn片→导线→正极Cu片。 问题4：根据物理中电流的关系，外电路中电流从正极出发，到负极。则在溶液中阳离子（H+、Zn2+）向正极方向运动，而阴离子（OH_、SO42_）向负极方向运动。 问题5：负极发生氧化反应，失去电子，而正极发生还原反应，得到电子。 因为导线中传递的是自由电子，而溶液中导电的是自由阴阳离子。介质的差别，和电阻也有关系。 因为氧化性而言H+ > Zn2+ ，即得电子能力H+比较强。 思考，回答。 做笔记 [学生讨论] 原电池的构成条件：第一，必须有两个相连的电极。电极材料可以是活泼性不同的金属或者是金属与非金属构成。较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或非金属为正极。第二是必须有电解质溶液，且与两个电极接触，形成闭合回路。 思考，听讲，做笔记。 学生独立完成，并交流答案。 复习导入，加深学生对化学反应中能量转化的认识。 增强学生的实验探究能力和实验能力，从实验中学习知识。 培养学生解决问题的能力。 培养学生的动脑能力,同时让学生具有较强的问题意识,能够发现和提出有探究价值的化学问题。 培养学生解决问题的能力。 培养学生的动脑能力,同时让学生具有较强的问题意识,能够发现和提出有探究价值的化学问题。 培养学生解决问题的能力。 对所学的知识进行分析。 培养学生解决问题的能力。
板书 设计 化学能转化为电能 原电池 概念 工作原理 负极：Zn ：Zn－2e－===Zn2＋ 电子流出，阴离子移向； 正极：Cu ：2H＋＋2e－===H2 电子流向，阳离子移向； 原电池构成条件 原电池工作原理的应用
课后 反思 学生通过对本课的学习，基本上了解了原电池的工作原理及构成条件，基本上掌握了原电池知识，并学会了根据氧化还原反应方程式设计原电池，但是部分学生对原电池的正负极判断不够熟练，电极反应式书写不够熟练，有待加强。
授课 班级、时间 高一 课型 新课
前期分析 教材分析 本节的教学重点是原电池装置构成条件和工作原理，教学难点在于引导学生理解原电池装置工作原理，即氧化还原反应分别在正极发生还原反应和负极发生氧化反应，负极上失去的电子流入正极，产生电流，从而实现化学能向电能的转化。本节的设计通过实验探究和问题探究，引导学生推导出原电池的构成和工作原理。以学生的现有的物理知识为基础，通过理论分析和实验验证，帮助学生理解原电池的构成条件。
重点难点 1、设计实验认识构成原电池的条件。 2、理解原电池的概念及工作原理； 3、能正确判断原电池的正负极。
学情分析 该学习阶段的学生好奇心强，思维活跃，经过一段时间化学知识的学习，掌握了一定的化学思维方法和基本实验技能。但对实验现象的分析和实验结论的探究在处理上还有一定的欠缺，需要教师适时的引导。学生的年龄特点决定了他们对于直接的化学现象能较快的接受，而对于较抽象的概念和原理则存在理解模糊或定义不清的问题。对于《化学能转化为电能》的主要知识点中，构成原电池的工作原理，涉及到较多需要想象的抽象思维概念，学生理解起来较为费力。因此，采用实验结合理论分析的教学形式有利于学生理解相关概念。在必修1的学习中，学生已经掌握了氧化还原反应的概念及化学反应中存在能量的变化和转化，是学习本节重要的已有知识准备。
教学目标 1、设计实验认识构成原电池的条件。 2、理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正负极。 3、认识化学能转化为电能的原理及其在生产、生活中的应用。
教学 方法 实验探究法、讨论法、讲授法指导教学
教学 工具 PPT，板书，原电池相关实验装置
教学 过程 教师行为 学生行为 设计意图
按教学活动过程呈现（含作业布置等） [讲述] 我们知道化学反应中，必定伴随着能量的变化，那化学能是如何转化成我们所需要的电能呢？ [ppt演示] [讲述] 下面，我们就通过实验来探究化学能是如何转化为电能的。 [讲述] 在实验台上，有下列物品：锌片、铜片、镁片和碳棒，稀硫酸和硫酸铜溶液和几个烧杯。此外，还有导线和电流表。首先，请大家按照幻灯片上的要求，依次完成下面的实验并观察反应现象。大家可以将稀硫酸倒入到烧杯中，大概装一半就够了。 一．发现问题 完成下列实验，将观察到的实验现象和得到的结论填写在表格中。 实验内容实验现象结论实验1在盛有稀硫酸的烧杯中分别插入一块锌片、一片铜片有什么现象？实验2在盛有稀硫酸的烧杯中同时插入一块锌片和铜片，有什么现象？实验3用导线将实验2中的锌片和铜片连接起来，观察实验现象。实验4在导线中间加一个灵敏的电流计，观察实验现象。
[讲述]大家回答得都非常正确，锌是活泼金属，能与稀H2SO4反应置换出氢气。该反应的离子方程式表示如下。 [板书] Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑(氧化还原反应) 二．问题探究 问题探究内容探究获得问题1实验中锌片上产生的气体成分是什么？问题2实验中导线相连后铜片上产生的气体成分可能是什么？如何来验证气体的成分？问题3实验中铜片上产生的气体是铜和稀硫酸反应产生的吗？如何验证？问题4实验中导线相连后，铜片上有气泡产生，那锌片是不是不参加反应了？如何验证？问题5你认为实验中稀硫酸有没有参与反应？你准备怎样验证？你还可以找到哪些证据？
[总结]通过连接导线，该装置（实验3、4）实现了 能向 转化。该装置我们称为 。总的反应离子方程式 。 [板书] 一．原电池装置 [讲述] 两种金属同时放入稀H2SO4后，并没有改变原先的结论。但用导线连接后，我们可以看到在铜片的表面也有大量的气泡产生了，而锌片表面的气泡则减少了，这是为什么呢？而对于锌片而言不管何种情况都是表面有气泡产生，说明参与了反应，而铜片没有参加反应。那到底该装置是如何工作的呢？我们现在来分析。 [ppt演示] 基础知识准备：电池的基本构造，分为 极和 极。在外电路中电流的方向 ，而电子运动的方向 。在内电路中电流的方向 ，而电子运动的方向 。在导线中传递电流的是 。 三．理论分析 分析内容分析获得问题1该装置中锌片电极上发生了怎样的反应？锌片应该是电池中的哪一极？写出反应。问题2该装置中铜片电极上发生了怎样的反应？铜片应为电池中的那一极？写出反应。问题3试分析上述反应中电子的转移过程。问题4我们知道在闭合回路中，分为外电路和内电路。试分析内电路中电解质溶液中离子的运动情况。问题5能用所学到的氧化还原反应理论来判断各电极的反应情况吗？
[引导]请大家注意观察一下，连接电流计后，电流计的偏转方向是向顺时针方向偏转。我们根据物理学的知识，可以知道，只有当电流从电流计的红色接线柱进入，从黑色接线柱流出时候，这也说明在这个反应中锌片是原电池的负极，铜片是原电池的正极。 [引导]我们观察到锌片表面气泡虽然减少，但是，锌片体积变小了，说明锌片仍然继续溶解。我们可以写出锌片上的反应式：Zn失去电子生成Zn2+溶于溶液中，Zn是活泼金属，本身失去电子，发生氧化反应。而铜片体积没有变小说明铜片本身并没有参加反应。但铜表面产生的气体，则是溶液中H+从铜表面得到电子后，所生成的H2，由于这里它得到电子，这属于还原反应。 [师生互动] [引导]：为何电子不从溶液中通过？ [引导]：为何溶液中阳离子（H+、Zn2+）向正极方向运动，只有H+得到电子？ [分析]：原电池的反应实质是一个氧化还原反应，只不过分布两个电极区域进行。锌片有气泡是因为锌片不纯，理论上（书本插图2-7）是没有气泡的。 [板书] 二．原电池的工作原理 [学生总结] 原电池的工作原理（锌－铜－稀硫酸原电池为例） 电极电极反应式电子得失反应类型电池反应方程式锌铜
[讲述] 那么构成原电池需要哪些条件呢？我们一起来探究原电池的构成条件？ [板书] 三．构成条件 四．实验探究、分析 探究：形成简单原电池的条件。试分析下列装置，可以构成原电池的是 。 [实验探究] 1．将锌片、镁片用导线相连后用插入稀硫酸溶液中，导线中间连接电流计，观察实验现象。 2．将锌片、碳棒用导线相连后用插入硫酸铜溶液中，导线中间连接电流计，观察实验现象。 [归纳总结]形成简单原电池的条件。 五、原电池工作原理的应用 1.比较金属活动性 原电池中，作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。 2.改变化学反应速率 如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。 3.解释生活中的现象 如潮湿的空气里钢铁容易生锈，生活中的暖贴等。 [总结] 我们今天学习到的知识体系。原电池装置需要有两个相连的电极，和电解质溶液形成闭合回路。相对活泼的金属作为负极，不活泼金属或非金属作为正极。电子由负极流向正极，从而产生电流，将化学能转化为电能。 [课堂练习] 听讲、思考。 小组形式，动手操作并完成探究实验，并整理和总结实验现象和结论。做完实验的同学来描述一下自己观察到的现象，并做解释。 [学生回答] 实验1：锌片表面有气泡产生。铜片无明显反应现象。解释······ 实验2：锌片表面有气泡产生，而铜片表面仍然无明显反应现象。 实验3：锌片表面仍有气泡产生，但同时铜片表面也有气泡冒出。 实验4：电流表发生偏转，说明有电流产生。 解释······ 分组讨论。 问题1：实验中锌片上产生的是氢气。 问题2：实验中导线相连后铜片上产生的气体成分可能是H2。 问题3：铜片体积没有变小且溶液的颜色并没有变蓝，说明铜片本身并没有参加反应。 问题4：锌片体积变小了，说明锌片仍然继续溶解。可以称量对比锌片反应前后的质量关系，也可通过实验方法测定溶液中的离子存在情况，即检验Zn2+的存在。 问题5：稀硫酸肯定参与了化学反应，可以通过测定反应前后的溶液的PH值。根据前面的测定产生的气体是H2，而H2中的H元素的来源只可能是硫酸中。 思考，回答。 做笔记 学生讨论 问题1：负极：Zn - 2e_ = Zn2+ ，因为Zn相对于Cu而言比较活泼。 问题2：正极：2H+ + 2e_ = H2↑ 问题3：根据物理知识，电子的运动方向和电流的运动方向相反，即从负极Zn片→导线→正极Cu片。 问题4：根据物理中电流的关系，外电路中电流从正极出发，到负极。则在溶液中阳离子（H+、Zn2+）向正极方向运动，而阴离子（OH_、SO42_）向负极方向运动。 问题5：负极发生氧化反应，失去电子，而正极发生还原反应，得到电子。 因为导线中传递的是自由电子，而溶液中导电的是自由阴阳离子。介质的差别，和电阻也有关系。 因为氧化性而言H+ > Zn2+ ，即得电子能力H+比较强。 思考，回答。 做笔记 [学生讨论] 原电池的构成条件：第一，必须有两个相连的电极。电极材料可以是活泼性不同的金属或者是金属与非金属构成。较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或非金属为正极。第二是必须有电解质溶液，且与两个电极接触，形成闭合回路。 思考，听讲，做笔记。 学生独立完成，并交流答案。 复习导入，加深学生对化学反应中能量转化的认识。 增强学生的实验探究能力和实验能力，从实验中学习知识。 培养学生解决问题的能力。 培养学生的动脑能力,同时让学生具有较强的问题意识,能够发现和提出有探究价值的化学问题。 培养学生解决问题的能力。 培养学生的动脑能力,同时让学生具有较强的问题意识,能够发现和提出有探究价值的化学问题。 培养学生解决问题的能力。 对所学的知识进行分析。 培养学生解决问题的能力。
板书 设计 化学能转化为电能 原电池 概念 工作原理 负极：Zn ：Zn－2e－===Zn2＋ 电子流出，阴离子移向； 正极：Cu ：2H＋＋2e－===H2 电子流向，阳离子移向； 原电池构成条件 原电池工作原理的应用
课后 反思 学生通过对本课的学习，基本上了解了原电池的工作原理及构成条件，基本上掌握了原电池知识，并学会了根据氧化还原反应方程式设计原电池，但是部分学生对原电池的正负极判断不够熟练，电极反应式书写不够熟练，有待加强。