人教版（2019）高中化学 必修二 6.1 化学反应与电能教案（第2课时）

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第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第二课时 化学反应与电能 教学设计
教材分析
本节在学习第六章化学能与热能的基础上，进入化学能与电能的学习。学生已经了解了化学能转化为热能的相关知识。通过本节知识的学习既可以为前面所学知识增加感性认识材料，又可以深化对化学反应与能量的理解，起到承上、加深巩固的作用。同时可以帮助学生认识到化学在促进社会发展、改善人类生活条件等方面所起到的重要作用。
原电池的构成、原电池原理是本节重要内容，通过对原电池原理、干电池、新型电池的学习，使学生体会化学对社会发展和人类进步的重要作用。
学情分析
1.学生的知识、技能的基础。学生在学习本节之前，已初步理解了能量守恒的化学思想，知道化学能可以转化为热能。但学生对化学能转化为其他形式的能、转化原理的认识有待进一步培养和提高。
2.学生认知心理特点及认知发展水平。对化学实验充满期待和向往，所以应创设教学情境，激发学习兴趣，用兴趣带动学习。
教学目标
1、通过实验探究认识化学能与电能之间转化的实质。
2、理解原电池的概念及工作原理和构成条件。
3、形成绿色化学观念，构建保护环境思想
教学重难点
【教学重点】
初步认识原电池的概念、原理及形成条件。
【教学难点】
通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。
教学方法
问题导入、实验引导、现象观察，通过分析实验现象得出化学能转化为电能的原理，进而学习原电池的组成条件、工作原理，掌握化学能转化为电能的过程。
教学过程
导入新课
【教师活动】今天我为大家带来了一个神奇的水果，它能产生电能，请欣赏。电流表指针偏转了，说明产生了电能。同学们，能量是守恒的，这里的电能是由什么能转化而来的？
【学生活动】思考并回答问题，化学能
【板书】化学反应与电能
【教师活动】也就是说该装置将化学能转化成电能。如果我们能将化学能直接转化成电能提高能量转化率。这将会在缓解、解决能源危机方面做出巨大贡献。那么，如何实现化学能向电能的转化呢？首先我们要明白电流的实质是什么？哪一类化学反应存在着电子的转移？
【学生活动】小组思考讨论并回答相关问题。
二、推进新课
探究一：原电池原理的探究
【教师活动】接下来我们锁定氧化还原反应，进行实验探究，实现化学能向电能的转换。请大家完成以下三个实验，锌片、铜片平行插入稀硫酸中观察现象；将铜片、锌片用导线连接平行插入稀硫酸中；将铜片、锌片用导线连接，接入电流表平行插入稀硫酸中。请各小组内合作完成探究实验，记录好实验现象。
【学生活动】小组内合作实验探究。
【教师活动】实验结束，那个小组来说一说你们观察到的现象？首先看实验1得出什么结论？
【学生活动】学生回答实验现象：锌片上有气泡，铜片上无气泡。锌与稀硫酸反应，铜与稀硫酸不反应。
【教师活动】接下来有请一位同学们用离子反应方程式来解释这一宏观实验现象并用单线桥标出电子的转移。
【学生活动】书写离子反应方程式。
【教师活动】锌片失去电子发生氧化反应做还原剂，同时氢离子在锌片上获得电子发生还原反应做氧化剂。在这实验中锌如何将电子转移给氢离子的？有电流产生吗？
【学生活动】直接转移，无电流产生。
【教师活动】也就是说在锌片上既发生了锌失电子的氧化反应也发生了氢离子得电子的还原反应，电子的转移是无序的，无电流产生。
【教师活动】实验2有哪些现象？这个气体是什么？发生的反应是什么？
【学生活动】铜片上有大量气泡产生；氢气。发生了还原反应2H++2e-==H2
【教师活动】氢离子在铜片表面获得了电子，产生氢气，电子从哪里来？电子是铜失去的吗？
【学生活动】不是，电子仍然是Zn失去的
【教师活动】那么Zn片上的发生了什么反应？
【学生活动】发生氧化反应Zn-2e-==Zn2+
【教师活动】在这个实验中产生氢气的位置，也就是得电子的位置发生了改变，那么Zn失去的电子如何转移到铜片上的呢？实验三中电流表指针有何变化呢？请大家根据实验三的现象进行思考。
【学生活动】实验三中电流表的指针发生了偏转，证明导线中形成了电流，所以电子应该是沿导线转移到铜片上的。
【教师活动】在电流表中有电流经过，证明这个装置将化学能转化为了电能；像这种将化学能直接转化为电能的装置称为原电池。
【板书】原电池
1、定义
【学生活动】倾听，理解，记录内容，填写学案。
【教师活动】那么原电池是如何工作的呢，接下来根据刚才的实验与屏幕的动画展示让我们一起来分析原电池的工作原理。锌比铜活泼，更易失去电子，锌失去电子变成锌离子溶解在溶液中，发生Zn -2e- = Zn2+化合价升高的氧化反应。失去的电子沿着电子导体到定向移动到铜片上，随着反应的进行，锌片上的电子不断的定向移动到铜片上，铜片上集聚了大量的电子，带上什么电？
【学生活动】负电
【板书】2.工作原理
【教师活动】因此铜片上的负电荷吸引了溶液中带正电荷的氢离子移向铜片并获得电子，中和负电荷，发生（2H++ 2e-== H2）化合价降低的还原反应，同理，锌片附近聚集了大量的锌离子而带正电，因此吸引溶液中带负电的硫酸根向锌电极移动，中和正电荷。溶液中阴阳离子的定向移动保持了溶液的电中性，并与导线中定向移动的电子形成了原电池的闭合回路，实现化学能向电能的转化。
在铜锌原电池中，电子由锌片流向铜片，那么电流的方向是怎样的？
【学生活动】电流由铜片流向锌片。
【教师活动】由物理学我们知道，电流流出的一极叫正极，电流流入的一极叫做负极。这就是原电池工作的原理。接下来请各小组同学们根据对铜锌原电池工作原理的理解，简化模拟，抽提出该工作原理的本质特征，建构Cu/Zn原电池工作原理的认知模型，交流讨论。
【学生活动】学生小组内讨论，思考构建模型
【教师活动】首先铜锌原电池是建立在一个氧化还原的化学反应之上的，锌与氢离子反应。有两个电极正极和负极，分别为？在负极上锌片发生什么反应，是什么反应类型？失去的电子则沿着电子导体到达正极，在正极发生什么反应，是什么反应类型？电解质溶液中阴阳离子如何移动？电子与电流的流向是什么？
【学生活动】建构模型并回答相关问题
【教师活动】现在你知道柠檬原电池如何产生电能了吧？
【学生活动】铜片与锌片连接导线平行插入柠檬中，柠檬中的柠檬酸与锌片发生氧化还原反应，构成了原电池，产生了电能。
探究二：探究原电池的形成条件
【教师活动】现在老师把柠檬切成两半，大家看电流表指针还偏转吗吗？还有电流产生吗？现在老师在把柠檬合起来，你发现了什么？
【学生活动】没有了. 又有电流产生。
【教师活动】说明原电池构成是有条件的，那么原电池有哪些构成条件呢？请同学们根据铜锌电池工作原理的认知模型进行大胆猜想。这里我给大家提示几点：想要形成电流，必须有什么反应呢？氧化反应和还原反应分区进行需要什么载体呢？光有外电路电子转移不能形成持续的电流，所以还需要什么呢？
【学生活动】有氧化还原反应；有两个能导电电极；有电解质溶液；形成闭合回路。
【教师活动】接下来我们根据猜想运用“控制变量法”设计实验，改变要探究的因素，保证其他因素不变。这是为大家准备的实验材料。
请大家思考：对于第一条，我们应该是改变化学反应类型，保证其他条件不变；对于第二条我们应该改变电极材料；对于第三条，我们应该改变电解质溶液；对于第四条，我们应该改变闭合回路；接下来请各小组讨论，根据实验材料设计实验方案并回答。
【学生活动】小组讨论设计方案，并回答方案。第一组Zn--Cu（稀硫酸） C--Cu（稀硫酸）；第二组Zn--Cu（稀硫酸） Zn--Zn（稀硫酸）；第三组Zn--Cu（稀硫酸）Zn--Cu（酒精）；第四组Zn--Cu（稀硫酸 形成回路）Zn--Cu（稀硫酸不没过缸体中间隔板，断路）
【教师活动】请一组二组合作完成第一组实验，三组四组合作完成第二组实验，五组完成第三组实验，六组完成第四组实验。实验过程中注意观察实验现象进行对比。
【学生活动】完成探究实验，观察实验现象，得出结论。
【板书】3.形成条件
【教师活动】通过科学探究，同学们归纳出了原电池的形成条件。建构起了原电池工作的认知模型，其实原电池的实质就是将一个氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在两个区域进行，使得发生氧化还原反应时的电子转移沿导线定向移动形成电流，实现化学能向电能的转化。
【教师活动】虽然日常生活各种各样的电池。像干电池、手机中的锂电池、电动车中的铅酸蓄电池以及燃料电池。方便着我们的生活，但是废旧电池往往含有含有汞、镉、铅等有毒金属，能够使人患病。而且废旧电池还会污染土地以及水资源，所以我们要在日常生活中注意电池回收再利用、减少污染、保护环境。
【教师活动】通过本节课的探究，相信同学们对原电池有了充分的了解，那么现在来检验一下同学们的掌握情况，请同学们完成这两个课堂练习题。
【学生活动】完成习题并回答
【教师活动】通过上面两个习题的巩固，同学们对原电池的认识将更加深刻，那么请同学们在课下根据Fe+2Fe3+===3Fe2+完成一个原电池的设计与制作。
板书设计
化学反应与电能
原电池
1、定义
2、工作原理
3、形成条件
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