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教学设计
课程基本信息
学科 化学 年级 高中一年级 学期 春季
课题 化学反应与能量变化（第二课时）化学反应与电能
教学目标
1、理解原电池的工作原理，进一步体会氧化还原反应的本质，并能从多角度分析和解释化学反应中的能量变化。 2、认识简单原电池的结构，初步构建原电池模型。 3、通过对原电池原理和形成条件的探究，体会“提出假设-实验探究-得出结论”的认知模式，发展探究能力。 4、了解干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。
教学内容
重点：化学反应中能量变化的本质；化学能转化为电能的装置特点及原理。 难点：化学能转化为电能的装置特点及原理。
教学过程
【学生活动】学生展示预习检测和预习时的疑惑，为课堂问题解决准确定位。 【引入】我们日常使用的电能主要来自火力发电。火力发电是通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧（氧化还原反应）是关键。 展示我国发电结构图的两张图片 火力发电是我国当前主要的发电类型，但清洁能源的所占比例逐年上升。 【思考与交流】能否把化学能直接转化为电能？ 煤炭是非可再生资源，会造成能源危机 2、煤炭燃烧会产生污染性气体 3、经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低 【提问】有没有一种装置直接把化学能转化为电能？ 【回答】电池 【学生实验探究一】电流的形成 【实验6-3】 (1) 将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。 (2) 用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。 (3) 如图6-6所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。 【学生展示】用平板展示实验现象，为教师讲解原电池工作原理做出铺垫。 现象：当锌片与铜片插入稀硫酸时，锌片上有气泡产生，铜片上无气泡产生；用导线将锌片和铜片相连后，铜片上有气泡产生；串联电流表后，电流表指针发生偏转，说明导线中有电流通过。 【提问】怎么解释这种现象？ 【回答】Zn 比Cu活泼，用导线连在一起时，Zn片失去的电子变成Zn2+进入溶液。 锌片：Zn－2e－ = Zn2+（氧化反应）电子经导线流向Cu片， 溶液中的H＋由于电场作用下移向Cu片得电子被还原成H2。铜片：2H+＋2e－ = H2 ↑（还原反应） 【教师讲解】：原电池工作原理 原电池原理是将氧化反应和还原反应分别在不同的区域进行，可以使氧化还原反应中转移的电子通过导体发生定向移动，从而形成电流。 【学生实验探究二】 原电池的构成条件 实验序号第一组：实验①②③④ 实验装置 ① ② ③ ④ 能否构成原电池构成原电池条件一
实验序号第二组：实验⑤⑥⑦ 实验装置 ⑤ ⑥ ⑦能否构成原电池 构成原电池条件二
实验序号第三组：实验⑧⑨ 实验装置 ⑧ ⑨能否构成原电池构成原电池条件三
实验序号（四）第六组：实验⑩ 实验装置 ⑩ NaOH溶液 能否构成原电池构成原电池条件四
【自主小结】原电池构成条件 理论上，自发的氧化还原反应均可构成原电池。 具体条件是： ①具有活泼性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)； ②溶液：两电极均插入电解质溶液中； ③导线：两极用导线相连，形成闭合回路。 【学生实验探究三】 【素养提升】水果电池的设计与制作 体会原电池的工作原理和构成条件。 思考 ：水果电池中，水果的作用是什么？
课堂构建：自主总结本节课的主要内容，画出思维导图。 【作业布置】 每个小组查找一种新型电池的信息（包括基本概念，基本原理，应用）， 合作撰写调查报告，下节课进行汇报展示。 【教学反思】 “简易电池的设计与制作”探究活动，通过制作水果电池、简易电池和趣味电池演示实验的设计，引导学生在应用原电池原理基础上，进一步探讨原电池的构成要素及其性质、作用。不仅使学生学习、体验了科学探究的过程和方法，还能巩固其对原电池装置的认识，将教材隐含的原电池的构成要素、原电池电极的选择等重要知识点显性化地落实。(共34张PPT)
化学反应与能量变化（第二课时）
人教版高一年级下册
化学反应与能量变化（第二课时）
20XX.05
1.理解原电池的工作原理，进一步体会氧化还原反应的本质，并能从多角度分析和解释化学反应中的能量变化。
01
2、认识简单原电池的结构，初步构建原电池模型。
02
3.通过对原电池原理和形成条件的探究，体会“提出假设-实验探究-得出结论”的认知模式，发展探究能力。
03
学习目标
4、了解干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。
04
火力发电厂
思考：我们的教室用电是如何产生的？
二、化学反应与电能
1.火力发电——燃煤发电的能量转化过程
化学能（燃料）
燃烧
热能
蒸汽轮机
机械能
发电机
电能
关键：燃烧反应（自发的氧化还原反应是放热反应）
火力发电是我国当前主要的发电类型，但清洁能源的所占比例逐年上升。
我国发电结构
①使用的化石燃料属于不可再生资源;
②化石燃料的燃烧会产生大量的有害气体(如SO2、CO等)及粉尘,污染环境;
③能量经过多次转化，能量利用率低。
思考：火力发电有什么缺点？
化学能（燃料）
燃烧
热能
蒸汽
轮机
机械能
发电机
电能
？
直接
【学习任务一】原电池的构造及工作原理
化学电池（原电池）：将化学能直接转化为电能。
(1)【实验探究】实验6-3 探究电流的形成过程
实验 步骤 步骤1:将锌片和 铜片插入盛有稀 硫酸的烧杯中 步骤2:用导线连接 锌片和铜片 步骤3:用导线在锌片和
铜片之间串联个电流表
实验 装置
2.原电池——化学能直接转化为电能
实验装置 实验现象 实验结论
锌片：逐渐溶解,有气泡产生
铜片：没有气泡
锌与稀硫酸反应生成氢气；铜与稀硫酸不反应
锌片：逐渐溶解
铜片：有气泡产生
锌与稀硫酸发生反应
铜片上产生气泡
锌片：逐渐溶解
铜片：有气泡产生
电流表：指针发生偏转
锌片与铜片相连时，有电流产生，即化学能转化为电能。
Cu ㈩
Zn㈠
-
-
-
Zn2+
H+
H+
e－沿导线传递，产生电流
SO42-
总反应式：Zn +2 H+ = Zn2+ + H2 ↑
微观探析原电池的工作原理
电极电势差
外电路电子的定向移动
内电路离子的定向移动
负极
正极
Zn－2e－=Zn2+
2H++2e－=H2↑
氧化反应
还原反应
阳离子
正极
阴离子
负极
电势较低
电势较高
根据学习任务单中【学习任务二】的实验步骤，分组进行如下实验：
【学习任务二】
探究原电池的构成条件
第一组
探究电极材料
实验序号 第一组：实验①②③④
实验装置
① ② ③ ④
能否构成原电池
构成原电池条件一
①能 ②能 ③不能 ④不能
活动性不同的两个电极
负极：较活泼的金属
正极：较不活泼的金属或非金属（如石墨等）
第二组
探究溶液类型
不能 能 能
两极必须插在电解质溶液中
实验序号 第二组：实验⑤⑥⑦
实验装置
⑤ ⑥ ⑦
能否构成原电池
构成原电池的条件二
第三组
探究电路闭合情况
实验序号 第三组：实验⑧⑨
实验装置
⑧ ⑨
能否构成原电池
构成原电池条件三
能 不能
两极与电解质溶液形成闭合回路
第四组
探究原电池反应实质
实验序号 第四组：实验⑩
实验装置
⑩
能否构成原电池
构成原电池条件四
必须存在自发的氧化还原反应
不能
C
Cu
NaOH溶液
原电池的构成要素
①一般要有自发的氧化还原反应（前提）
②一般要有活泼性不同的两个电极
(或金属与能导电的非金属)
③电解质溶液
④形成闭合回路
（两极一液成回路 ）
模型建构
（3）在以上实验探究结果，电池不可或缺的构成部分有哪些？
例题、下列装置能形成原电池的是( )
A.①②③⑦ B.①②⑤⑥ C.①②③④ D.①②③⑥⑦
A
学以致用
近年来野外生存的真人秀节目在各大卫视频繁播放。某节目中野外生存达人用一个柠檬、一排铜钉和一排锌钉制作的水果电池用于野外生火。
【素养提升】
目的：根据原电池原理，设计和制作水果电池，
体会原电池的构成要素。
用品：水果（苹果、柑橘、柠檬等），铜片、铝片、
导线、小型用电器（发光二极管、电子音乐
卡芯、数字表），电流表。
思考 ：水果电池中，水果的作用是什么？
【学习任务三】水果电池的设计与制作
原电池装置的生活应用
一次电池：放电后不能再次充电的电池（内部的氧化还原反应无法逆向进行），如锌锰干电池。
二次电池：放电后可再次充电的电池（内部的氧化还原反应再充电时可逆向进行），如铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
【学习任务三】
原电池装置的生活应用
一次电池 二次电池
优点 体积小、便于携带 环保、可多次反复利用、
自放电能力强
缺点 自放电能力小 需携带充电工具、安全性能有待提高
新型电池
燃料电池是一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。
一节电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值，并造成永久性公害！
一粒纽扣电池可污染60万升水，相当于一个人一生的饮水量 ！
垃圾分类，电池回收，环境保护，从你我做起！
自主总结
生活中常见电源的特点
作业布置：
每个小组查找一种新型电池的信息（包括基本概念，基本原理，应用）， 合作撰写调查报告，下节课进行汇报展示。
谢谢
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