6.1.2 化学反应与电能 教案

教学设计
课程名 第一节 化学反应与能量变化 第2课时 化学反应与电能 授课类型 新授课
授课对象 授课时间 课时 1课时
教材 必修第二册（人教版）
教材分析
《普通化学课程标准（2017版）》对这一节的内容要求如下：认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应，了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。本节内容主要包括化学反应中的热能和电能。对于化学反应中的电能，教材主要介绍原电池原理及应用—化学电池。热能和电能作为化学反应中能量变化的例子，教材的侧重不同，前者侧重揭示能量变化的本质，后者侧重化学能转变为电能的原理。本节重点知识理论性强，微观分析多，较为抽象；知识内涵丰富，信息量大。
教学目标
1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。2.能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。3.能从物质及能量变化的角度评价燃料的使用价值。能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。
教学重点、难点
重点：通过动手探究原电池的反应原理，运用已有的知识认识和理解本节核心知识，使学生的知识结构得到重建，并让学生感受从理论到实践的应用以及化学与生活的紧密联系。难点：化学能转化为电能的装置特点及原理。
核心素养
1. 初步形成原电池概念。能够写出电极反应式和电池反应方程式。2. 理解科学探究的基本过程和方法，初步养成科学探究的能力。3.能对自己探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习化学的能力。4. 提高学习化学的兴趣和热情，体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题，逐步形成正确的能源观。
教学方法和手段
PPT 演示、
教学过程(表格描述)
教学环节 主要教学活动 设置意图
导入新课 【想一想】生活中人们使用的电能来自于哪里 能不能直接从自然界获取电能 天空中释放的闪电能产生巨大的能量 由生产生活实际引入，设置悬念，引起学生学习兴趣。
2.火力发电的原理
其中，燃烧（氧化还原反应）是关键
3.能量转换过程
①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
2.什么反应中有电子的转移？氧化还原反应
写出锌和稀硫酸反应的化学方程式并用单线桥分析
铜锌未连接时，锌片表面有气泡，铜片无明显变化，放热，
原因是与金属活动性顺序有关
铜锌未连接时反应的离子方程式：
铜锌连接时，铜表面出现大量气泡，锌表面也有气泡
1.概念：将化学能直接转变为电能的装置
2.本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。
锌片：Zn－2e－ = Zn2+ (氧化反应)
铜片：2H+＋2e－ = H2↑(还原反应)
3.电极反应：
4.工作原理：
电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；
外电路：
这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流
5.构成条件
【PPT展示】（2）原电池的设计与制作
简易电池的设计与制作
【目的】根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。
【用品】水果（苹果、柑橘或柠檬等），食盐水，滤纸，铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流表。
【实验】
①水果电池
【PPT展示】（3）常见的化学电源
常见的锌锰干电池的构造如图6-10所示。其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。在使用过程中，电子由锌筒（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。
负极(Zn): Zn - 2e- = Zn2+
正极(C)： 2MnO2 + 2NH4++2e- = Mn2O3+ 2NH3↑+H2O
Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3↑+H2O
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。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。当以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳。与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用。
燃料电池的供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领城有广阔的应用前景。【介绍化学与职业】电池研发人员电池研发与生产、生活和军事等领域的发展密切相关。电池研发人员的工作包括电池构成材料的研制、电池性能的改进和应用的拓展等。以燃料电池为例，研发中需要研究电极、电解质等电池基本构成材料的性质和材料之间的相容性；研究不同类型的电池构成材料在不同用途时对温度、湿度等环境因素的适应性；还要研究使用什么样的电池材料使电池的容量更大；等等。这些研究工作关系着电池的效率、寿命、安全性、适用性和制造成本。在许多科研机构和生产企业中，都有具备着扎实的化学基础的研究人员从事电池研发工作。 通过电能的产生与发展的化学史，使学生体会科学研究的意义，感受科学家严谨求实的科学态度。了解火力发电厂的工作过程，理解电池产生的现实意义。通过铜锌原电池演示实验，对实验现象的宏观辨识，从微观角 度探究其工作原理，并能从铜锌原电池的个例推广到一般原电池的工作原理，培 养学生从特殊到一般的逻辑思维能力。建立原电池模型，培养学生的科学探究与创新意识的科学素养。通过各类电池的介绍，让学生体会化学电源在日常生活中的重 要作用，通过化学电源的优缺点的对比，感受化学电源未来发展方向，激发学生 的科学精神与社会责任。
1．下列装置中，能构成原电池的是（ ）
【答案】C
2.如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是（　　）
B极为原电池的正极
B. A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸
C. C中阳离子向A极移动
【答案】C
3.对于原电池的电极名称，下列叙述中错误的是（ ）
A．电子流入的一极为正极
B．发生还原反应的一极为负极
C．电子流出的一极为负极
D．发生氧化反应的一极为负极【答案】B4.某原电池2Fe3+ +Fe=3Fe2+不能实现该反应的原电池是（ ） A．正极Cu，负极Fe，电解质溶液FeCl3 B．正极C，负极Fe，电解质溶液Fe(NO3)3C．正极Pt，负极Fe，电解质溶液Fe2(SO4)3 D．正极Ag，负极Fe，电解质溶液CuSO4【答案】D 巩固学生对所学知识的理解和掌握，并帮助他们将所学知识熟练运用。
课堂小结 通过思维导图总结本节内容，加强学生对原电池模型的建构。
板书设计
火力发电原电池
教学设计反思
本节课主要介绍化学能转化为电能的装置——原电池，学生对原电池名称陌生，但在现实生活中经常接触并使用，因此在教学开始介绍了电能和火力发电，减少学生的陌生感，降低学习难度。教学主体——原电池的工作原理和形成条件，以实验的形式进行探究、分析、推理、总结，最终形成原电池模型，激发了学生兴趣，提高了学生的主动性。