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化学反应与能量变化
第六章 化学反应与能量变化
说课内容
一、教学背景
二、教学目标
三、教学方法
四、教学流程
五、教学反思
一
教材背景
(一)教材分析
化学反应与热能
化学反应与电能
《化学反应与能量变化》
原电池原理
化学电源
化学反应转化为电能的原理
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
学科内的联系与综合
学科间的联系与综合
电解质溶液
物理电学
金属的性质
离子反应
氧化还原反应
电解池
金属电化学腐蚀和防护
选修
选修
化学反应与热能
带电粒子的定向移动形成电流
氧化还原反应的相关概念及其实质
电解质溶液导电的原因
电流形成条件：电源、形成闭合回路
元素化合物的知识
Company Logo
知识
(二)学情分析
具有一定的分析问题和解决问题的能力
能力
具有一定的实验探究的能力
Company Logo
(二)学情分析
内电路、外电路
电极材料和电极反应物的关系
内外电路中粒子如何移动
学习中易产生的迷思
说课内容
一、教学背景
二、教学目标
三、教学方法
四、教学流程
五、教学反思
宏观辨识与微观探析
分析物质化学变化中宏观现象和微观粒子的变化关系，从中得出化学能转化为电能的原理。
证据推理和模型认知
利用化学反应的特定现象推断原电池的存在，并建立原电池工作原理的模型认知。
科学探究和创新意识
通过实验探究得出原电池的存在，认识原电池装置和工作原理，掌握科学探究的基本步骤和方法。
(一)
教学目标
理解氧化还原反应与原电池之间的联系
简单原电池的工作原理
原电池的工作原理
(二)
教学重难点
教学重点
教学难点
说课内容
一、教学背景
二、教学目标
三、教学方法
四、教学流程
五、教学反思
合理引导
实验探究
理论分析
实验验证
总结归纳
微观模拟
深化认识
建构认
知模型
三
教学方法
实验探究法
讲授法
启发法
学法指导
1.借助学案，完成相关实验探究，并分析相关实验现象；
2.课堂上借助学生已有的知识储备完成学案中的粒子移动方向；
3.结合宏观现象观察和微观层面分析，在解释现象的同时得出原电池的工作原理。
4.结合所学，初步构建原电池的认知模型。
说课内容
一、教学背景
二、教学目标
三、教学方法
四、教学流程
五、教学反思
四
教学流程
环节一：实验探究
3.将铜丝弯成U型，将两端插入稀硫酸中（一端接触锌粒），观察现象。
（在方框中画出其对应的实验现象示意图）
1.将锌粒加入稀硫酸中，观察现象；写出对应的离子方程式。
2.将铜丝插入稀硫酸中（不接触锌粒），观察现象；解释原因。
（在方框中画出其对应的实验现象示意图）
认知冲突
环节二：理论分析：
3. 电子是从哪里来的？你能用得失电子有关的离子方程式表示该电子产生过程吗？
1.实验3中气泡是什么？你判断的依据是什么？
提示：结合化学反应中的元素、微粒及其转化关系来思考
2. 实验3中的气泡是由哪种微粒转化而来？你能用得失电子有关的离子方程式表示该气泡的形成吗？
例如钠和氯气形成NaCl的过程中得失电子有关的离子方程式有：Na-e-=Na+、Cl2+2e-=2Cl-
宏观辨识与微观探析
电极方程式书写
Zn
Cu丝上的气泡是什么？
2H++2e-==H2↑
Zn-2e-==Zn2+
e-
电子是从哪里来的？
电流？
Zn+2H+=Zn2++H2↑
Cu
环节三：实验验证 形成概念
②用电流表连接锌片和铜片插入稀硫酸中，观察现象
①将锌片和铜片用导线连接平行插入稀硫酸溶液中，观察现象
结论：产生电流
电能
化学能
Zn+2H+=Zn2++H2↑
形成原电池概念
正极
负极
Zn
Cu
环节四：明确两极
学生活动：设计实验确定该原电池装置的正负极
控制变量
科学探究
环节五：分析微粒移动方向
1.持续的电流需要有闭合回路，电子只能在金属或导电的非金属中转移，溶液中的电流是离子在定向移动。
2.正电荷的定向移动方向为电流方向，负电荷的定向移动方向与电流方向相反。
分析闭合电流回路中电子和离子移动方向。
知识储备：
学生交流讨论汇报
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
e-
正
极
负
极
I
I
吸收、整合、应用相关知识的能力
环节六：分析反应原理 构建认知模型
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
2H++2e-=H2↑
Zn-2e-=Zn2+
e-
Zn2+
H2
e-
氧化反应
还原反应
宏微结合
分析原理
负极
正极
失e-
得e-
发生氧化反应
发生还原反应
e-沿导线
电解质溶液
阳离子移向
阴离子移向
原电池工作原理模型图
环节六：分析反应原理 构建认知模型
构建原电池工作原理模型
Zn-2e-=Zn2+
2H++2e-=H2↑
电能
氧化还原反应的化学能
电极是否都参与反应？
环节七：微观模拟 构建专题认知模型
变抽象为形象
加深理解
装置
负极
正极
电子移动场所
离子移动场所
工作原理
还原剂
氧化剂
还原产物
氧化产物
失e-
得e-
电极反应物
电极产物
微观过程
失e-场所
得e-场所
电子移动方向
阳离子移动方向
阴离子移动方向
导线
电解质
离子移动方向
环节七：微观模拟 构建专题认知模型
说课内容
一、教学背景
二、教学目标
三、教学方法
四、教学流程
五、教学反思
五
教学反思
1.本节课采用实验探究引入教学,并预测新知识的存在，降低了学生对于新知识的陌生感，减缓了认知的坡度，既符合化学的学科特点,也符合学生的心理和思维的发展特点。
五
教学反思
2.本节课以实验事实设疑（是否产生电流）,又以实验事实释疑（验证电流的存在、设计实验确定原电池的正负极、通过铜电极的现象和反应分析原电池的工作原理）,让学生从直观的实验中发现问题,找到学生的知识生长点，使其认知呈现螺旋上升。
五
教学反思
3.引导学生进行实验观察和分析,发展宏观辨识和微观探析素养；引导学生进行实验探究并构建原电池工作原理的认识模型，发展学生证据推理和模型认知素养；借助多媒体微观模拟，巩固所学并突破教学难点，同时形成基础的电化学的思维模型。发展学生核心素养贯穿于整个教学。
五
教学反思
4.在整个教学中有意识的设计课程结构，使其沿着科学认知的一般过程——发现问题、分析问题、解决问题、深化认识，初步形成“实践-认识-再实践-再认识”的辩证唯物主义的思维方式。《化学反应与能量变化》
一、教材分析：
《化学反应与能量变化》是人教版必修二第六章第一节的内容，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。新课程标准对于《化学反应与电能》要求 ：1．了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。本教学设计为《化学反应与电能》的第一课时。
二、学情分析：
初中物理的学习中已经知道带电粒子的定向移动形成电流，知道电流形成的基本条件：有电源，形成闭合回路。初中化学知识的学习中已经知道化学反应与热能，高中化学必修一的学习已经知道氧化还原反应的相关概念及其实质——电子的转移，知道电解质溶液导电的原因是存在自由移动的离子，学习了一些元素化合物的知识，掌握了一些实验的基本操作。但是对于电化学还是第一次接触，相关概念都是陌生的，例如电极、电极反应。很多知识存在迷思：电子、离子如何移动形成电流，电极材料和电极反应物的关系。
三、核心素养目标
1、宏观辨识与微观探析：会分析物质化学变化中宏观现象和微观粒子的变化关系，从中分析出化学能与电能的转化原理。
2、证据推理和模型认知：利用化学反应的特定现象推断原电池的存在，并建立原电池工作原理的模型认知。
3、科学探究和创新意识：通过实验探究得出原电池的存在，认识原电池装置和工作原理。
四、教学重难点
1.教学重点
理解氧化还原反应与原电池之间的联系、简单原电池的工作原理。
2.教学难点
原电池的工作原理
五、设计思路：
从氧化还原反应的相关实验中预测电流的存在，在此过程中发展学生宏观辨识和微观探析素养；通过实验验证原电池的存在和对比实验得出锌-铜-稀硫酸原电池的正负极，使学生掌握科学的实验探究方法，发展学生实验探究和创新意识的素养；在解决原电池电流形成的过程中，发展学生吸收、整合、应用相关化学知识的能力，在分析原电池的工作原理中，进一步强化宏观辨识和微观探析等素养；在小节的过程中通过闭合回路的电流形成，发展学生证据推理和模型认知的能力；最后总结本节课的主要内容，建立一个电化学的认知的基础模型图，发展学生模型认知的素养。整节课的教学设计中，贯穿核心素养的教学，提高实践-认识-再实践-再认识的辩证唯物主义的思维方式。
六、教学方法：
实验探究法、讨论法、讲授法
七、课前准备：
多媒体课件制作、学案设计、分组实验仪器和药品、原电池装置仪器和药品
八、教学过程：
【引入】高中化学中氧化还原反应有着极其重要的地位，我们先来复习一些简单的知识。
化学反应：Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑， 失去电子， 发生氧化反应， 得到电子， 发生还原反应。
今天我们再来探究氧化还原反应的相关应用。
【承接】完成学案上的3个探究实验，并做好相关的记录并分析、解决相关问题。
【学生探究】1.将锌粒加入稀硫酸中，观察现象；写出对应的离子方程式。
2.将铜丝插入稀硫酸中（不接触锌粒），观察现象；解释原因。
（在方框中画出其对应的实验现象示意图）
3.将铜丝弯成U型，将两端插入稀硫酸中（一端接触锌粒），观察现象；
（在方框中画出其对应的实验现象示意图）
【学生思考活动】：
1.实验3中气泡是什么？你判断的依据是什么？（提示：结合化学反应中的元素、微粒及其转化关系三个角度思考）
实验3中的气泡是由哪种微粒转化而来？你能用得失电子有关的离子方程式表示该气泡的形成吗？（例如钠和氯气形成NaCl的过程中得失电子有关的离子方程式有：Na-e-=Na+、Cl2+2e-=2Cl-）
电子是从哪里来的？你能用得失电子有关的离子方程式表示该电子产生过程吗？
【提问】Cu丝上不断产生的气泡是什么？电子是从哪里来的？
【讲解】铜丝上氢气不断产生,说明氢离子不断得到电子产生氢气（2H++2e-==H2↑）。通过氧化还原反应原理的分析电子来源于Zn-2e-==Zn2+，即电子是从锌来的。
设计意图：步步导入，吸引学生注意力，加强学生实验探究的能力，能观察实验记录实验现象、分析实验、信息进行加工并得出相关结论的能力，强化学生发现问题、提出有探究价值的化学问题的能力，同时发展宏观辨识和微观探析的素养。
【承接】初中物理的学习中我们已经知道带电粒子的定向移动产生电流，这个过程中如果电子不断从锌到铜这端上，则会有电流产生。下面我们通过实验来验证该过程是否有电流产生。
【演示实验】锌-铜-稀硫酸原电池产生电流。
设计意图：通过实验验证，发展学习化学的兴趣，体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。
【讲解】通过实验电流表指针偏转，说明产生电流，该过程会不断产生电能。
【提问】上述实验中有电能输出，那么该能量来源哪里？
【讲解】整个装置内发生了反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑，该反应的反应物中也储存有能量，这种能量称为化学能。该装置能不断产生电能，即从能量转化角度来说该装置能将化学能转变为电能。
【讲解】上述这种将化学能直接转变成电能的装置，称为原电池。
【板书】原电池
1.定义：将化学能直接转变成电能的装置，称为原电池
【承接】该实验装置即相当于初中物理中的电池一样能不断向外界供电。我们是否想了解一下该装置的正负极分别是什么？
【展示】初中物理中的简单电路图。
【学生活动】分析上述物理中的简单电路图中正负极和电子移动情况；
【提问】对于锌-铜-稀硫酸原电池装置，我们如何确定该装置的正负极？
【讲解】控制变量思想是实验中常用的一种方法，我们将刚才装置的反应装置换成干电池，来确认该装置中的正负极。
【演示实验】接通物理电路，对比得出铜为正极，锌为负极。
设计意图：通过对比实验得出锌-铜-稀硫酸原电池的正负极，使学生掌握科学的实验探究方法，发展学生实验探究和创新意识的素养。
【讲解】通过实验我们得出该原电池的正极为铜，负极为锌。
【板书】2.正负极
负极 正极
电极材料 锌 铜
【承接】持续的电流需要有闭合回路，电子只能在金属或导电的非金属中转移，溶液中的电流应该是离子在定向移动形成的，请你结合电流的方向思考上述原电池溶液中电子和离子的移动情况。
【展示】已知：1.持续的电流需要有闭合回路，电子只能在金属或导电的非金属中转移，溶液中的电流是由于离子在定向移动。
2.正电荷的定向移动方向为电流方向，负电荷的定向移动方向与电流方向相反。
【学生活动】分析锌铜原电池中的电子和离子移动情况。
设计意图：发展学生吸收、整合、应用相关化学知识的能力，在分析原电池的工作原理中，进一步强化宏观辨识和微观探析等素养。
【讲解】初中物理学习中已知:电流方向从电源正极到负极，电子由负极经导线到正极；而锌-铜-稀硫酸原电池中锌为负极，电子流出，铜为正极，电子流入，该原电池装置中电子由锌经导线到铜极。
【板书】
电子移动方向 负极流出 正极流入
【讲解】电子由负极流出经导线移到正极，这部分在电路中称为外电路。而原电池装置中的稀硫酸等电解质溶液中应该是离子移动产生电流。而离子在溶液中移动，我们称为原电池装置的内电路。依据闭合回路原理，内电路中阳离子移向正极，阴离子移向负极，简单记忆为“正正，负负”，即带正电荷的阳离子移向正极，带负电荷的阴离子移向负极。
【板书】
离子移动方向 阴离子移向负极 阳离子移向正极
【讲解】在锌-铜-稀硫酸原电池中，由分析可知：电子由负极到正极，即由锌到铜；溶液中的H+移向正极，到铜电极表面，SO42-移向负极，到达锌电极表面。整个电路中外电路中电子、内电路中离子定向移动形成闭合的电流回路。
【承接】原电池是将化学能转化为电能的装置，该装置是如何实现化学能转化电能的？
【讲解】该装置中的化学能来源于反应:Zn+2H+=Zn2++H2↑,负极上电子流出，是由于锌在电极上失去电子，发生反应Zn-2e-==Zn2+，发生氧化反应；正极上电子流入，铜不可能得到电子，而溶液中的氢离子在电极上得到电子发生反应2H++2e-==H2↑,发生还原反应。负极发生氧化反应，失去电子，电子经导线到正极，正极上发生还原反应。这样我们能认识：原电池是氧化还原反应的应用。
【讲解】在电化学中，这样的表征电极表面反应的式子叫电极方程式。
【板书】3.工作原理
负极 正极
电极方程式 Zn-2e-==Zn2+ 2H++2e-==H2↑
电极反应 氧化反应 还原反应
设计意图：分析原电池的工作原理，进一步强化宏观辨识和微观探析、模型认知等素养。
【小节】原电池是将化学能转化为电能的装置，该装置是氧化还原反应的应用。原电池装置使氧化反应与还原反应分别在两个不同电极上发生，负极上失去的电子经导线到正极上，溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，装置中的电子和离子定向移动形成电流。可建立如下的模型认知图：
设计意图：总结原电池的工作原理，发展证据推理和模型认知的能力。
【承接】前面介绍了正负极，也介绍其工作原理。下面我们从微观来看一下锌-铜-稀硫酸原电池的工作原理。
【播放课件】播放原电池的微观工作原理。
【讲解】锌-铜-稀硫酸原电池中，总反应为：Zn+2H+=Zn2++H2↑。锌电极为负极，电子流出，发生反应：Zn-2e-==Zn2+，铜电极为正极，电子流入，电解质溶液中的氢离子在其表面得电子生成氢气，发生还原反应：2H++2e-==H2↑。
【提问】锌-铜-稀硫酸原电池中，锌、铜为该原电池的电极材料，是否都参与了电极反应？
【讲解】铜电极为正极，但没有参与电极反应，即电极材料不一定就是电极反应物。学习中要认识原电池是氧化还原反应的应用，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电极不一定发生反应。以后有些原电池的电极可以都不参与反应，比如氢氧燃料电池。
【课堂小节】本节课从氧化还原反应的相关实验中发现问题，基于问题探究引入了原电池的概念及其相关知识。希望大家在以后的学习和生活中能留意那些异常情况，学会发现问题、分析问题、解决问题，能理解实践-认识-再实践-再认识的辩证唯物主义的思维方法。
在原电池的新知识的学习中主要介绍了两个方面的认识：装置和工作原理。装置含正极、负极、电子移动场所、离子移动场所；工作原理上，负极上还原剂失电子，发生氧化反应，正极上氧化剂得电子，发生还原反应；外电路中电子由负极沿导线到正极，内电路中阳离子移向正极，阴离子移向负极。我们可以借助模型认知将这两个内容做如下总结：
设计意图：总结本节课的知识结构，发展实验探究和创新意识、证据推理和模型认知的素养，并为未来原电池的形成条件提出理论依据。
【课堂练习】1.在用锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中,经过一段时间工作后,下列说法中正确的是( )
A、锌片是正极,铜片上有气泡产生
B、电流方向是从锌片流向铜片
C、溶液中硫酸的物质的量减小
D、电解液的pH保持不变
设计意图：检测本节课的学习效果，并复习原电池的工作原理。
九、板书设计：
原电池
定义：将化学能直接转变成电能的装置，称为原电池
2.正负极：
负极 正极
电极材料 锌 铜
电子移动方向 负极流出 正极流入
离子移动方向 阴离子移向负极 阳离子移向正极
3.工作原理
负极 正极
电极方程式 Zn-2e-==Zn2+ 2H++2e-==H2↑
电极反应 氧化反应 还原反应
十、作业布置：
已知Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu，将今天所学的锌-铜-稀硫酸原电池中的电解质换成硫酸铜溶液也会形成原电池。请你完成下表：
负极 正极
总离子方程式
电极材料
现象
电极方程式
反应类型
电子流向
电流流向
离子移向
