顺德区化学课改化学②教学设计交流讨论
课题：人教新版高中化学必修②第二章化学反应与能量第二节化学能与电能
广东佛山顺德均安中学（528329） 丘建龙（0757－25382716）
（一）教材分析
初中化学已经从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修模块“化学反应原理”中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量。人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能与电能》部分既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。第一课时的主要内容有：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。原电池原理和组成条件是本节课的重点，原电池原理是本节课的难点。第二课时的主要内容是：介绍几种常见的化学电源在社会生产中的应用。通过原电池和传统干电池(锌锰电池)初步认识化学电池的化学原理和结构，并不要求上升为规律性的知识；通过介绍新型电池(如锂离子电池、燃料电池等)体现化学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观。激发学生科学知识的求知欲。
本节教材设置了大量的探究教学素材，富有深刻的自主探究教学思想内涵。首先，原电池概念引入的演示实验2-4为探究教学创设了问题情景，当学生观察到 “铜片上产生气泡”这一反常的实验现象（即学生遇到新的问题——冲突），就会情不自禁地提出一系列问题，产生强烈的探索欲望，并提出各种各样的假设（试图用原有的认知结构去同化——解惑）；学生根据实验现象，经过严密的逻辑推理，得出相关结论（达到认知上的新平衡——感悟）；当学生理解原电池的原理后，教材又设置了一个“科学探究”和“思考与交流”栏目，让学生自己探究讨论归纳出“组成原电池的条件”（ 促进学习者认知结构的不断发展——升华）；同时，课本插图“水果电池”，是本课时探究教学内容的应用和延伸（迁移和拓展———发展）。
（二）教学设计思路
①教师创设情景，通过介绍材料（利用化学史实——伏打电池的发明创设教学情景，提出关于化学能如何转化为电能的问题，沿着伏打发明电池的历程开始自主探究）。得到启发，沿着伏打发明电池的历程，设计、动手实验探讨原电池原理。然后开展第二个探究性实验：通过提供材料，让学生设计实验方案，分组讨论、得出最佳方案，探讨构成原电池的条件。最后开展第三个探究性实验：利用所学知识，根据现有材料，制作水果电池，让学生体验学习化学乐趣。
②生活在现代社会，学生对“电”有着较丰富的感性认识。要充分利用学生已有的经验，以及电学、化学反应中能量变化和氧化还原反应等知识，调动学生主动探索科学规律的积极性。通过实验探究，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。
③通过原电池和传统电池(锌锰电池)初步认识化学电池的化学原理和结构，并不要求上升为规律性的知识；通过介绍新型电池(如锂离子电池、燃料电池等)体现化学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观，感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观。
④教学模式
（三）教学目标
1、知识与技能：
⑴了解常见的化学能与电能的转化方式
⑵举例说明化学能与电能的转化关系及其应用，认识研制新型电池的重要性，形成科学技术的发展观。
⑶理解原电池原理及其形成条件
2、过程与方法：
⑴通过预习培养学生自学能力、独立解决问题、发现问题的能力。
⑵通过实验探究培养学生主动探索科学规律的精神
⑶通过思考与交流，让学生学会联系自己已掌握的知识通过比较归纳认识事物的本质特征。
3、情感、态度与价值观
⑴培养学生主动参与意识。
⑵经历探究过程，提高学生的创新思维能力，勇于探索问题的本质特征，体验科学过程；通过对废旧电池的处理加强环保教育。
（四）教学重点
初步认识原电池概念、原理、组成及应用。
（五）教学难点
通过对原电池实验的探究、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。
（六）教学方法
预习、实验探究、讨论、启发、讲解、练习
（七）课时安排
2课时
（八）教学工具
实验仪器、多媒体教室，另附powerpoint课件。
（九）教学过程（第一课时）
教师活动
学生活动
设计意图
【实验探究引入课题】
1、锌片插入稀硫酸
2、铜片插入稀硫酸
3、锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸
学生四人一组分组探究做实验
培养学生发现问题的能力、合作能力、动手能力。激发学生学习的兴趣。
【问题探究】
1、锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？
2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又怎样？为什么？
3、锌片的质量有无变化？溶液中c (H+)如何变化？
4、锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？
5、电子流动的方向如何？
通过实验讨论回答
培养学生解决问题的能力
【引入】
电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？这就让我们用化学知识揭开电池这个谜。
带着问题进入课堂
用疑问将课题引入
【板书】第二节 化学能与电能
【板书】一、化学能与电能的相互转化
【板书】1、燃煤发电的过程
学生看书找到答案
1、利用学生的生活经验和生动的事例说明电力在当今社会的巨大作用。
2、利用能量守恒定律帮助学生理解火力发电的原理。
3、让学生通过观察图片、图表等直观材料，讨论发现火力发电的利与弊。
教师活动
学生活动
设计意图
【板书】2、燃烧的本质——氧化还原反应
【分析】氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子转移的过程，电子转移引起化学键的重新组合，伴随着体系能量的变化。要使氧化还原反应释放的能量不通过热能而直接转化为电能，就要设计一种装置，使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。如果要把可产生的电能以化学能的形式储存起来，这就是我们这节课要研究的重要知识点——原电池，这种装置可以将氧化还原反应的能量储存起来，类似于水库的蓄能。
复习氧化还原反应的有关内容
1、引导学生把氧化剂与还原剂之的电子得失与电流的形成条件联系起来，设想化学能与电能相互转化的方式。
2、鼓励学生讨论设计实现化学能与电能相互转化的实验装置。
【板书】3、原电池
原电池实验探究
现象
铜片
锌片
电流表
利用Cu-Zn原电池实验探究前面“思考与交流”中提出的设想。
【学与问】根据你所了解的电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？你如何判定装置的正、负极？
根据探究实验进行回答
【动画模拟】原电池的微观原理
学生观看
进一步明确原电池的工作原理
【分析】当把用导线连接的锌片和铜片一同浸入稀硫酸中时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H＋从铜片获得电子被还原成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。这一变化过程可以表示如下：
锌片：Zn - 2e— = Zn2+ (氧化反应）
铜片：2H＋ + 2e— = H2↑ （还原反应）
总反应：Zn＋2H+ = Zn2+ + H2↑
教师活动
学生活动
引导学生写出反应方程式
引出原电池的概念
设计意图
【板书】(1)原电池的定义——将化学能转变为电能的装置叫做原电池
【板书】（2）原电池的电极
负极：发生氧化反应，电子流出（流向正极）的一极
正极：发生还原反应，电子流入（来自负极）的一极
【板书】（3）组成原电池的条件
①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极
②电极材料均插入电解质溶液中（能自发进行氧化还原反应）
③两极相连形成闭合电路
【板书】（4）原电池的原理：
较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）。
讨论、引出组成原电池需要的条件、原电池形成条件的探究：
①Zn-Zn与稀硫酸进行实验。
②Cu-石墨与稀硫酸进行实验。
③Zn-石墨与稀硫酸进行实验。
④Fe-Zn与稀硫酸进行实验。
⑤Cu-Zn与乙醇进行实验。
⑥Cu-Zn与一个西红柿进行实验。
⑦Cu-Zn与两个西红柿进行实验
提供几种电极材料、电解质和非电解质溶液、水果(也可用果汁代替)，启发学生设计实验并进行各种尝试，使学初步学会控制实验条件的方法。经历探究过程，提高学生的创新思维能力，勇于探索问题的本质特征，体验科学过程。
【实践活动】课本P39根据构成原电池的条件可知：利用水果如苹果、柑橘、柠檬或番茄等都可以制作原电池。
【小结】
化学电池的反应本质是——氧化还原反应
1、原电池原理；
2、原电池形成条件；
3、电极反应式的书写。
【练习巩固】
1．X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X和Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、
教师活动
作业：课本P42 1、3、
【课外作业】
调查以下项目：常用化学电池的种类、名称、形状、电极、电解
学生活动
通过练习巩固知识。
设计意图
Z三种金属的活动性顺序为（ ）
（A）X＞Y＞Z （B）X＞Z＞Y （C）Y＞X＞Z （D）Y＞Z＞X
2．下列装置哪些可以形成原电池? 形成原电池的写出电极反应式,并指出电子流动方向。
质、电压、可否再充电、价格、存放期、特点、用途、回收途径等。列表进行比较或写成调查报告，然后全班交流。
板书设计
【板书】第二节 化学能与电能（第一课时）
【板书】一、化学能与电能的相互转化
【板书】1、燃煤发电的过程
【板书】2、燃烧的本质——氧化还原反应
【板书】3、原电池
锌片：Zn - 2e— = Zn2+ (氧化反应）
铜片：2H＋ + 2e— = H2↑ （还原反应）
总反应：Zn＋2H+ = Zn2+ + H2↑
【板书】(1)原电池的定义——将化学能转变为电能的装置叫做原电池
【板书】（2）原电池的电极
负极：发生氧化反应，电子流出（流向正极）的一极
正极：发生还原反应，电子流入（来自负极）的一极
【板书】（3）组成原电池的条件
①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极
②电极材料均插入电解质溶液中（能自发进行氧化还原反应）
③两极相连形成闭合电路
【板书】（4）原电池的原理：
较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）。
（第二课时）
教师活动
学生活动
设计意图
复习提问：
下列装置哪些可以形成原电池?
若能形成原电池写出电极反应式,并指出电子流动方向。
二、发展中的化学电源
1、干电池
常见的化学电池是锌锰电池
负极（锌）：
Zn－2e—＝Zn2＋（氧化反应）
正极（石墨）：
2NH4＋＋2e—＝2NH3↑＋H2↑（还原）
【学与问】
锌锰干电池即使不用，放置过久，也可能会漏液失效（作为电解质的NH4Cl的水溶液显酸性）使用和保存时应注意什么？
2、充电电池
充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。
（1）铅蓄电池
（2）镍－镉碱性蓄电池
（3）新一代可充电的绿色电池——锂离子电池
特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。
用途：电脑、手表、心脏起搏器等。
（4）燃料电池
氢氧燃料电池：
负极：
2H2＋4OH— －4e— ＝4H2O（氧化反应）
正极：
O2＋H2O＋4e—＝4OH—（还原反应）
总反应：2H2＋O2＝2H2O
【思考与交流】
如何科学合理地使用充电电池？
本节内容与前面所学过的知识的联系是电解质溶液和氧化还原反应，其次从理论上说，任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池。氧化剂和还原剂之间转移电子要通过导线（导体）传递才能实现，这样就形成了电流，将化学能转变为电能。
化学电池的反应本质是——氧化还原反应
完成练习
自己收集废旧干电池将其破开观察干电池
为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上作了改进，制成了碱性锌锰电池。
观察其构造
学生阅读课本P40
废电池中含有汞、镉、铬、铅等等大量毒性很强的重金属，随处丢弃会给土壤、水源等环境造成严重的污染，并通过人类的食物链给人体健康造成威胁和危害。另一方面，废电池中的有色金属是宝贵的自然资源，如果能回收再利用这些废旧电池，不仅可以减少对我们生存环境的破坏，而且也是对资源的节约。
作业：
课本P42 2、4
复习巩固上节课的原电池概念、原理、组成及应用
理论练习实际认识日常生活中的干电池，让学生走进生活。
让学生了解各种化学电源，通过介绍新型电池(如锂离子电池、燃料电池等)体现化学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观。
感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观。
板书设计
【板书】第二节 化学能与电能（第二课时）
二、发展中的化学电源
1、干电池
常见的化学电池是锌锰电池
负极（锌）：
Zn－2e—＝Zn2＋（氧化反应）
正极（石墨）：
2NH4＋＋2e—＝2NH3↑＋H2↑（还原）
2、充电电池
（1）铅蓄电池
（2）镍－镉碱性蓄电池
（3）新一代可充电的绿色电池——锂离子电池
特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。
用途：电脑、手表、心脏起搏器等。
（4）燃料电池
氢氧燃料电池：
负极：
2H2＋4OH— －4e— ＝4H2O（氧化反应）
正极：
O2＋H2O＋4e—＝4OH—（还原反应）
总反应：2H2＋O2＝2H2O
小结：
化学电池的反应本质是——氧化还原反应
（十）教学反思
本案例通过创设问题情景，学生自主探究问题，通过分析综合提出假设，通过做实验验证假设，得出结论,从而形成新的认知结构。整个过程突出学生“创设问题情景，开展自主探究”的教学方法，而在学生自主探究的过程中体现学生相互交流合作、教师引导，师生互动的教学原则。
本案例通过学生作交流，分析讨论、归纳综合，提出假设，通过实验验证的出结论，形成原电池的概念。这样使学生做到了眼到——提高观察能力，手到——提高动手能力，心到 ——提高了学生的思维能力，并体现了学生合作的精神。
本案例通过科学探究实验，分别改变金属的连接方式，更换电解质溶液及电极等实验,对原电池的构成条件进行深入探究，从反复的改变条进行探索，不断使学生认知结构和不断发展，从而提高学生的分析问题和解决问题的能力，同时通过学生努力得出的结果，满足学生的成功欲望，从而提高学生在自主探究学习中的自信心，培养学生科学探究的精神，能体验科学探究的过程。
本案例通过让学生制作“水果电池”，进一步验证、巩固所学知识，开阔视野，培养学生创新意识，把探究教学内容迁移和拓展。
本案例是一节以学生为主体的实验探究式新课，通过创设情景，引导学生进入探索的情境之中，让他们自主体验新知识、新概念、新规律的探索与发现,让自主实验探究成为学生实践体验的一部分，通过自主实验，启发引导，小组合作，讨论分析等方法，让实验成为帮助学生开展探究活动的积极手段，并在其过程中培养他们基本技能，激发他们的探究热情，激活学生的学习内驱力。
从整节课的教学过程来看，它重在探究、重在实践。在实验探究中，不仅激发学生学习兴趣获得知识，更能启迪学生思维、培养科学精神和创新能力，为学生的进一步发展创造一个新的局面。在实践中学会交流，学会合作，并意识到合作是学习的有效途径，培养集体意识，很好实现化学教学的情感目标。
从整体教学效果来看，通过学生的大胆猜想和有目的的实验探索，学生对知识点的掌握是相当不错的，原电池的原理及形成条件，学生都能轻松、愉快地掌握并应用，充分发挥了学生的主体作用于教师的主导作用，达到了预期的教学效果，为后面的新内容的学习打下坚实的基础。同时，通过实践——认识——再实践的亲身体验的学习过程，加深了对知识的理解。更重要的是，也让学生充分展示自己的机会，使课堂围绕学生为中心的教学活动，真正体现学生的主体地位,大大激发学习积极性。
【课堂小测】
班级_____________姓名_____________学号______________成绩___________
一、填空40分（反应式每空6分共12分，其余每空4分共28分）
1、在铜锌硫酸原电池中，锌为 极， 电子，电极发生的是 反应（填氧化或还原），电极反应式为 ；铜为 极， 电子，电极发生的是 反应，电极反应式为 ，铜片上观察到的现象为 。
二、选择每题10分共60分
2、对于原电池的电池名称，叙述有错误的是 （ ）
A、发生氧化反应的为负极 B、正极为电子流入的一极
C、比较不活泼的金属为负极 D、电流表偏向的为正极
3、下列各装置中，不能构成原电池的是（电解质都为稀硫酸） （ ）
A、 B、 C、 D、
4、下列各装置中，烧杯中盛有海水，能够形成原电池并且铁为正极的是 （ ）
A、 B、 C、 D、
5、如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是 （ ）
A、a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸 G
B、b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
C、a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸
D、b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
6、把a、b、c、d 4块金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池：若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极。则这4种金属的活动性顺序由大到小为 （ ）
A、a > b> c> d B、a > c> d > b C、 c > a > b > d D、b > d > c> a
7、已知空气－锌电池的电极反应：
锌片：Zn－2OH－－2e－ ＝ ZnO ＋ H2O，石墨：1/2 O2＋H2O ＋2e－ ＝ 2OH－
据次推断锌片是 （ ）
A、负极，被氧化 B、负极，被还原 C、正极，被氧化 D、正极，被还原
参考答案
1、略2、C 3、D 4、C 5、C 6、B 7、A
课件21张PPT。化学②第二章化学反应与能量
第二节 化学能与电能 广东佛山顺德均安中学（528329） 丘建龙电子信箱：qiujianlong33@163.com进入知识技能：
1、理解化学能与电能之间转化的实质
2、掌握化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量过程与方法：
通过反应物之间电子的转移的探究，理解原电池的形成是氧化还原反应的本质的拓展和运用情感价值观：
感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，形成较为客观、正确的能源观，提高开发高能清洁燃料的意识第一课时教学重点：
初步认识原电池概念、原理、组成及应用教学难点：
通过对原电池实验的研究，引导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第二节 化学能与电能一、化学能与电能的相互转化【板书设计】【第一课时】1、燃煤发电的过程化学能燃烧热能蒸汽机械能发电机电能2、燃烧的本质——氧化还原反应3、原电池原电池实验探究总反应：Zn+2H+ = Zn2++H2↑电极反应（正极）：电极反应（负极）：Zn －2e—＝ Zn2＋2H＋＋2e—＝ H2↑（氧化反应）（还原反应）(1)原电池的定义
将化学能转变为电能的装置叫做原电池。（2）原电池的电极负极：发生氧化反应，电子流出（流向正极）的一极正极：发生还原反应，电子流入（来自负极）的一极小结：原电池概念：将化学能转变为电能的装置叫做原电池。
原电池电极：
负极:(活泼金属）发生氧化反应，电子流出（流向正极）的一极
正极：（较不活泼金属或非金属）发生还原反应，电子流入（来自负极）的一极
①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极
②电极材料均插入电解质溶液中（能自发进行氧化还原反应）
③两极相连形成闭合电路（3）组成原电池的条件（4）原电池的原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极）。化学电池的反应本质是——氧化还原反应化学能化学电池氧化还原反应电能练习1、X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X和Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（ ）
（A）X＞Y＞Z （B）X＞Z＞Y
（C）Y＞X＞Z （D）Y＞Z＞XC练习2：下列装置哪些可以形成原电池?Zn CuFe C(石墨) Zn CuZn ZnFe 陶瓷Fe CuSi C(石墨) 稀H2SO4 CuSO4 溶液 稀H2SO4 稀H2SO4
A B C DZn Cu稀H2SO4 CuSO4溶液 酒精 稀H2SO4
E F G H作业：
课本P42 1、3教学重点：
1、巩固原电池概念、原理、组成及应用
2、介绍几种常见的化学电池教学难点：
通过对原电池实验的研究，引导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。对废旧电池的处理，对资源的合理利用，培养学生环保意识。第二章化学反应与能量
第二节化学能与电能 （第二课时）二、发展中的化学电源1、干电池干电池常见的化学电池是锌锰电池负极（锌）：
Zn－2e—＝Zn2＋（氧化反应）正极（石墨）：
2NH4＋＋2e—＝2NH3↑＋H2↑（还原）2、充电电池铅蓄电池结构充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。汽车用蓄电池（1）铅蓄电池（2）镍－镉碱性蓄电池 P38（3）新一代可充电的绿色电池——锂离子电池
特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。
用途：电脑、手表、心脏起搏器等。（3）燃料电池氢氧燃料电池结构氢氧燃料电池：
负极：
2H2＋4OH— －4e— ＝4H2O（氧化反应）
正极：
O2＋H2O＋4e—＝4OH—（还原反应）
总反应：2H2＋O2＝2H2O化学电池的反应本质是——氧化还原反应化学能化学电池氧化还原反应电能作业：
课本P42 2、4谢谢指导！
