2.2-化学能与电能3[新课标必修2].docx

第二节 化学能与电能一、教材分析当今社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识，当学生知道了化学反应中能量的相互转化过程之后，对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。教材从能量转化角度来引出这种实现化学能转化为电能的装置原电池装置，再通过“科学探究”进一步挖掘原电池原理和组成条件，接着教材介绍根据此原电池原理制成的各种在现代工农业生产、科学实验、日常生活中被广泛应用的原电池。教材紧密联系生活实际，以激发学生学习化学兴趣，更重要的是启发学生运用已学化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。二、教学目标1.知识目标：初步认识原电池的概念、原理、构成条件。2.能力目标：培养学生的实验操作能力、观察能力、科学的学习方法，培养学生创造性思维与探究能力，以及提出问题、分析问题、解决问题的能力。3.情感目标：通过小组探究实验活动，培养学生自主探索创新精神和同学间的交流合作学习的协作精神，并通过实验不断体现出由实践认识再实践再认识的认知过程。三、设计思路教学方法：实验探究法。通过实验、分析、讨论、总结、应用等过程，诱导学生观察、思考、推理、探究。教师创设实验情景，学生通过阅读材料得到启发，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，实验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。具体流程如下：四、教学准备讲授、演示实验、学生分组实验、多媒体辅助教学。实验准备：电流计，铜片、铁片、锌片、碳棒、干电池、稀硫酸、硫酸铜溶液、无水乙醇、蒸馏水、导线（带鳄鱼嘴）、烧杯、塑料棒、西红柿等水果。实验室的布置：将桌椅妥善安排，以便各个小组的四位成员开展小组讨论和合作实验。教具准备：教师制作课件、铜锌原电池工作原理的模拟动画、多媒体教学平台。五、教学过程【引入】火力发电中能量是如何转化的呢？火力发电是通过化石燃料燃烧(氧化还原反应)，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转换过程：化学能热能机械能电能。其中，燃烧（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键。火力发电的好处：投资较少，建厂快，技术成熟，安全性能较高，原料较充分。火力发电的弊病：对环境污染较重，所需原料是有限的不可再生的化石燃料，能源利用率低。火力发电的这些缺点催生了新的电能发生装置，能不能找到一种装置能把化学能直接转化成电能呢？【板书】第二节化学能与电能【阅读材料】科学史话 伏打与电池的发明(一)1780年意大利著名生物学家伽伐尼在解剖青蛙时发现，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。伽伐尼做了如下实验：实验1:用一枝铜钩插入死青蛙的脊髓中，再挂在铁栏杆上，当青蛙腿碰到铁栏杆时，就发生颤抖。实验2:将青蛙放到铜制的解剖盘里，当解剖刀接触蛙腿时，蛙腿发生抽搐。他根据实验得出：青蛙自身肌肉和神经里的“生物电”是导致抽搐的原因。1791年，伽伐尼发表了论肌肉中的生物电论文，引起广泛关注。善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑问：为什么只有青蛙腿和铜器和铁器接触时才发生抽搐？为此，他做了如下实验：实验1:将青蛙腿放在铜盘里，用解剖刀去接触，蛙腿抽搐。实验2:将青蛙腿放在木盘里，用解剖刀去接触，蛙腿不动。经过一番研究，伏打用实验推翻了伽伐尼的结论，他发现两种活泼性不同的金属同时接触蛙腿，蛙腿就会抽搐，蛙腿只是起了显示电流通过的作用，所谓特殊的“动物电”是不存在的。【提出问题】联想到肌肉、神经类似于能导电的电解质的溶液，那么，电解质溶液与活泼性不同的金属作用会不会产生电流呢？请先做以下尝试：【安排学生实验】实验1 观察记录 结论（小组讨论）将锌片和铜片平行插入稀硫酸溶液中，观察现象；锌片表面有气泡生成铜片面有无泡生成Zn 2HZn2+ H2 铜不能与稀硫酸反应再使锌片和铜片接触，观察实验现象。铜片也有气泡生成为什么铜片表面有气泡？H+得到的电子是铜失去的吗？电子从锌片转移到铜片上，H+得到的电子不是铜失去的。【提出问题】你的头脑中产生了什么疑问？做一个合理的假设解释你的疑问！ 【学生假设】假设：电子从锌片跑到铜片上。【追问】如何证明电路中有电子通过？【学生回答】用电流表检验！将锌片和铜片用导线连接起来，在导线之间接入电流表。平行插入稀硫酸溶液中观察实验现象。【教师】动手试一下吧！【安排学生实验】实验内容 观察记录 结论（小组讨论）实验2：将锌片和铜片用导线连接起来，在锌片和铜片导线之间接入电流表。电流表偏转1、电路中有电流通过；2、化学能直接转化为电能的装置。【教师】电流表偏转啦！电流产生啦！从能量变化的角度分析，这是什么装置?【生】化学能直接转化为电能的装置。【板书】原电池定义：化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。【小组讨论】1在锌片和铜片表面分别发生了哪些变化？2电子从哪里来，到哪里去？3.电池的正极和负极分别是什么？判断依据是什么？4.溶液中有哪些看不见的动作？【小组汇报】由于Zn失去的电子经导线转移到Cu片上，故导线上有电流通过，因此电流计指针发生偏转。电子由锌片流向铜片，根据物理学知识，电子移动方向与电流方向相反，电流由铜片流向锌片，铜片为正极，锌片为负极。负极(Zn)：Zn-2e-Zn2+正极（Cu）：2H+2e-H2Zn失去电子成Zn2+进入溶液，溶液中的阴离子移向负极Zn，阳离子移向正极Cu。【教师总结板书】【过渡】原电池是化学能直接转化为电能的装置，那么，要构成一个原电池需要哪些条件呢？【阅读材料】科学史话伏打与电池的发明(二)伏打指出，伽伐尼实验中连接起来的是两种不同的金属(他称为第一类导体或干导体)和含液体的青蛙肌肉(他称为第二类导体或湿导体)。伏打把不同的金属板浸入同一种电解液里，组成了第一个直流电源伏打电池。他用几个容器盛了盐水，把插在盐水里的铜板、锌板连接起来，电流就产生了。【提出问题】根据已具备的氧化还原反应知识和上述信息，你认为构成原电池的条件是什么？说出你的想法并与同伴交流。【学生假设】原电池组成：两块电极（正、负极）和电解质溶液。【小组讨论】下列装置能否构成原电池。如果你还有疑问，你可用下列药品：Zn片、Cu片、石墨棒、Fe钉、稀硫酸、无水乙醇、导线、CuSO4溶液、电流表、烧杯等设计对比实验证明你的想法。【教师总结】形成条件一：活泼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导体石墨等；形成条件二：电极需插在电解质溶液中；形成条件三：必须形成闭合回路。用一句话可概括为“两极液成回路”【板书】构成原电池条件：“两极液成回路”。【提问】有新发现的请举手，还有什么实验方案在现有实验条件无法验证的?【学生】原电池反应必须是自发氧化还原反应。【过渡】根据构成原电池的条件，你是不是很想自己动手设计一个原电池呢？【安排学生活动】有下列材料：电极（Zn片、Cu片、石墨棒、Fe钉等任选）、导线、水果（西红柿2个）、电流计，请设计一个能使电流计指针发生偏转的装置。方式：最好先独立设计，并动手试验，边做边改进，也可与邻座同学相互讨论和观摩，或请老师指导。我设计的原电池实验现象电流表是否偏转能否构成原电池结 论【教师评价】提供参考设计。【课堂练习】请你当医生：格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女,当她在开怀大笑的时候，人们才可以发现她一口整齐而洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的这是格林太太富有的标志；另一颗是不锈钢做的这是一次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是，打从车祸以后，格林太太经常头痛，夜间失眠，心情烦躁你能为格林太太开一个药方吗？【课后作业】1、完成探究：完成探究活动表。2、解决问题：了解一个真正的电池，看看哪些地方运用到今天大家的研究成果。3、搜集关于废旧电池中存在的物质，废旧电池随便丢弃会对环境造成哪些不良影响？六、板书设计第二节化学能与电能一、原电池定义：化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。二、教学反思本案例是一节以学生为主体的实验探究式新课。在教学中，让实验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，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。