化學反應與能量教案

一．教材分析

原電池原理是中學化學重要基本理論之一，從能量轉換角度看，本節程內容是對前一節中“一種形式的能量可以轉化為另一種形式的能量……能量也是守恆的；化學能是能量的一種形式，可以轉化為其他形式的能量，如熱能和電能等”論述的豐富和完善。

從反應物之間電子轉移的角度看，原電池概念的形成是氧化還原反應本質的拓展和應用；從思維角度看，“將化學能直接轉化為電能”的思想，是對火力發電的原理“化學能→熱能→機械能→電能”思維方式的反思和突破。

二．目標

1．知識與技能目標：

（1）知道原電池是一種化學能轉化為電能的裝置，知道原電池的本質是氧化還原反應。

（2）掌握原電池的組成條，會判斷正負極，會判斷電流、電子、溶液中離子流動的方向。會書寫銅鋅原電池的電極反應式。

（3）能用日常生活中的材料製作簡易水果電池。

（4）能舉例説明化學能與電能的轉化關係及其應用。初步認識傳統乾電池、二次電池及常見的新型電池。

2．過程與方法目標：

（1）通過分析火力發電的原理及利弊，建立“將化學能直接轉化為電能”的新思路，通過對氧化還原反應的本質的分析，提出實現新思路的各種推測和猜想等，培養創新思維能力。

（2）通過實驗2-4（改進）的層層推進，培養學生在實驗中觀察現象、分析現象解決問題的能力，從而自己歸納、概括形成“原電池”的概念，並根據已有電學知識生成跟原電池相關的概念（正負極、離子移動方向判斷等）。

（3）通過科學探究，讓學生根據實驗2-4的已有知識設計實驗，並初步學會控制實驗條的方法。

（4）通過思考與交流，讓學生學會聯繫實驗和已有知識，學會用比較歸納的方法認識事物的本質特徵。

（5）利用氧化還原反應的知識分析常見化學電，學會用基本理論指導實際應用。

3．情感態度與價值觀目標

（1）通過科學探究和實踐活動——水果電池的製作，體驗科學探索的樂趣。

（2）通過化學電的發展和新型化學電開發利用的介紹，讓學生體會化學的實用性和創造性，通過認識化學電可能會引起的環境問題，初步形成較為客觀、正確的能觀。

三．重點：

初步認識原電池概念、原理、構成及應用。認識化學能轉化為電能對現代化的重要意義。

四．教學難點：

通過對原電池實驗的探究、引導學生從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質。

五．教學主線：（第一時）

六．教學流程：

【引導】經過上節的學習，我們知道了化學反應的能量變化通常表現為熱量的變化，同時瞭解了化學能與熱能的相互轉化。而電能是現代社會中應用最廣泛、使用最方便、污染最小的二次能，化學能在什麼條下能轉化為電能，又是如何轉化，這是我們今天要學習的主要內容。

【過渡】通過圖2-7，我們可以瞭解到我國目前發電總量構成中，火電仍居榜首。結合圖2-8燃煤發電過程中能量是如何轉化的？

【學生回答】化學能 熱能 機械能 電能

【提問】上述能量轉化過程有何弊端？

【小結】環境污染，轉化步驟多、損失大。

【提問】要將化學能直接轉化成電能，必須要選擇合適類型的化學反應。電流是電子的定向移動引起的，在前面學過的哪種反應類型有電子的轉移？

【學生回答】氧化還原反應。

【過渡】要想使氧化還原反應釋放的能量不通過熱能直接轉變為電能，就要設計一種裝置，使氧化反應和還原反應分別在兩個不同的區域進行，並使其間的電子轉移，在一定條下形成電流。

【學生活動】分組實驗（實驗2-4改進）

實驗操作實驗現象教師引導

①將銅片插入稀硫酸中，觀察銅片表面有何變化。Cu和稀硫酸能反應嗎？

②將鋅片與銅片並排插入稀硫酸中，觀察銅片、鋅片表面有何變化。寫出相應離子方程式

③將銅片和鋅片用導線連接起，再次觀察銅片、鋅片表面有何變化。以下問題依次展開：

①銅片表面的氣泡可能是什麼？

②該氣體是如何產生的？

③電子從何而，如何流動？

④該過程有電流產生嗎？如何證明？

④在銅片和鋅片之間連接電流表（或小燈泡）以下問題依次展開：

①這個過程實現了哪些能量之間的轉化？（引出原電池的概念）

②如何判斷該原電池的正負極？

③如何用式子表示正負極表面的變化過程？

④在內電路中，溶液離子的流動方向如何？

實驗改進：學生分組實驗可以改成“小試管+鋅粒+銅棒+稀硫酸”原電池，現象更明顯，而且能明顯觀察到銅片表面產生氣泡速率的'變快。

【過渡】原電池的發明實現了化學能和電能的直接轉化，怎麼判斷一個類似的裝置能否組成原電池？（能否有電流產生或使用電器能夠運行）

【學生活動】P41“科學探究”，學生自行從給定的用品中選擇組成原電池，畫出電池裝置示意圖。根據小組畫出的示意圖進行實驗，討論哪些裝置可以形成原電池。（使學生學會控制實驗條的方法，探究原電池的組成條）

實驗用品：鋅片、銅片、鐵片、石墨電極各兩套，導線、金屬夾、靈敏電流表、果汁、酒精、250mL燒杯。

【講解】根據學生實驗結果Cu-Zn、Cu-Fe、Cu-C、Cu-Cu、Zn-Fe、Zn-C、Zn-Zn、Fe-C、Fe-Fe、C-C等可能組合進行分析，得出可形成原電池的裝置。

【思考與交流】通過以上實驗，原電池應由哪幾部分構成，各起什麼作用？構成一個原電池需要哪些條？

【小結】原電池應由有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬導體）作電極；電解質溶液作反應介質，提供離子移動；導線，使兩極相連形成閉合電路。

【外作業】

1．製作水果電池，並畫出水果電池的構造示意圖，下節作交流展示。

2．從本、商場、網上等了解化學電的發展，瞭解乾電池、充電電池、燃料電池的組成、工作原理，使用中應注意的問題。下載相關圖片、錄像、製作簡單的演示稿。以備下節交流。

第二時：

教學流程：

【引導】將上節介紹的原電池真正應用到生活中是很不方便的，但是真正要改造成化學電給予應用也經歷了漫長的時間。今天我們一起了解一下幾種有代表性的化學電。

【展示】一粒鋅錳電池

【投影】圖2-11（省去電子轉移方向）

【提問】①圖片中幾種物質的作用；②電子移動方向；③負極電極方程式

【學生回答】

【思考與交流】P42“思考與交流”，分析鋅錳電池為何失效，如何改進？

【過渡】鋅錳電池、鹼性鋅錳電池的最大弊端是什麼？（一次電池，電池垃圾，引出二次電池）

【投影】圖2-12（略去正負極的標註）

【提問】①圖片中幾種物質的作用；②電子移動方向

【學生回答】

【過渡】現代社會對耗電量高的便攜式電器需求量越越大，因此對封閉式體積小的充電電池更加青睞。

【投影】展示一系列新型充電電池，包括鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池

【講解】每種電池優勢

【過渡】燃料燃燒的本質也是氧化還原反應，但是直接燃燒轉化成的熱能再轉化成電能時轉化率不高，燃料電池的面世正是解決了這個問題。

【投影】圖2-15（略去電子移動方向、正負極標註和H+移動方向）

【提問】①判斷正負極；②電子移動方向；③負極電極方程式；④H+移動方向；⑤該電池總反應；⑥與乾電池或蓄電池的不同之處

【小結】化學電的發展歷程和發展趨勢。

第二時：發展中的化學電

【教師】請同學們展示你們製作的水果電池，並分組討論，推出最優秀的作品。

【學生】交流與展示自己作品，並講解制作過程。

【教師】原電池轉化成技術產品就是化學電，最早使用的化學電池是乾電池。下面請我們的同學展示有關三種化學電工作原理的演示稿。並講解。

【學生】交流與展示。（①乾電池：鋅錳電池的組成、工作原理，使用過程中應注意的問題。②充電電池：鉛蓄電池、鎳鎘電池、鋰電池的組成、工作原理，使用過程中應注意的問題。③燃料電池：氫氧燃料電池的組成、工作原理，使用過程中應注意的問題。）

【教師】組織學生討論：

1．為什麼要回收廢電池？廢電池如何處理？

2．為什麼説燃料電池是綠色能？