必修2 第二 化學(xué)反應(yīng)與能量
第二節(jié) 化學(xué)能與電能

一．教材分析
原電池原理是中學(xué)化學(xué)重要基本理論之一，從能量轉(zhuǎn)換角度看，本節(jié)程內(nèi)容是對(duì)前一節(jié)中“一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量……能量也是守恒的；化學(xué)能是能量的一種形式，可以轉(zhuǎn)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(yīng)物之間電子轉(zhuǎn)移的角度看，原電池概念的形成是氧化還原反應(yīng)本質(zhì)的拓展和應(yīng)用；從思維角度看，“將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能”的思想，是對(duì)火力發(fā)電的原理“化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能”思維方式的反思和突破。
二．目標(biāo)
1．知識(shí)與技能目標(biāo)：
（1）知道原電池是一種化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，知道原電池的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。
（2）掌握原電池的組成條，會(huì)判斷正負(fù)極，會(huì)判斷電流、電子、溶液中離子流動(dòng)的方向。會(huì)書寫銅鋅原電池的電極反應(yīng)式。
（3）能用日常生活中的材料制作簡(jiǎn)易水果電池。
（4）能舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用。初步認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)干電池、二次電池及常見的新型電池。
2．過程與方法目標(biāo)：
（1）通過分析火力發(fā)電的原理及利弊，建立“將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能”的新思路，通過對(duì)氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)的分析，提出實(shí)現(xiàn)新思路的各種推測(cè)和猜想等，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。
（2）通過實(shí)驗(yàn)2-4（改進(jìn)）的層層推進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察現(xiàn)象、分析現(xiàn)象解決問題的能力，從而自己歸納、概括形成“原電池”的概念，并根據(jù)已有電學(xué)知識(shí)生成跟原電池相關(guān)的概念（正負(fù)極、離子移動(dòng)方向判斷等）。
（3）通過科學(xué)探究，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)2-4的已有知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并初步學(xué)會(huì)控制實(shí)驗(yàn)條的方法。
（4）通過思考與交流，讓學(xué)生學(xué)會(huì)聯(lián)系實(shí)驗(yàn)和已有知識(shí)，學(xué)會(huì)用比較歸納的方法認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)特征。
（5）利用氧化還原反應(yīng)的知識(shí)分析常見化學(xué)電，學(xué)會(huì)用基本理論指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用。
3．情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)
（1）通過科學(xué)探究和實(shí)踐活動(dòng)——水果電池的制作，體驗(yàn)科學(xué)探索的樂趣。
（2）通過化學(xué)電的發(fā)展和新型化學(xué)電開發(fā)利用的介紹，讓學(xué)生體會(huì)化學(xué)的實(shí)用性和創(chuàng)造性，通過認(rèn)識(shí)化學(xué)電可能會(huì)引起的環(huán)境問題，初步形成較為客觀、正確的能觀。
三．重點(diǎn)：
初步認(rèn)識(shí)原電池概念、原理、構(gòu)成及應(yīng)用。認(rèn)識(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能對(duì)現(xiàn)代化的重要意義。
四．教學(xué)難點(diǎn)：
通過對(duì)原電池實(shí)驗(yàn)的探究、引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。
五．教學(xué)主線：（第一時(shí)）

六．教學(xué)流程：
【引導(dǎo)】經(jīng)過上節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道了化學(xué)反應(yīng)的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化，同時(shí)了解了化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。而電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的二次能，化學(xué)能在什么條下能轉(zhuǎn)化為電能，又是如何轉(zhuǎn)化，這是我們今天要學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。
【過渡】通過圖2-7，我們可以了解到我國(guó)目前發(fā)電總量構(gòu)成中，火電仍居榜首。結(jié)合圖2-8燃煤發(fā)電過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？
【學(xué)生回答】化學(xué)能 熱能 機(jī)械能 電能
【提問】上述能量轉(zhuǎn)化過程有何弊端？
【小結(jié)】環(huán)境污染，轉(zhuǎn)化步驟多、損失大。
【提問】要將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能，必須要選擇合適類型的化學(xué)反應(yīng)。電流是電子的定向移動(dòng)引起的，在前面學(xué)過的哪種反應(yīng)類型有電子的轉(zhuǎn)移？
【學(xué)生回答】氧化還原反應(yīng)。
【過渡】要想使氧化還原反應(yīng)釋放的能量不通過熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽�就要設(shè)計(jì)一種裝置，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)不同的區(qū)域進(jìn)行，并使其間的電子轉(zhuǎn)移，在一定條下形成電流。
【學(xué)生活動(dòng)】分組實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)2-4改進(jìn)）
實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象教師引導(dǎo)
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(yīng)嗎？
②將鋅片與銅片并排插入稀硫酸中，觀察銅片、鋅片表面有何變化。寫出相應(yīng)離子方程式
③將銅片和鋅片用導(dǎo)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么？
②該氣體是如何產(chǎn)生的？
③電子從何而，如何流動(dòng)？
④該過程有電流產(chǎn)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(gè)過程實(shí)現(xiàn)了哪些能量之間的轉(zhuǎn)化？（引出原電池的概念）
②如何判斷該原電池的正負(fù)極？
③如何用式子表示正負(fù)極表面的變化過程？
④在內(nèi)電路中，溶液離子的流動(dòng)方向如何？
實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)可以改成“小試管+鋅粒+銅棒+稀硫酸”原電池，現(xiàn)象更明顯，而且能明顯觀察到銅片表面產(chǎn)生氣泡速率的變快。
【過渡】原電池的發(fā)明實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能和電能的直接轉(zhuǎn)化，怎么判斷一個(gè)類似的裝置能否組成原電池？（能否有電流產(chǎn)生或使用電器能夠運(yùn)行）
【學(xué)生活動(dòng)】P41“科學(xué)探究”，學(xué)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(jù)小組畫出的示意圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，討論哪些裝置可以形成原電池。（使學(xué)生學(xué)會(huì)控制實(shí)驗(yàn)條的方法，探究原電池的組成條）
實(shí)驗(yàn)用品：鋅片、銅片、鐵片、石墨電極各兩套，導(dǎo)線、金屬夾、靈敏電流表、果汁、酒精、250mL燒杯。
【講解】根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jìn)行分析，得出可形成原電池的裝置。
【思考與交流】通過以上實(shí)驗(yàn)，原電池應(yīng)由哪幾部分構(gòu)成，各起什么作用？構(gòu)成一個(gè)原電池需要哪些條？
【小結(jié)】原電池應(yīng)由有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極；電解質(zhì)溶液作反應(yīng)介質(zhì)，提供離子移動(dòng)；導(dǎo)線，使兩極相連形成閉合電路。
【外作業(yè)】
1．制作水果電池，并畫出水果電池的構(gòu)造示意圖，下節(jié)作交流展示。
2．從本、商場(chǎng)、網(wǎng)上等了解化學(xué)電的發(fā)展，了解干電池、充電電池、燃料電池的組成、工作原理，使用中應(yīng)注意的問題。下載相關(guān)圖片、錄像、制作簡(jiǎn)單的演示稿。以備下節(jié)交流。

第二時(shí)：
教學(xué)流程：
【引導(dǎo)】將上節(jié)介紹的原電池真正應(yīng)用到生活中是很不方便的，但是真正要改造成化學(xué)電給予應(yīng)用也經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的時(shí)間。今天我們一起了解一下幾種有代表性的化學(xué)電。
【展示】一粒鋅錳電池
【投影】圖2-11（省去電子轉(zhuǎn)移方向）
【提問】①圖片中幾種物質(zhì)的作用；②電子移動(dòng)方向；③負(fù)極電極方程式
【學(xué)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(jìn)？
【過渡】鋅錳電池、堿性鋅錳電池的最大弊端是什么？（一次電池，電池垃圾，引出二次電池）
【投影】圖2-12（略去正負(fù)極的標(biāo)注）
【提問】①圖片中幾種物質(zhì)的作用；②電子移動(dòng)方向
【學(xué)生回答】
【過渡】現(xiàn)代社會(huì)對(duì)耗電量高的便攜式電器需求量越越大，因此對(duì)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(yōu)勢(shì)
【過渡】燃料燃燒的本質(zhì)也是氧化還原反應(yīng)，但是直接燃燒轉(zhuǎn)化成的熱能再轉(zhuǎn)化成電能時(shí)轉(zhuǎn)化率不高，燃料電池的面世正是解決了這個(gè)問題。
【投影】圖2-15（略去電子移動(dòng)方向、正負(fù)極標(biāo)注和H+移動(dòng)方向）
【提問】①判斷正負(fù)極；②電子移動(dòng)方向；③負(fù)極電極方程式；④H+移動(dòng)方向；⑤該電池總反應(yīng)；⑥與干電池或蓄電池的不同之處
【小結(jié)】化學(xué)電的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢(shì)。

第二時(shí)：發(fā)展中的化學(xué)電
【教師】請(qǐng)同學(xué)們展示你們制作的水果電池，并分組討論，推出最優(yōu)秀的作品。
【學(xué)生】交流與展示自己作品，并講解制作過程。
【教師】原電池轉(zhuǎn)化成技術(shù)產(chǎn)品就是化學(xué)電，最早使用的化學(xué)電池是干電池。下面請(qǐng)我們的同學(xué)展示有關(guān)三種化學(xué)電工作原理的演示稿。并講解。
【學(xué)生】交流與展示。（①干電池：鋅錳電池的組成、工作原理，使用過程中應(yīng)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(yīng)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(yīng)注意的問題。）
【教師】組織學(xué)生討論：
1．為什么要回收廢電池？廢電池如何處理？
2．為什么說燃料電池是綠色能？

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaoyi/42865.html

相關(guān)閱讀：非金屬及其化合物