1、PAGE PAGE 10化學(xué)能與電能教學(xué)設(shè)計安徽省休寧中學(xué) 陳慶中2009-11-24高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課教學(xué)設(shè)計化學(xué)能到電能的橋梁原電池休寧中學(xué)化學(xué)組 陳慶中一、教學(xué)設(shè)計思路 原電池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一種裝置，生活中有許多運用該原理的例子和產(chǎn)品。筆者用“水果電池使賀卡發(fā)出聲音”這個事例來激起學(xué)生對本節(jié)課的好奇心，以問題引入新課題，激發(fā)學(xué)生的興趣。然后逐層推進(jìn)，創(chuàng)設(shè)新情境和提出新問題，學(xué)生自己在課堂上親自做原電池實驗和思考、討論并總結(jié)形成原電池的條件，最終分析出“水果電池”產(chǎn)生電流的原因。充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，學(xué)生切身感受到學(xué)習(xí)的快樂，品嘗成功的喜悅。師生在和諧、對科學(xué)渴望的氛圍中感知和探索新

2、知，最終達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。 二、教材分析字串5 本節(jié)內(nèi)容隸屬于電化學(xué)部分。教材通過理論分析和實驗簡單的解釋了原電池的構(gòu)成和化學(xué)原理。學(xué)生通過學(xué)習(xí)能應(yīng)用原電池的原理分析新型電池的電極反應(yīng)，能夠從理論上設(shè)計新電池。三、學(xué)情分析 1、學(xué)生已經(jīng)能夠正確地分析氧化還原反應(yīng)，也知道化學(xué)反應(yīng)過程中有能量轉(zhuǎn)化； 2、學(xué)生在物理上學(xué)過電流的形成、電流的方向和電子的方向； 字串6 3、學(xué)生對閉合電路中電子的運動方向、電池內(nèi)電路中的導(dǎo)電微粒仍會存在困惑；四、教學(xué)設(shè)計1.【三維目標(biāo)】知識目標(biāo)：學(xué)生能掌握原電池原理、構(gòu)成條件、電極名稱與電極反應(yīng)；學(xué)生能設(shè)計簡單的原電池和分析電極反應(yīng)。能力目標(biāo)：學(xué)生動手實驗?zāi)芰?；學(xué)生分析思維

3、和歸納能力 情感目標(biāo)：興趣激發(fā)與學(xué)好化學(xué)學(xué)科重要性意識的培養(yǎng)；增強(qiáng)聯(lián)系實際學(xué)習(xí)化學(xué)并將化學(xué)知識應(yīng)用于生活的意識。2. 【教學(xué)重點】原電池的工作原理，寫出簡單的電極反應(yīng)及電池反應(yīng)。3.【教學(xué)難點】原電池的形成條件及電極反應(yīng)；電子流向和電流方向；原電池工作原理的理解。4.【教學(xué)手段】講授、演示實驗儀學(xué)生分組實驗、多媒體輔助教學(xué)5【教學(xué)用品】投影儀、電流計、Cu電極、Zn電極、Al電極、石墨電極、導(dǎo)線、燒杯、CuSO4溶液，稀H2SO4、酒精、小黑板等教學(xué)過程：【導(dǎo)入新課】今天是某某同學(xué)的生日，這是班主任送的賀卡（能發(fā)出聲音），這是我送的賀卡，暫時沒有聲音，因為我抽走了電子。我要用該同學(xué)喜歡吃的橙子

4、讓這張賀卡響起來。（賀卡響起來）這到底是什么原因呢？橙子本身并沒有電，那為什么用鐵絲、銅絲插入進(jìn)去并連接起來就能產(chǎn)生電流呢？同學(xué)們想知道其中的奧秘嗎？學(xué)完這節(jié)課，大家就知道答案了?！景鍟炕瘜W(xué)能到電能的橋梁原電池【師】在開始學(xué)習(xí)今天的內(nèi)容之時，同學(xué)們先從一個熟悉的實驗開始做起。（同時宣布優(yōu)秀實驗小組評比現(xiàn)在開始?。就队啊俊咎骄繉嶒?】在裝有稀H2SO4的塑料槽中平行的插入Cu電極和Zn電極（將一支溫度計給一小組），觀察現(xiàn)象（另，溫馨提示：做好實驗必須把電極從溶液中取出）【學(xué)生回答實驗現(xiàn)象】甲同學(xué)：Zn極表面有氣泡產(chǎn)生，Cu極沒有 乙同學(xué)：溶液溫度升高【教師提出問題】任何現(xiàn)象發(fā)生的背后必然有它

5、的原因1.為什么氣泡只能在Zn的表面產(chǎn)生？2.為什么燒杯中溶液溫度略有升高？【學(xué)生回答】丙同學(xué)：由金屬活潑順序表ZnHCu可知Zn能與稀H2SO4反應(yīng)，而Cu與稀H2SO4不反應(yīng)，離子方程式是Zn +2H+ = Zn 2+ +H2丁同學(xué)： 該反應(yīng)是個放熱反應(yīng)，放出的熱量使溶液溫度升高【教師歸納】同學(xué)們回答的很好，那么H+如何得到電子呢？【學(xué)生思考，回答】H+直接在Zn電極表面獲得電子，電子是不能定向運動的【教師補(bǔ)充】這類似物理上線路的短路，所以會放出大量的熱。我們可得出以下結(jié)論結(jié)論：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能【教師設(shè)疑】如果用一導(dǎo)線將Cu電極和Zn電極連接起來，那又會有什么現(xiàn)象？同學(xué)們動手試試【探究實驗

6、2】用一根導(dǎo)線將探究實驗1中的Cu電極和Zn電極連接起來，觀察現(xiàn)象【學(xué)生分組實驗】【學(xué)生回答實驗現(xiàn)象】Cu極表面有氣泡產(chǎn)生；Zn極表面也有氣泡產(chǎn)生（教師解釋原因）【教師提問】1.H+得到的電子難道是Cu失去的嗎？【學(xué)生討論】甲同學(xué)：Cu不與H2SO4反應(yīng) 乙同學(xué)：假如是Cu失去電子應(yīng)該會得到Cu2+ 則溶液會變成藍(lán)色,但溶液仍為無色,所以不是Cu失電子【教師提問】既然不是Cu失去的，那會是誰失去的呢？【學(xué)生討論】甲同學(xué)：只能是Zn【教師提問】2.那電子流動方向如何？【學(xué)生討論，教師歸納】我們一起分析一下，Zn 失去的電子最終到達(dá)Cu極，大家看圖：它有兩條路，一條水路，一條陸路。水路行不行呢？（

7、不可能，因為只有離子才能經(jīng)過溶液）。故電子只能由陸路從Zn導(dǎo)線流向Cu極，那電子這樣定向移動會產(chǎn)生什么？（電流）如何檢驗？【學(xué)生回答】可在線路中接上一個電流計，看指針是否偏轉(zhuǎn)（也可用音樂賀卡）【學(xué)生連接電流計，教師請一組同學(xué)拿到臺上用音樂賀卡連接】【實驗現(xiàn)象】電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；賀卡發(fā)出聲音【師生共同得出結(jié)論】結(jié)論：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能【教師歸納】左邊化學(xué)能熱能，右邊化學(xué)能電能的根本原因是左邊容器中電子不能定向運動，而右邊容器中電子做“定向運動”，而這兩裝置的區(qū)別就在于右邊容器中多了根導(dǎo)線，正是這根導(dǎo)線，它好比一座橋梁，將Cu電極和Zn電極連接起來，這樣它就給了電子一個定向運動的通道，電子這一“定

8、向運動”就形成電流。為了幫助同學(xué)們加深這種印象，我們觀看一動畫?！具吙催呏v邊引出原電池的定義，電極（負(fù)極，正極），電極反應(yīng)式】【投影】原電池：這種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池 負(fù)極：電子流出的一極 正極：電子流入的一極 負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反應(yīng)） 正極：2H+2e- =H2（還原反應(yīng)）反應(yīng)總式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 【過渡】既然用此裝置可以將Zn + H2SO4= ZnSO4+ H2這個反應(yīng)設(shè)計成一個原電池，那是不是所有的化學(xué)反應(yīng)都能設(shè)計成原電池呢？構(gòu)成一個原電池又需要哪些條件呢？我們接下來一起探討這個問題【提示】先由定義入手（這種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化

9、為電能的裝置叫做原電池）【教師分析】既然要將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，這就要求該反應(yīng)必須是個放熱反應(yīng)，因為放熱反應(yīng)是向環(huán)境釋放能量，這樣才能將釋放的能量轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，吸熱反應(yīng)行不行？吸熱反應(yīng)是將環(huán)境中的能量以化學(xué)能的形式存儲起來，那就談不上轉(zhuǎn)化了，所以只能是放熱反應(yīng)；另外，要轉(zhuǎn)化為電能就必須要有電子的移動，有電子的轉(zhuǎn)移的反應(yīng)只有是氧化還原反應(yīng)，總的歸納起來那就是：一個放熱的氧化還原反應(yīng)【板書】條件一：一個放熱的氧化還原反應(yīng)【教師提問】酸堿中和反應(yīng)能不能設(shè)計成原電池呢？【學(xué)生回答】不能，原因是因為它不是一個氧化還原反應(yīng)【過渡】條件一給我們指出了設(shè)計一個原電池的必備要素，給我們指明了方向。在這個前

10、提下，我們接下來準(zhǔn)備的一切條件都是為產(chǎn)生電流鋪平道路。前面我們形象的把原電池裝置分為陸路和水路。電子在陸路做定向移動，同時離子在水路做定向移動才能產(chǎn)生電流。所以接下來我們要按電子或離子做定向運動的要求把陸路和水路準(zhǔn)備好。首先探究對陸路（也就是電極）有何要求？同學(xué)們做一組實驗【探究實驗3】三組學(xué)生分別做Cu電極和Zn電極用導(dǎo)線連接起來插在稀H2SO4中實驗C電極和Zn電極用導(dǎo)線連接起來插在稀H2SO4中實驗 = 3 * GB3 Zn電極和Zn電極用導(dǎo)線連接起來插在稀H2SO4中實驗 【實驗現(xiàn)象】、中電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)， = 3 * GB3 中電流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn) 【學(xué)生歸納，得出結(jié)論】電極為活潑

11、性不同的兩種金屬或金屬與非金屬導(dǎo)體作電極【板書】條件二：一般為活潑性不同的兩種金屬或金屬與非金屬導(dǎo)體作電極【結(jié)合圖象分析】【師】通?；顫姷慕饘偈щ娮?，電子流出，發(fā)生氧化反應(yīng)，作原電池的負(fù)極；而不活潑的金屬和非金屬得電子，電子流入，發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的正極負(fù)極：一般為較活潑的金屬 正極：一般為較不活潑的金屬和非金屬 電子流出的一極 電子流入的一極 發(fā)生氧化反應(yīng)的一極 發(fā)生還原反應(yīng)的一極【過渡】陸路已為電子做定向運動做好了準(zhǔn)備，那水路又需準(zhǔn)備些什么呢？我們接下來探究一下對水路（溶液）有何要求呢？我們再做一組實驗?！咎骄繉嶒?】三組學(xué)生分別做Cu電極和Zn電極用導(dǎo)線連接起來插在稀H2SO4中Cu

12、電極和Zn電極用導(dǎo)線連接起來插在CuSO4中 = 3 * GB3 Cu電極和Zn電極用導(dǎo)線連接起來插在酒精中 【實驗現(xiàn)象】、中電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)， = 3 * GB3 中電流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)【學(xué)生歸納，得出結(jié)論】必須是電解質(zhì)溶液【師】對，因為只有電解質(zhì)溶液才能導(dǎo)電【板書】條件三：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中【過渡】有了前面三個條件，原電池發(fā)電就萬事俱備，只欠東風(fēng)了。那所欠的這股東風(fēng)是什么呢？請同學(xué)們觀察一組實驗總結(jié)得出【教師臺上做演示實驗】Cu電極和Zn電極用導(dǎo)線連接起來分別插在兩個裝有H2SO4的燒杯中 = 2 * GB3 用兩個水果代替兩個裝有H2SO4的燒杯 = 3 * GB3 將兩個水果合并

13、接觸 【實驗現(xiàn)象】、中電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)， = 3 * GB3 中電流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)【學(xué)生歸納，得出結(jié)論】必須形成閉合回路【板書】條件四：形成閉合回路（外部、內(nèi)部）【教師歸納】原電池的形成條件有四點，可用兩句話概括，那就是：氧化還原為前提，兩極一液成回路【板書】原電池的形成條件：氧化還原為前提兩極一液成回路【師】大家既然學(xué)會了原電池的定義和構(gòu)成條件，那大家利用自己桌上的藥品（Zn電極去掉）動手設(shè)計一個新的原電池（北邊兩大組藥品：電流計、Cu電極、Al電極、石墨電極、導(dǎo)線、燒杯、CuSO4溶液。南邊兩大組藥品：電流計、Cu電極、Al電極、石墨電極、導(dǎo)線、燒杯、稀H2SO4）【學(xué)生思考得到氧化還

14、原反應(yīng)方程式】北邊兩組： 2Al+ 3CuSO4= Al2（SO4）3 +3 Cu南邊兩組： 2Al+ 3H2SO4= Al2（SO4）3 +3 H2【學(xué)生設(shè)計實驗】每一個反應(yīng)都有不同的設(shè)計方案，正極材料都可以不同： 如可選擇Cu，也可選擇C【師解釋】兩種方案都行，Cu和C的作用是一樣的，都僅僅是起到一個傳遞電子的作用。若把Cu和C換成Pt,Au電極，效果也是一樣的。一般來說，正極材料可以有多種選擇！所以對于一個放熱的氧化還原反應(yīng)，我們可以設(shè)計成多種形式的原電池（以Fe+2FeCl3 =3FeCl2為例，投影展示） 【師】今天這節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了原電池的定義和構(gòu)成條件，那同學(xué)們回過頭來思考為什

15、么 水果可以制作原電池？【投影展示】各種水果的成分【學(xué)生分析，歸納】由于水果中有許多顯酸性的電解質(zhì)溶液，將鐵絲，銅絲插入水果中就好比插入硫酸中，所以能構(gòu)成原電池【教師總結(jié)】原電池原理在日常生活中有許多的應(yīng)用。我們利用它制造了許多的電池（投影展示：鋰電池，氫氧燃料電池等）但有時我們忽視時，它也會給我們帶來不少的麻煩（投影展示格林太太的故事和“短命的游艇”的故事），所以，我們在日常生活中必須掌握必要的化學(xué)知識和基本原理。因此，同學(xué)們一定要學(xué)好化學(xué)！【板書設(shè)計】化學(xué)能到電能的橋梁原電池一.原電池的概念這種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。二.形成原電池的條件條件一：一個放熱的氧化還原反應(yīng)條件二：一般為活潑性不同的兩種金屬或金屬與非金屬導(dǎo)體作電極條件三：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中條件四：形成閉合回路（外部、內(nèi)部）原電池的形成條件：氧化還原為前提兩極一液成回路教學(xué)反思問題情景實驗探究質(zhì)疑討論分析推理整合運用是我們在實驗課中經(jīng)常采用的基本教學(xué)程序，實驗是化學(xué)課教學(xué)的靈魂，上好實