《化学能与电能(第二课时)》教学设计【高中化学必修2(人教版)】

《化学能与电能》教学设计

(第2课时)

◆模式介绍

探究式教学是以自主探究为主的教学。它是指教学过程是在教师的启发诱导下，以学生独立自主探究或合作讨论为前提，以现行教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的一种教学形式。学生对当前教学内容中的主要知识点进行自主学习、深入探究并进行小组合作交流，以自我获取，自我求证的方式深化知识的理解和运用。从而较好地达到课程标准中关于认知目标与情感目标要求的一种教学模式。其中认知目标涉及与学科相关知识、概念、原理与能力的掌握；情感目标注重科学素养与道德品质的培养。

◆教材分析

本节融合了(1)氧化还原反应(2)能量的转换(3)原电池原理的应用(4)电解质溶液、金属的活泼性(5)物理中的电学等知识。并彼此结合、渗透。通过本节课的学习，学生将会形成一个氧化还原反应、能量转换、元素化合物知识、电解质溶液，物质的量有关计算等知识联系起来的知识网络。对培养学生从实践到理论，又从理论到实践的认知规律的提高有很大的作用。而且原电池在实际生活、工农业生产、科学研究中应用十分广泛，因此学好本节知识，具有重要的理论意义和现实意义。

◆思路分析

在教学过程中重点是通过铜锌电池实验的分析使学生理解原电池的工作原理，和通过学生自己动手进行实验探究来总结原电池的形成条件。并且难点是通过铜锌电池实验的分析让学生理解原电池的工作原理。原电池是对金属与电解质溶液知识的结合。通过学生学习要求达到对有关“电解质溶液的酸碱性、化学反应的能量变化、氧化还原反应、金属的性质及活动强弱比较”等知识的整和。从学生认知发展的需要分析，学生达到由认识纯金属的性质到认识不纯金属的性质的要求。在此前学习的是纯金属的性质，日常生活中接触的金属制品都是不纯金属成合金，如何解释常温下金属制品生锈的现象呢？通过本节学习学生实现书本知识与生活实践的结合，再由生活实践的感性认识向书本知识的认识的飞跃，提高学生关注自然，社会和生活现象的热情。

◆教学目标

【知识与技能】

1、复习原电池原理；

2、掌握简单的电极反应的书写；

3、了解常见化学电池的组成与应用；

4、了解新型燃料电池的组成和工作原理。

【过程与方法】

1、通过实验培养学生观察能力与分析思维能力；

2、通过化学实验引导学生以问题为中心的学习方法。学会发现问题、解决问题的方法。加深理解实践→认识→再实践→再认识的辨证唯物主义的思维方法。

【情感态度与价值观】

1、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；

2、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。

◆教学重难点

【教学重点】

原电池的原理。

【教学难点】

原电池原理在生产、生活中的实际运用。

◆教学过程

让学生展示自己制作的“水果电池”并演示，“水果电池”能使二极管发光。

【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。

【小结】

1．原电池：将化学能转变为电能的装置。

2、组成原电池的条件：

①有两种活泼性不同的金属或金属跟导电非金属作电极且用导体相连；

②有电解质溶液或熔融的电解质；

③电极与电解质溶液组成闭合回路；

④具备能自发发生的氧化还原反应（通常为原电池的负极与电解质溶液之间的氧化还原反

应）。

注意：很活泼的金属不能作原电池的负极，如K、Na、Ca等

【练习一】

【练习二】

3．两极的名称及判断方法：

负极：发生氧化反应的一极，电子流出的一极；

正极：发生还原反应的一极，电子流入的一极。

判断方法：

①根据组成原电池两极的电极材料判断：一般是活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；

②根据电流方向或电子流动方向判断：电流由正极流向负极，电子由负极流向正极；

③根据原电池里电解质溶液中离子的定向流动方向判断：原电池里电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；

④根据原电池两极发生的变化来判断：负极总是发生失电子的氧化反应，正极总是发生得

电子的还原反应；

⑤根据现象判断：溶解的一极为负极，增重或有气泡产生的一极为正极。

【练习三】

【练习四】

用镁、铝作电极构成原电池，分别插入稀硫酸、氢氧化钠溶液中，判断原电池的正极、负极。【练习五】

用铜、铝作电极构成原电池，分别插入稀硫酸、浓硝酸溶液中，判断原电池的正极、负极，并写出相关电极反应。

归纳：

电极的活泼性除了与金属活动性有关外，还与电解质溶液的环境有关，由此可见，“谁活泼谁负极”作为原电池中电极判断的方法并不是万能的，应该根据原电池两极发生的变化来判断：负极总是发生失电子的氧化反应，正极总是发生得电子的还原反应。

4．电极反应式和总反应式：以铜、锌和稀硫酸组成的原电池为例

负极(锌片)：Zn－2e－==Zn2＋（氧化反应）

正极(铜片)：2H＋＋2e－==H2↑（还原反应）

总反应：Zn＋2H＋== Zn2＋＋H2↑

5．原电池原理的应用：

（1）加快氧化还原反应的速率。

（2）制造多种多样的化学电源。

（3）比较金属活动性的强弱。

（4）防止金属的腐蚀。

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↑（还原反应）

【学与问】原电池的缺陷：即使断开外电路时，负极也在反应，使得原电池无法长时间储放。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？

自己收集废旧干电池将其破开观察干电池

改进原电池的策略

关键问题：在断开外电路时，让负极化学反应停止或者缓慢反应

技术攻关方向：改换电解质——干电池、碱性电池

改换电极材料——燃料电池

【讲解】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。

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。

学生阅读课本P40观察其构造

3、燃料电池

氢氧燃料电池：是一种高效、环境友好的发电装置。

让学生通过阅读课本了解各种化学电源，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。

【思考与交流】

如何科学合理地使用充电电池？

废旧电池的回收利用

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。

◆教学反思

本节课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，如引入课题时，将一音乐卡的纽扣电池拆除，再将锌片与铜片分别连接其正极、负极，平行插入稀硫酸中，优美的音乐声缓缓响起，立刻就将学生的注意力集中起来，产生探究的欲望，然后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，激发学生的学习积极性。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，通过反复的改变条件进行探索，使学生的认知结构不断发展，从而提高学生的分析问题和解决问题的能力，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。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和教师的主导作用，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，也给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。