高中化学必修2《化学能与电能》教学设计

 高中化学必修2《化学能与电能》教学设计【课程目标】1、 举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。2、 会应用生活中的材料制作简易原电池。【教材分析】    生活在现代社会，学生对“电”有着丰富而强烈的感性认识。当学生了解了化学反应中的能量转化的原因，并感受了探究化学能与热能的相互转化过程后，会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。从能量转换角度看，本节课程内容是对前一节课中“一种能量可以转化为另一种能量，能量是守恒的；化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的补充和完善。从反应物之间电子转移角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用。从思维角度看，“将化学能直接转化为电能”的思想，是对“化学能——热能——机械能——电能”思维方式的反思和突破。【学情分析】    中学生对“电”的内容的认识不仅来源于生活经验，而且来源于学科学习。在生活经验方面，不仅接触了火力发电(或水利发电)，而且接触了干电池等化学电源；在学科学习方面，学生不仅接触了摩擦起电，而且还从能量转化的角度认识了电能，此外还学习了关于电的初步知识(如电源的正负极、电压和电流等内容)，因此对电并不陌生。此外，高中《化学1》已较为系统的学习了氧化还原反应的本质，也学习了钠、镁、铝、铁等有关的金属知识，以及电解质溶液的内容。这些经验基础为本课的教学提供了必要的基础。为本节的学习做了知识、能力上的准备。    同时原电池是高中化学学科体系的核心知识之一，它的教学是氧化还原反应原理的延伸与应用，也是后续电化学知识的基础。原电池的教学是体现学科交叉，科学理论联系实际，培养学生思维能力和探究能力的好素材。学生在第一节学习了化学能与热能的转化关系，本节课则学习化学能转化为另外一种能量即电能，由于电化学知识是学生首次接触的新领域，存在着强烈的好奇心和陌生感，因此一个好的开端十分重要。【教学目标】1、知识与技能（1）理解原电池的概念、工作原理和构成条件，同时掌握原电池正负极的判断方法。（2）通过学生设计完成原电池构成条件的实验，学习实验研究的方法。（3）能举例说明化学能与电能的转化关系及其运用。2、过程与方法（1）分析火力发电的原理及利弊，建立“将化学能直接转化为电能”的新思路，通过对氧     化还原反应的本质的分析，提出实现新思路的各种推测和猜想等，培养创新思维能力。（2）通过实验和科学探究，对比、归纳，培养学生科学探究精神和分析、归纳的能力。3、情感、态度与价值观（1）通过化学能与电能转化的学习，使学生认识化学能转化为电能对现代化的重大意义，     发展学生学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘。（2）通过原电池形成条件的探究，培养学生自主探究的科学态度和方法，体会实验在化学     研究中的重要作用。【教学重难点】  教学重点  初步认识原电池的概念、工作原理及形成条件  教学难点  通过对原电池实验的研究，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。【教学方法】 利用实验探究、问题讨论、启发、对比、归纳等教学方法，采用多媒体手段，调动学生多种感官一起参与学习，充分调动学生学习的主动性和积极性，发挥学生的主体作用。【教学过程】  教学环节 教师活动 学生活动 设计意图     导入新课    PPT展示火力发电示意图。情境引发的系列问题：【问题1】燃煤发电过程中伴随着怎样的能量转换关系？【问题2】火力发电有哪些优缺点？在火力发电的过程中，化学能要经过一系列能量转换环节才能转化为电能。由于转换环节多，能源利用率低，造成能源的极度浪费。那么，能否将化学能直接转化为电能，提高能量的利用率？提出问题：能否将化学能直接转化为电能？      分组讨论，交流发言。     创设情景引发思考      原电池概念引入  【过渡】问题：在导线中产生电流的本质是么？问题：有电子转移的反应是什么反应？  只有氧化还原反应才能够实现化学能转化为电能。 【板书】原电池概念   分析讨论得出： 电子的定向移动产生电流，而氧化还原反应中有电子的转移。 可以利用氧化还原反应实现化学能到电能的转化。   复习氧化还原反应的相关理论，初步让学生认识到原电池是实现化学能转化为电能的装置。            原电池工作原理探究 【过渡】只有氧化还原反应才能够实现化学能转化为电能，那么，氧化还原反应如何实现化学能直接转化为电能呢？学生分组实验，完成实验内容，并总结原电池的工作原理【实验一】问题：实验现象是什么？问题：发生的离子反应方程式是什么？问题：分析电子的转移情况，谁失电子？谁得电子？问题：根据已有的经验，化学能转化成什么形式的能量？问题：要使氧化还原反应释放的能量不通过热能而直接转化为电能，所要解决的第一个问题是什么？【实验二】探究原电池的工作原理： 问题：锌片上有什么现象？问题：铜片上有什么现象？问题：使铜片表面产生氢气的电子是谁提供的？问题：怎样知道所架设的桥梁中有电子流过？【实验三】将锌片和铜片用导线相连并接上电流计，插入稀硫酸。 问题：电流计转动说明什么问题？问题：电子如何流动？问题：导线中电子定向移动产生电流，溶液中的电流怎么产生的？ 【板书】原电池的工作原理。 【动画展示】铜锌原电池工作原理。【小结】1、将化学能直接转化为电能，必须将氧化反应和还原反应放在不同的区域进行，同时架设桥梁，让电子从氧化反应区域转移到还原反应区域，形成原电池。2、铜锌原电池的工作原理本质上是氧化还原反应，得电子和失电子是同时进行的，距离不但可以产生美，还可以产生电。     学生分组实验，完成实验报告单的内容【实验一】锌片逐渐溶解，锌片周围有气泡产生；Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑锌失电子，H+得电子；化学能转化为热能。必须使氧化反应（失电子）和还原反应（得电子）在两个不同区域进行。  【实验二】锌片：锌片逐渐溶解铜片：铜片上有气泡产生锌提供给溶液中H+的电子电流计【实验三】导线中有电流产生；锌片负极，铜片正极。外电路电子流动方向：锌→铜内电路：阳离子→正极        阴离子→负极 锌片（负极）：氧化反应Zn－2e－ = Zn2+铜片（正极）：还原反应2H+＋2e－ = H2 ↑  学生观看视频   加深学生对原电池工作原理的理解       学生通过实验得出锌与稀硫酸反应，铜不与稀硫酸反应，；认清氧化还原反应中电子的转移方向，为下一步实验做铺垫。     通过指针的偏转，结合实验二，得出电子的流动方向。同时让学生意识到如何利用电流计判断电极的正负。      原电池构成条件探究     教师引导过渡，提出以下问题，引导学生完成实验探究。问题：如果两极的材料相同和不同时，将会产生什么现象？问题：如果溶液的导电性强弱不同时，将会产生什么现象？问题：如果两个电极在同一容器和在不同容器中，将会产生什么现象？【实验探究】学生分组实验，探究原电池的构成条件，并完成实验报告单的内容。  教师引导，学生总结原电池的构成条件？     学生分组实验，并完成实验报告单的内容。 学生归纳构成原电池的构成条件： 必须有两个活泼性不同的电极； 两电极必须插入电解质溶液中； 必须形成闭合回路； 必须发生自发的氧化还原反应。   通过学生分组实验探究原电池的构成条件，锻炼学生的动手操作、合作学习、归纳总结的能力。  原电池正负极的判断  【师】根据原电池的构成条件，请同学们思考判断原电池正负极的方法都有哪些？  学生尝试着总结判断原电池正负极的方法  学生思考总结，更深入的理解原电池 课堂小结   教师：请同学们思考本节课重点学习了哪些内容？  学生思考，总结 本节课的重点。 评价反馈 课堂练习 思考并回答 及时巩固  学以致用 根据本节课内容 查阅相关资料，自制水果电池。  学生课后完成 锻炼动手操作能力  【板书设计】第二节 化学能与电能一、 原电池概念：将化学能转化为电能的装置。二、原电池的工作原理：锌片（负极）： Zn－2e－ = Zn2+    氧化反应铜片（正极）： 2H+＋2e－ = H2 ↑  还原反应三、原电池的构成条件（1）必须有两个活泼性不同的电极；（2）两电极必须插入电解质溶液中；（3）必须形成闭合回路；（4）必须发生自发的氧化还原反应。四、原电池正负极的判断方法