化学能与电能（第一课时）教学设计

 化学能与电能（第一课时）教学设计  三维目标：     ①了解化学能与电能的转化关系及其应用。②了解原电池的概念、原理及组成。③掌握利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置。 知识与技能：   过程与方法： ①了解自主研究的基本方法。②学会分析将化学能转化为电能的简单的方法。 情感、态度 ①探究化学能转化为电能的奥秘，体验科学探究的艰辛与喜悦。 与价值观 ②关注能源问题，逐步形成正确的能源观。 教学重点： 初步认识原电池概念、原理、组成 教学难点： 从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质 教学方法： 分析比较法、实验法、自主探究法 教学准备： 多媒体课件、实验用品 教学过程：   【引言】同学们，在人类发展的过程中电的发明，电的发明占有非常重要的作用。当我们在享受现代文明给我们带来的巨大变化的同时，你有没有想过，电是怎么产生的？电能和化学能有什么关系呢？本节课我们就来通过探究认识电能，了解化学能与电能的重要关系。【讲述】首先，请同学们看课本40页的图2-7我国发电总量构成图，从图片中大家发现了什么？【分析】从图中可以看出，我们国家的发电主要靠火力发电，所以我们首先进入第一个探究主题。【探究主题】一、火力发电中的能量转化 (1)请同学们观察课本40页图2-8火电站的工作原理示意图，结合课本内容，分析火力发电时，能量是如何转化的？看图说话： 【探究结论】火力发电的能量转化关系为：化学能→热能→机械能→电能。(2)阅读课本39页资料卡片，你认为火力发电属于一次能源，还是二次能源？为什么？【探究结论】火电属于二次能源。【过渡】电能在我们的生活中发挥着重要作用，但是火力发电将化学能间接转化为电能，造成能量损耗，而且比较麻烦，在有些时候使用不方便。如果我们能将化学能直接转化为电能，就会顺利解决这个问题。今天，我们就通过探究寻找如何把化学能直接转换为电能。【探究主题】二、化学能直接转化为电能【分析】氧化还原反应的本质是发生电子转移，同时伴随着能量变化。一般是热量变化，没有电流产生。例如，氢气的燃烧，发光发热，但是没有电流产生。物理学知识告诉我们，电荷的定向移动产生电流。如果我们能将氧化剂和还原剂之间发生电子的转移，变成定向移动，就会有电流产生。【过渡】下面，我们通过一个神奇的实验进行探究，看看能否利用氧化还原反应将化学能直接转化为电能。【实验探究】实验步骤：①把一块锌片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察铜片上有无气泡产生（铜片和锌片不接触）；实验现象：在锌片表面有气泡产生，在铜片表面没有气泡产生。②把一块锌片和铜片用导线连起来，并在导线中接入一个电流表，然后同时插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察铜片上有无气泡产生，电流表的指针是否偏转。实验现象：在铜片表面有气泡产生，电流表指针偏转，有电流产生。【探究与发现】①从能量转变的角度分析，上述实验中能量发生什么变化？②这个实验装置可以将化学能直接转变为电能吗？【探究结论】①实验中将化学能转化为电能；②利用上述实验装置可以将化学能直接转化为电能。原电池：把化学能转化为电能的装置叫做原电池。【探究主题】三、原电池的工作原理（1）我们知道，铜片与稀硫酸不反应，为什么铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，在铜片表面有气泡产生？【合作探究】当把用导线连接的锌片和铜片一同浸入稀硫酸中时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，锌原子失去的电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H+在铜片上获得锌片失去的电子被还原成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。【探究结论】①溶液中的H+在铜片上获得锌片失去的电子，被还原成氢气。（2）请同学们从得失电子的角度来分析，两个金属片上各发生了什么反应？原电池中电流是如何产生的呢？【合作探究】锌失去电子，发生氧化反应；铜片上H+获得电子，发生还原反应。在氧化还原反应中，锌片将失去的电子经过导线转移给铜片上H+，电子发生定向移动，从而产生电流。（物理学知识：电荷的定向移动形成电流。）锌 片： Zn—2e-=Zn2+  (氧化反应) ；铜 片： 2H++2e-=H2↑  （还原反应）总反应的离子方程式： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑【探究结论】②锌上发生氧化反应，铜片上发生还原反应。在氧化还原反应中，锌片上失去的电子经过导线转移给铜片上的H+，电子发生定向移动，从而产生电流。（3）为什么正常发生的氧化还原反应一般没有电流产生，而在上述的原电池中发生时可以产生电流呢？【合作探究】正常发生的氧化还原反应，氧化剂和还原剂直接接触反应时，电子转移没有通过导线，而是直接转移，所以没有电流产生；在原电池中，将氧化反应和还原反应分开在两个不同区域进行，通过导线进行电子转移，电子发生定向移动，从而产生电流。【探究结论】③正常发生的氧化还原反应，氧化反应和还原反应在一起进行，电子转移没有通过导线，所以没有电流产生；在原电池中，将氧化反应和还原反应分开在两个不同区域进行，电子转移通过导线进行，电子发生定向移动，所以产生电流。【归纳与总结】【学生活动】请同学们将以上三个结论，进行归纳总结，得出原电池的工作原理及电极反应。原电池的工作原理：将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分开进行，使还原剂失去的电子，经导线传递给氧化剂，从而形成电流。电极反应：负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。【过渡】上面我们通过实验探究掌握了原电池的工作原理，如果我们想要设计一个原电池就应该知道原电池的组成是怎样，让我们继续探究。【探究主题】四、原电池的组成（1）请同学们以铜锌原电池为例，分析原电池的组成是什么？【合作探究】从结构来看，原电池的必须有正极、负极、电解质溶液以及一些辅助物（容器和导线）。【探究结论】①原电池的组成：负极、正极和电解质溶液。（2）对原电池的正负极和电解质溶液有什么要求？小贴士：由物理学知识可知，电子的流向与电流方向相反，电子从电源的负极流向电源的正极。【合作探究】①若将上述实验中的铜片换成碳棒，有没有电流产生？②若将上述实验中的稀硫酸换为硫酸铜溶液，有没有电流产生？③若将上述实验中的稀硫酸换为酒精溶液，有没有电流产生？④若将上述实验中的锌片换成碳棒，有没有电流产生？【探究结论】②较活泼的金属做原电池的负极，较不活泼的金属做原电池的正极；电解质溶液能保证发生氧化还原反应。【活学活用】请同学们根据本节课所学的原电池的有关知识，利用下面提供的实验用品，设计一套原电池装置。指出你所选择的正极、负极、电解质溶液和总反应。实验用品： Cu片、Fe片、Mg片、碳棒、蔗糖溶液、硫酸铜溶液、盐酸、导线、电流表、烧杯等。  序号 负极 正极 溶 液 离子方程式                     【学以致用】根据构成原电池的条件，请同学们利用家里的橘子、苹果、柠檬或番茄等含酸的水果、铁片（或铁钉）、铜片（铜丝）等金属亲手设计制作一个成原电池，并将原电池与音乐卡片（或小电珠）连接，检查是否有电流产生。〖板书设计〗          化学能与电能一、火力发电中的能量转化         二、化学能直接转化为电能三、原电池的工作原理             四、原电池的组成