高一化学教案：必修化学能与电能

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本文题目：高一化学教案：必修化学能与电能

二章 化学反应与能量

第二节 化学能与电能

一.教材分析

原电池原理是中学化学重要基本理论之一，从能量转换角度看，本节课程内容是对前一节课中“一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量……能量也是守恒的;化学能是能量的一种形式，可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的丰富和完善。

从反应物之间电子转移的角度看，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，是对火力发电的原理“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。

二.教学目标

1.知识与技能目标：

(1)知道原电池是一种化学能转化为电能的装置，知道原电池的本质是氧化还原反应。

(2)掌握原电池的组成条件，会判断正负极，会判断电流、电子、溶液中离子流动的方向。会书写铜锌原电池的电极反应式。

(3)能用日常生活中的材料制作简易水果电池。

(4)能举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。初步认识传统干电池、二次电池及常见的新型电池。

2.过程与方法目标：

(1)通过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2-4(改进)的层层推进，培养学生在实验中观察现象、分析现象解决问题的能力，从而自己归纳、概括形成“原电池”的概念，并根据已有电学知识生成跟原电池相关的概念(正负极、离子移动方向判断等)。

(3)通过科学探究，让学生根据实验2-4的已有知识设计实验，并初步学会控制实验条件的方法。

(4)通过思考与交流，让学生学会联系实验和已有知识，学会用比较归纳的方法认识事物的本质特征。

(5)利用氧化还原反应的知识分析常见化学电源，学会用基本理论指导实际应用。

3.情感态度与价值观目标

(1)通过科学探究和实践活动——水果电池的制作，体验科学探索的乐趣。

(2)通过化学电源的发展和新型化学电源开发利用的介绍，让学生体会化学的实用性和创造性，通过认识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。

三.教学重点：

初步认识原电池概念、原理、构成及应用。认识化学能转化为电能对现代化的重要意义。

四.教学难点：

通过对原电池实验的探究、引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。

五.教学主线：(第一课时)

六.教学流程：

【引导】经过上节课的学习，我们知道了化学反应的能量变化通常表现为热量的变化，同时了解了化学能与热能的相互转化。而电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源，化学能在什么条件下能转化为电能，又是如何转化，这是我们今天要学习的主要内容。

【过渡】通过图2-7，我们可以了解到我国目前发电总量构成中，火电仍居榜首。结合图2-8燃煤发电过程中能量是如何转化的?

【学生回答】化学能 热能 机械能 电能

【提问】上述能量转化过程有何弊端?

【小结】环境污染，转化步骤多、损失大。

【提问】要将化学能直接转化成电能，必须要选择合适类型的化学反应。电流是电子的定向移动引起的，在前面学过的哪种反应类型有电子的转移?

【学生回答】氧化还原反应。

【过渡】要想使氧化还原反应释放的能量不通过热能直接转变为电能，就要设计一种装置，使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并使其间的电子转移，在一定条件下形成电流。

【学生活动】分组实验(实验2-4改进)

实验操作 实验现象 教师引导

①将铜片插入稀硫酸中，观察铜片表面有何变化。 Cu和稀硫酸能反应吗?

②将锌片与铜片并排插入稀硫酸中，观察铜片、锌片表面有何变化。 写出相应离子方程式

③将铜片和锌片用导线连接起来，再次观察铜片、锌片表面有何变化。 以下问题依次展开：

①铜片表面的气泡可能是什么?

②该气体是如何产生的?

③电子从何而来，如何流动?

④该过程有电流产生吗?如何证明?

④在铜片和锌片之间连接电流表(或小灯泡) 以下问题依次展开：

①这个过程实现了哪些能量之间的转化?(引出原电池的概念)

②如何判断该原电池的正负极?

③如何用式子表示正负极表面的变化过程?

④在内电路中，溶液离子的流动方向如何?

实验改进：学生分组实验可以改成“小试管+锌粒+铜棒+稀硫酸”原电池，现象更明显，而且能明显观察到铜片表面产生气泡速率的变快。

【过渡】原电池的发明实现了化学能和电能的直接转化，怎么判断一个类似的装置能否组成原电池?(能否有电流产生或使用电器能够运行)

【学生活动】P41“科学探究”，学生自行从给定的用品中选择组成原电池，画出电池装置示意图。根据小组画出的示意图进行实验，讨论哪些装置可以形成原电池。(使学生学会控制实验条件的方法，探究原电池的组成条件)

实验用品：锌片、铜片、铁片、石墨电极各两套，导线、金属夹、灵敏电流表、果汁、酒精、250mL烧杯。

【讲解】根据学生实验结果Cu-Zn、Cu-Fe、Cu-C、Cu-Cu、Zn-Fe、Zn-C、Zn-Zn、Fe-C、Fe-Fe、C-C等可能组合进行分析，得出可形成原电池的装置。

【思考与交流】通过以上实验，原电池应由哪几部分构成，各起什么作用?构成一个原电池需要哪些条件?

【小结】原电池应由有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极;电解质溶液作反应介质，提供离子移动;导线，使两极相连形成闭合电路。

【课外作业】

1.制作水果电池，并画出水果电池的构造示意图，下节课作交流展示。

2.从课本、商场、网上等了解化学电源的发展，了解干电池、充电电池、燃料电池的组成、工作原理，使用中应注意的问题。下载相关图片、录像、制作简单的演示文稿。以备下节课交流。

第二课时：

教学流程：

【引导】将上节课介绍的原电池真正应用到生活中是很不方便的，但是真正要改造成化学电源给予应用也经历了漫长的时间。今天我们一起来了解一下几种有代表性的化学电源。

【展示】一粒锌锰电池

【投影】图2-11(省去电子转移方向)

【提问】①图片中几种物质的作用;②电子移动方向;③负极电极方程式

【学生回答】

【思考与交流】P42“思考与交流”，分析锌锰电池为何失效，如何改进?

【过渡】锌锰电池、碱性锌锰电池的最大弊端是什么?(一次电池，电池垃圾，引出二次电池)

【投影】图2-12(略去正负极的标注)

【提问】①图片中几种物质的作用;②电子移动方向

【学生回答】

【过渡】现代社会对耗电量高的便携式电器需求量越来越大，因此对封闭式体积小的充电电池更加青睐。

【投影】展示一系列新型充电电池，包括镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池

【讲解】每种电池优势

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