必修2 第二 化學反應與能量
第二節(jié) 化學能與電能
一．教材分析
原電池原理是中學化學重要基本理論之一，從能量轉換角度看，本節(jié)程內容是對前一節(jié)中“一種形式的能量可以轉化為另一種形式的能量……能量也是守恒的；化學能是能量的一種形式，可以轉化為其他形式的能量，如熱能和電能等”論述的豐富和完善。
從反應物之間電子轉移的角度看，原電池概念的形成是氧化還原反應本質的拓展和應用；從思維角度看，“將化學能直接轉化為電能”的思想，是對火力發(fā)電的原理“化學能→熱能→機械能→電能”思維方式的反思和突破。
二．目標
1．知識與技能目標：
（1）知道原電池是一種化學能轉化為電能的裝置，知道原電池的本質是氧化還原反應。
（2）掌握原電池的組成條，會判斷正負極，會判斷電流、電子、溶液中離子流動的方向。會書寫銅鋅原電池的電極反應式。
（3）能用日常生活中的材料制作簡易水果電池。
（4）能舉例說明化學能與電能的轉化關系及其應用。初步認識傳統(tǒng)干電池、二次電池及常見的新型電池。
2．過程與方法目標：
（1）通過分析火力發(fā)電的原理及利弊，建立“將化學能直接轉化為電能”的新思路，通過對氧化還原反應的本質的分析，提出實現(xiàn)新思路的各種推測和猜想等，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。
（2）通過實驗2-4（改進）的層層推進，培養(yǎng)學生在實驗中觀察現(xiàn)象、分析現(xiàn)象解決問題的能力，從而自己歸納、概括形成“原電池”的概念，并根據(jù)已有電學知識生成跟原電池相關的概念（正負極、離子移動方向判斷等）。
（3）通過科學探究，讓學生根據(jù)實驗2-4的已有知識設計實驗，并初步學會控制實驗條的方法。
（4）通過思考與交流，讓學生學會聯(lián)系實驗和已有知識，學會用比較歸納的方法認識事物的本質特征。
（5）利用氧化還原反應的知識分析常見化學電，學會用基本理論指導實際應用。
3．情感態(tài)度與價值觀目標
（1）通過科學探究和實踐活動——水果電池的制作，體驗科學探索的樂趣。
（2）通過化學電的發(fā)展和新型化學電開發(fā)利用的介紹，讓學生體會化學的實用性和創(chuàng)造性，通過認識化學電可能會引起的環(huán)境問題，初步形成較為客觀、正確的能觀。
三．重點：
初步認識原電池概念、原理、構成及應用。認識化學能轉化為電能對現(xiàn)代化的重要意義。
四．教學難點：
通過對原電池實驗的探究、引導學生從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質。
五．教學主線：（第一時）
六．教學流程：
【引導】經(jīng)過上節(jié)的學習，我們知道了化學反應的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化，同時了解了化學能與熱能的相互轉化。而電能是現(xiàn)代社會中應用最廣泛、使用最方便、污染最小的二次能，化學能在什么條下能轉化為電能，又是如何轉化，這是我們今天要學習的主要內容。
【過渡】通過圖2-7，我們可以了解到我國目前發(fā)電總量構成中，火電仍居榜首。結合圖2-8燃煤發(fā)電過程中能量是如何轉化的？
【學生回答】化學能 熱能 機械能 電能
【提問】上述能量轉化過程有何弊端？
【小結】環(huán)境污染，轉化步驟多、損失大。
【提問】要將化學能直接轉化成電能，必須要選擇合適類型的化學反應。電流是電子的定向移動引起的，在前面學過的哪種反應類型有電子的轉移？
【學生回答】氧化還原反應。
【過渡】要想使氧化還原反應釋放的能量不通過熱能直接轉變?yōu)殡娔�，就要設計一種裝置，使氧化反應和還原反應分別在兩個不同的區(qū)域進行，并使其間的電子轉移，在一定條下形成電流。
【學生活動】分組實驗（實驗2-4改進）
實驗操作實驗現(xiàn)象教師引導
①將銅片插入稀硫酸中，觀察銅片表面有何變化。Cu和稀硫酸能反應嗎？
②將鋅片與銅片并排插入稀硫酸中，觀察銅片、鋅片表面有何變化。寫出相應離子方程式
③將銅片和鋅片用導線連接起，再次觀察銅片、鋅片表面有何變化。以下問題依次展開：
①銅片表面的氣泡可能是什么？
②該氣體是如何產(chǎn)生的？
③電子從何而，如何流動？
④該過程有電流產(chǎn)生嗎？如何證明？
④在銅片和鋅片之間連接電流表（或小燈泡）以下問題依次展開：
①這個過程實現(xiàn)了哪些能量之間的轉化？（引出原電池的概念）
②如何判斷該原電池的正負極？
③如何用式子表示正負極表面的變化過程？
④在內電路中，溶液離子的流動方向如何？
實驗改進：學生分組實驗可以改成“小試管+鋅粒+銅棒+稀硫酸”原電池，現(xiàn)象更明顯，而且能明顯觀察到銅片表面產(chǎn)生氣泡速率的變快。
【過渡】原電池的發(fā)明實現(xiàn)了化學能和電能的直接轉化，怎么判斷一個類似的裝置能否組成原電池？（能否有電流產(chǎn)生或使用電器能夠運行）
【學生活動】P41“科學探究”，學生自行從給定的用品中選擇組成原電池，畫出電池裝置示意圖。根據(jù)小組畫出的示意圖進行實驗，討論哪些裝置可以形成原電池。（使學生學會控制實驗條的方法，探究原電池的組成條）
實驗用品：鋅片、銅片、鐵片、石墨電極各兩套，導線、金屬夾、靈敏電流表、果汁、酒精、250mL燒杯。
【講解】根據(jù)學生實驗結果Cu-Zn、Cu-Fe、Cu-C、Cu-Cu、Zn-Fe、Zn-C、Zn-Zn、Fe-C、Fe-Fe、C-C等可能組合進行分析，得出可形成原電池的裝置。
【思考與交流】通過以上實驗，原電池應由哪幾部分構成，各起什么作用？構成一個原電池需要哪些條？
【小結】原電池應由有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬導體）作電極；電解質溶液作反應介質，提供離子移動；導線，使兩極相連形成閉合電路。
【外作業(yè)】
1．制作水果電池，并畫出水果電池的構造示意圖，下節(jié)作交流展示。
2．從本、商場、網(wǎng)上等了解化學電的發(fā)展，了解干電池、充電電池、燃料電池的組成、工作原理，使用中應注意的問題。下載相關圖片、錄像、制作簡單的演示稿。以備下節(jié)交流。
第二時：
教學流程：
【引導】將上節(jié)介紹的原電池真正應用到生活中是很不方便的，但是真正要改造成化學電給予應用也經(jīng)歷了漫長的時間。今天我們一起了解一下幾種有代表性的化學電。
【展示】一粒鋅錳電池
【投影】圖2-11（省去電子轉移方向）
【提問】①圖片中幾種物質的作用；②電子移動方向；③負極電極方程式
【學生回答】
【思考與交流】P42“思考與交流”，分析鋅錳電池為何失效，如何改進？
【過渡】鋅錳電池、堿性鋅錳電池的最大弊端是什么？（一次電池，電池垃圾，引出二次電池）
【投影】圖2-12（略去正負極的標注）
【提問】①圖片中幾種物質的作用；②電子移動方向
【學生回答】
【過渡】現(xiàn)代社會對耗電量高的便攜式電器需求量越越大，因此對封閉式體積小的充電電池更加青睞。
【投影】展示一系列新型充電電池，包括鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池
【講解】每種電池優(yōu)勢
【過渡】燃料燃燒的本質也是氧化還原反應，但是直接燃燒轉化成的熱能再轉化成電能時轉化率不高，燃料電池的面世正是解決了這個問題。
【投影】圖2-15（略去電子移動方向、正負極標注和H+移動方向）
【提問】①判斷正負極；②電子移動方向；③負極電極方程式；④H+移動方向；⑤該電池總反應；⑥與干電池或蓄電池的不同之處
【小結】化學電的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢。
第二時：發(fā)展中的化學電
【教師】請同學們展示你們制作的水果電池，并分組討論，推出最優(yōu)秀的作品。
【學生】交流與展示自己作品，并講解制作過程。
【教師】原電池轉化成技術產(chǎn)品就是化學電，最早使用的化學電池是干電池。下面請我們的同學展示有關三種化學電工作原理的演示稿。并講解。
【學生】交流與展示。（①干電池：鋅錳電池的組成、工作原理，使用過程中應注意的問題。②充電電池：鉛蓄電池、鎳鎘電池、鋰電池的組成、工作原理，使用過程中應注意的問題。③燃料電池：氫氧燃料電池的組成、工作原理，使用過程中應注意的問題。）
【教師】組織學生討論：
1．為什么要回收廢電池？廢電池如何處理？
2．為什么說燃料電池是綠色能？
本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaoyi/42865.html
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