高中化学教案新人教版必修2 化学能与电能2
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教学设计
[质疑2]锌片上产生大量铜对原电池电能的提供有没有影响?
[质疑3]如何改进这套装置?
〔演示实验〕演示带有盐桥的改进实
验。
(结合动画理解)
[质疑4]盐桥原电池的优点有哪些?
[师生总结]盐桥原电池的优点。
1.能量转换率高
2.产生持续、稳定的电流
3.防止自放电
[质疑5]氧化剂与还原剂不直接接触,就一定不能发生化学反应吗
[投影]盐桥原电池与化学电源的关系
【投影】手机隔膜锂电池新能源汽车动力电池1.锌片本身不纯
2.锌片与硫酸铜溶液因为直接接触而发生氧化还原反应,在锌片上产生少量铜,致使锌片与析出的铜形成了原电
这种原电池的工作效率低
学生提出改进的实验方案
师生共同完成实验二
主要现象记录
1.锌片上没有明显现象
2.电流表指针恒定氧化剂和还原剂可以不直接接触,在有盐桥的特定原电池装置下,也能发生氧化还原反应,这为原电池原理的实用性开发奠定了理论基础。
发挥想象
倾听与思考。
《化学能与电能》教学设计[教材分析]初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识,在选修模块“化学反应原理”中,将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量。
人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能与电能》部分既是对初中化学相关内容的提升与拓展,又为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。
通过化学能与电能的相互转化以及电能应用的学习,学生将对化学在提高能源的利用率和开发新能源中的作用与贡献有初步认识;通过新型化学电源开发利用的介绍,学生会对化学的实用性和创造性有更多的体会;这些都会增进学生对化学科学的兴趣与情感,体会化学学习的价值。
关于化学能与电能的相互转化,侧重讨论化学能向电能的转化,以及化学能直接转化为电能的装置──化学电池,主要考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。
在化学电池中,通过原电池和传统干电池(锌锰电池)初步认识化学电池的化学原理和结构,并不要求上升为规律性的知识;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。
[教学目标]1.知识技能(1)理解化学能与电能之间转化的实质。
(2)掌握化学能是能量的一种形式,它可以转化为其他形式的能量。
2.过程与方法(1)通过分组实验培养学生观察能力与分析思维能力。
(2)通过反应物之间电子的转移的探究,理解原电池的形成是氧化还原反应的本质的拓展和运用。
(3)通过化学史实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→再认识的辩证唯物主义的思维方法。
3.态度、情感与价值观(1)通过原电池的发明、发展史,培养学生实事求是勇于创新的科学态度。
体验科学探究的艰辛与愉悦,增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。
同时激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。
(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,形成较为客观、正确的能源观,提高开发高能清洁燃料的意识。
《原电池》一、设计思路(一)指导思想新课程的实施将学生置身于一种动态、开放、个性、多元的学习环境中,以学生为主体,让学生自主探索、主动求知,学会收集、分析和利用各种信息及信息资源,将对原有知识的回顾与新知识的引入融为一体,将实验探究与思考交流交替进行,并以此发展学生的实践能力、创新精神、合作与分享意识、社会交往能力与社会责任感。
1、教材分析本节课是新课标人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能与电能》的教学内容,该节分为两课时教学,本课为第一课时。
本节课内容在选修模块《化学反应原理》中有更加深入的学习,因此本节课重点在于让学生感受到理论到实践的应用,化学与生活的紧密联系。
能量与我们每个人生活息息相关,在社会生产、生活和科学研究中广泛应用,是对人类文明进步和社会发展有着重大价值。
化学能对人类的重要性决定了本节学习的重要性。
2、学情分析由于学生之前没有电化学的基础,理解原电池原理有一定的难度,但学生初次接触电化学知识,很兴奋。
在学生学习《化学能转化为电能》之前已具有氧化还原反应、离子反应、物质的量等理论知识,但是缺乏微观原理分析能力和感性的实验体验,因此可以利用多媒体和边讲边实验有效地解决可能遇到的问题和困惑。
3、总体思路在教学内容的安排上,按照从易到难,从实践到理论再到实践的顺序,从学生常见的干电池引入原电池的内容,通过对探究干电池给电路中用电器供电的原理,激起学生的本节课的好奇心,可以达到教学创设情境的需要。
首先通过实验,引入课题。
在实验——观察——讨论——推测——验证——归纳的过程中,学习和理解原电池的概念和原理。
在此基础上,通过实验探索能产生持续稳定电流的原电池的条件。
最后,让学生自己设计一个原电池以检验学生对所学知识的实际应用能力。
通过了解生活中对原电池原理的应用,培养学生的理论联系实际的能力,激发学生的学习热情,树立环境保护的意识,增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。
(二)教学目标1、知识与技能目标:(1)使学生对“利用化学反应造福人类”认识进一步具体化。
《化学能与电能》教学设计一、〖设计思想〗结合新课程标准,高中化学教学应着眼于学生自主、合作、探究的学习。
教师应为学生的全面发展而教。
让学生主动参与学习活动,体验学习过程、理解知识的产生、发展和运用,并在学习的过程中真正地体现学习的成就感。
引导课中教师采用实验创设情景,通过“水果电池能让生日卡唱歌”的实验让学生体验学习化学的乐趣,引出研究的课题——发展中的化学电源。
本课主要教学内容是介绍几种发展中的化学电源,这些内容完全可以通过研究性学习活动来完成,这样会给学生创造广阔的学习空间和轻松愉悦的学习情境。
然后利用现代教育技术,探索化学电源的科学知识。
最后以成果汇报的形式,将学生研究成果进行展示,教师结合实际情况精心点拨、适当讲解,进而全面地落实新课改。
本课还应考虑学生的认知结构和心理特点以及教学内容的安排,设计中应充分利用教材、图片、课外资料等教育资源,调动学生主动探索的积极性。
教学中采用如下的模式:直观感知——引出课题——汇报交流——能力提升——情感升华。
二、〖教材分析〗人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能与电能》(第二课时)初中化学已经从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识,在选修模块“化学反应原理”中,又将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习。
本节是对初中化学相关内容的提升与拓展,又为选修模块奠定必要的基础。
教学的重点是通过几种电池初步认识化学电源的结构及原理。
难点是化学电池本质的归纳。
三、〖学情分析〗学生已经学过氧化还原反应、化学反应中的能量变化、原电池原理,用所学的理论指导“发展中的化学电源”的研究性学习,是可行的、也是必要的,符合学生的认知规律。
本节课用“趣味实验”导入新课,以学生研究性学习成果汇报为主,结合教师点拨、对比、归纳出化学电池反应的本质。
实现从感性认识到理性认识的飞跃。
四、〖教学目标〗1.知识与技能:介绍发展中的化学电源,通过研究性学习增强学生探究和创新的意识。
人教版高中化学必修二第二章第二节《化学能与电能》第二课时原电池教学设计一、基本说明:1、教学内容所属模块:人教版高中化学《必修2》3、所属章节及课时:第二章,第二节,第二课时4、教学时间:45分钟二、教学设计:1、教学目标(1)知识与技能理解一次能源和二次能源,知道火电的缺点。
掌握原电池的构成条件,会判断原电池的正负极,会判断电子的流向和电流的流向。
(2)过程与方法通过实验探究原电池的构成条件,培养学生设计实验和科学探究的水平,讨论、交流等技能科学探究的方法。
(3)情感态度与价值观通过合作学习,培养合作技巧与意识;让学生感到化学与我们生活生产的密切联系;让学生体验科学探究的艰辛与喜悦,感悟科学研究对人类文明的推动作用。
2、教学重难点:原电池的工作原理和原电池的组成。
3、内容分析:本节是电化学的基础知识,也是本章的重点内容。
融合了氧化还原反应、能量的转换、原电池原理的应用、电解质溶液、金属的活泼性以及物理中的电学等知识等,综合性较强。
学好本节内容有助于学生形成一个将氧化还原反应、能量转换、元素化合物知识、电解质溶液,金属腐蚀和防护、电解原理和相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升有很大的作用; 原电池在实际生活、工农业生产、科学研究中应用十分广泛,所以学好本节知识,具有比较重要的理论意义和现实意义。
4、学情分析:学生在必修一中学习了氧化还原反应、电解质的基础等知识,在初中物理中也学习了电学最基础的知识,在知识层次上达到了能够学习电化学的基础,在知识的理解掌握上应该较容易掌握。
5、设计思路:首先以“教师的反常举动”创设情境,引领学生对生活中电能来源的思考。
通过自学、讨论理解火电的缺点,从而提出能否将化学能直接转变成电能问题。
通过水果电池的演示,导入原电池原理及条件的实验探索,进而通过实验探究总结出构成原电池需要的条件突破本节教学上的重难点。
6、教学方法:主要采用实验讨论法并辅助以多媒体教学手段。
教学准备1. 教学目标三维教学目标1.知识与技能了解化学能与电能的转换关系、原电池的工作原理及应用。
2.过程与方法利用学生已有的生活经验,以及电学、化学反应中能量变化和氧化还原反应等知识,掌握化学学习的整体性和体系性。
3.情感态度与价值观感悟研制新型电池的重要性,初步形成较为客观、正确的能源观。
2. 教学重点/难点教学重点及难点重点:原电池的构成条件及电极方程式的书写难点:原电池的工作原理3. 教学用具4. 标签教学过程【实验引入】在一个新鲜的橙子上分别插一个铜片和一个锌片,用导线连接电流计。
【提出疑问】橙子是如何发电的呢?【演示实验探究1】用小烧杯的硫酸代替橙子模拟刚才的过程①只连接锌片形成闭合回路②只连接铜片形成闭合回路③锌片和铜片同时插入溶液中形成闭合回路【讲解引入】这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。
1、工作原理:⑴图像模拟【画图讲解】外电路电子定向移动导电内电路阴阳离子定向移动导电(阳离子→正极;阴离子→负极)【提问】原电池由几部分组成,它的构成条件是什么?【实验小结】原电池的构成条件2、构成原电池的条件(两极一液一连线)★电极:有两种活泼性不同的金属(或一种是能导电的非金属单质)作电极★溶液:电极材料均插入电解质溶液中★导线:两极相连形成闭合电路★负极金属与电解质溶液之间能自发进行的氧化还原反应【ppt投影练习】给你以下材料:铁片、银片、石墨棒、稀硫酸、稀盐酸、酒精、电流表、导线若干及烧杯。
1、请你设计一个原电池,画出装置图,标出正负极。
2、并写出电极反应和总反应方程式。
课后习题《化学能与电能》练习【课堂练习】1.下列哪些装置能产生电流,形成原电池?2.(双选)下列哪些反应能设计成原电池?A. Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑B. CaCO3 + 2HCl = CaCl2 +H2O + CO2↑C. AgNO3+ NaCl = AgCl↓ + NaNO3D. Zn +CuSO4 = ZnSO4 + Cu3.下列有关原电池的说法正确的是A.正极发生氧化反应,负极发生还原反应B.电极溶解的一极为正极C.电子由正极流向负极D.较活泼的金属做负极、较不活泼的金属做正极4.X、Y、Z都是金属,把X浸入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出。
教学准备1. 教学目标1、通过实验探究原电池中发生的反应,认识化学能转化为电能的基本原理。
2、学会分析、推理、归纳和总结的逻辑思维方法,提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。
3、通过实验和小组合作学习,体验科学探究过程。
4、了解各类电池在生产、生活实际中的应用,认识化学的价值。
增强环保意识。
2. 教学重点/难点1、初步了解原电池的概念、原理、组成及应用。
2、通过实验探究从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件。
3. 教学用具课件4. 标签教学过程一、直接导入新课今天我们学习《化学能与电能》。
板书课题。
二、讲解相关概念1、电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源,又称电力。
2、一次能源:直接从自然界取得的能源。
如:流水、风力、原煤、石油、天然气等。
3、二次能源:一次能源经过加工、转换得到的能源。
如:蒸汽、电力等。
三、新课教学(一)化学能与电能的相互转化1、目前,我国的电力资源主要来自火电和水电,其中火电居于首位。
火电:通过化石燃料燃烧,使化学能转变为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,使热能转化为机械能,然后带动发电机发电,使机械能转化为电能。
燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。
氧化还原反应的本质是电子的转移,因此在一定条件下可产生电流,即化学能转化成电能。
2、实验2-4铜片:连通导线前,锌片表面有气泡,铜片表面无气泡;锌片:连通导线后,铜的表面有气泡产生。
电流表:连通导线后,电流表的指针发生偏转,有电流通过。
这种将化学能转变为电能的装置叫做原电池。
3、思考:原电池有正极和负极,如何确定区分?失去电子的电极为负极,另一电极为正极。
电子由负极流向正极;电流由正极流向负极。
4、科学探究:P36思考:化学电池由几部分构成?负极、正极、电解质溶液。
(形成闭合回路才会有电流通过)化学电池的反应本质是氧化还原反应,通过电子转移,使化学能转化为电能。
二、发展中的化学电源1、干电池最早使用的化学电池是,也是最普通的干电池,是一种一次性电池,不可逆。
第二节化学能与电能(第1课时)三维目标知识与技能1. 获得化学能与电能转化的化学实验的基础知识和基本技能,学习实验研究的方法,能设计并完成化学能与电能转化的化学实验。
2.形成原电池的概念,探究构成原电池的条件。
过程与方法1.经历对化学能与电能转化的化学实验探究的过程,进一步理解探究的意义,学习科学探究的基本方法,提高科学探究的能力。
2.能对自己的探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价、和调控,提高自主学习化学的能力。
情感、态度与价值观1.发展学习化学的兴趣,乐于探究化学能转化成电能的奥秘,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐。
2.赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献,关注能源问题,逐步形成正确的能源观。
教学重点原电池的概念与构成的条件。
教学难点用已经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置。
教具准备多媒体、烧杯、导线、电流表、铜片、锌片、石墨棒、稀硫酸。
教学过程[新课导入]请大家想象一下,现实生活中如果没有电会怎么样?用电器都需要电能电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源,又称电力,一次能源:从自然界直接取得的能源,如煤、石油、天然气、风力二次能源:一次能源经过加工转换得到的能源,如电力、蒸汽等请同学看书,发电总量构成图一、化学能与电能的相互转化化石燃料燃烧蒸汽发电机1.火力发电:化学能热能机械能电能(氧化还原反应)化学电池2.化学电源:化学能电能原电池的原理(氧化还原反应)能量转换(实质)化学能→电能的装置。
(两极分别发生氧化还原反应,产生电流)锌铜原电池电极名称负极(电子流出的一极)正极(电子流入的一极)材料较活泼金属(Zn)较不活泼金属(Cu)金属(Fe) 非金属(C)金属(Pb)金属氧化物(PbO2)电解液通常和电极反应。
构成条件两极、一液、一线、一反应①两个活泼性不同的金属②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液④能自发地进行一个氧化还原反应负极(Zn):Zn - 2e- = Zn2+(氧化反应)正极(Cu):2H+ + 2e- = H2↑(还原反应)总反应:Zn+2H+=Zn2++H2↑该氧化还原反应的化学能转变为电能。
设计科目:人教版高中化学必修2第二章第二节课题名称:原电池授课人:梁梦君联系方式:院系班级:化学化工学院指导老师:王冬明老师授课时间:15—20分钟化学能与电能教案作者:梁梦君单位:湖北师范学院化学与化工学院一、教材分析1、教材地位和作用本节内容位于人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能与电能》第一部分。
本节课内容是学生学习了化学必修1《氧化还原反应》与必修2的《化学能与热能》等内容之后而学习的,学好本节内容能为以后学好化学选修1(化学与生活)中金属腐蚀与防护,以及选修化学的学生学好化学选修4(化学反应原理)中的电解原理等知识打下基础。
2、教学内容分析这节课主要讲了燃煤发电的一些原理进而引出原电池的定义,进一步探究原电池的原理及形成条件,最后讲解原电池反应的本质。
二、学情分析高中一年级学生经过初中及高中一学期的学习已经知道了氧化还原反应、电解质、电离及相关的物理学知识,为学习原电池奠定了基础,从已有经验出发,学生容易接受;将理论应用于实际,学生能够加深理解。
学生已初步具备了理论分析和探究能力,在教师引导下,可以自主分析问题。
三、教学目标【知识与技能】1、了解燃煤发电的流程及关键步骤2、掌握锌铜原电池的原理及形成条件3、记住化学电池的本质【过程与方法】1、通过图片展示的方法使同学了解燃煤发电的流程及关键步骤;2、实验探究原电池反应的原理及形成条件并解析反应本质,使学生初步形成自主探究的能力及兴趣【情感态度与价值观】通过这节课的学习,学生的实验探究能力有所增强,也提升了学生学习化学的兴趣,并知道化学的广泛用途。
四、教学重难点【教学重点】原电池反应的原理及形成条件【教学难点】原电池反应的本质五、教学策略【课程类型】新授理论课【教学课时】15—20分钟【教学方法】观察法、实验探究法、讲述法【学习方法】学生通过倾听教师的讲诉理解知识,并通过自主提出探索实验方法观察实验现象,验证实验假设【教学思路】地球一小时导入总结 实验探讨原电池形成条件 讲解燃煤发电流程 实验探讨原电池原理 讲解其本质六、课前准备【教师准备】:烧杯、导线、电流表、Fe 片、Cu 片、Zn 片、石墨棒、酒精、稀硫酸、多媒体、板书【学生准备】:预习本节课内容、复习上节课内容七、教学过程八、板书设计九、教学反思1.以地球一小时引入,从一开始就极大地激发学生兴趣,把他们紧紧吸引到课堂中。
化学能与电能-人教版必修2化学教案一、教学目标1.了解化学能与电能的概念及区别;2.掌握化学能与电能之间的转化关系;3.知道电池的性质,理解电池内部原理;4.能利用电池进行电化学反应,掌握相关计算方法;5.理解红、金银电偶的作用原理及应用。
二、教学重点1.化学能与电能的概念及区别;2.电池的性质,电池内部原理;3.电化学反应及相关计算方法。
三、教学难点1.化学能与电能之间的转化关系;2.红、金银电偶的作用原理及应用。
四、教学内容与方式1.化学能与电能的概念及区别内容化学能:由于物质内部互相作用而具有的能够发生化学反应的能量。
电能:由带电体间电场发生的相互作用而产生的能量。
方式让学生回答化学能和电能的概念,并分别举出几个实例。
2.化学能与电能之间的转化关系内容当化学反应发生时,化学能会通过电能的形式释放出来。
电能可以转化为化学能,利用化学反应储存。
方式通过多个化学反应实例,让学生理解化学能与电能之间的转化关系及其过程。
3.电池的性质及内部原理内容电池是一种能够产生电能的装置。
电池的性质:电动势、内阻、放电时间。
电池内部原理:电池由正负极组成,中间隔以电解液(或离子溶液)。
在电池内,化学反应使得正负极之间产生电位差,从而产生电能。
方式让学生通过实验,感受电池产生电能的过程,并了解电池的性质及内部原理。
4.电化学反应及相关计算方法内容电化学反应:利用电池,通过电解质溶液对电极进行氧化还原反应,产生电能的过程。
相关计算方法:平衡电位差、电动势、电池的工作电压等。
方式通过实验,让学生了解电化学反应,通过计算,掌握相关计算方法。
5.红、金银电偶的作用原理及应用内容红、金银电偶:将金属与一种其离子的溶液或固体接触,形成的由两半电池构成的体系。
作用原理:离子逐渐在金属上放电,金属表面反应出与该离子成氧化还原反应的产物,而电子流经过导线,最后在与另一种半电池接触的溶液或固体中还原另一种离子。
应用:果汁浓度的测定、PH值测定等。
化学能与电能第2课时【教学目标】1、通过实验探究初步认识一些常见的化学电源,进一步学习电极反响式的书写。
2、能从能量转化、装置、电极反响等方面区别充电和放电反响,进一步体验科学探究的过程,掌握根本的研究方法,提高分析问题、解决问题的能力。
3、初步了解化学电源在生产和生活中的应用,感受化学在促进社会开展、提高人们生活质量中的重要作用。
【教学重点、难点】能量转化、装置、电极反响等方面区别充电和放电反响。
【教学方法】实物展示和探究相结合【教学过程】[引入]1 号和5号干电池大家熟悉吗?它的内部构造大家清楚吗?它的放电原理是什么?[观察]1 号和5号干电池的外型,说出在日常生活中的用途。
[了解干电池的内部结构]干电池的构造:石墨棒、MnO2糊、NH4Cl糊、锌筒。
[板书] 二、开展中的化学电源1、干电池最早使用的,大家熟悉的干电池——锌锰电池。
它是一种一次性电池,放电后不能充电〔内部的氧化复原反响是不可逆的〕。
电池反响:正极:MnO2+H2O+2e-→MnO(OH)+OH-负极:Zn-2e-→Zn2+Zn+2NH4-32Cl2+H+Cl-2e→Zn(NH)总反响:Zn+MnO+2NHCl→MnO(OH)+Zn(NH)Cl22432缺点:锌皮被腐蚀而穿导致电解液外溢。
生活中的1号或5号电池。
改进:外壳套上金属筒或塑料筒的方法改成了防漏电NHCl换成湿的KOH,并在池;将糊状构4造上作了改进,制成了碱性锌锰电池,延长了电池的使用寿命。
广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等。
[思考与交流] 在购置、保存和使用干电池方面你有何经验和建议?[问题] 汽车用的电瓶是一种什么样的化学电源?[板书]2、充电电池[展示] 铅蓄电池〔简称蓄电池〕充电电池又称为二次电池,它在放电时进行的氧化复原反响,在充电时可以逆向进行〔一般通过充电器将交流电转化为直流电进行充电〕,使电池恢复到放电前的状态。
这样可以实现:化学能转换为电能〔放电〕、再由电能转变为化学能〔充电〕的循环。
化学能转化为电能(教学设计)一、内容及其解析1.内容:这是一堂关于化学能转变成电能的知识。
2.解析:使学生初步认识原电池的概念、原理、组成条件、电极名称、电极反应和总反应及原电池的应用。
二、目标及其解析1.目标:(1)通过学习,认识化学能可以转化为电能。
(2)通过实验探究,理解化学电池的工作原理。
(3)通过实验探究,掌握原电池的构成条件。
【学习重点】化学电池的工作原理和构成条件。
2.解析(1)通过实验探究理解原电池的概念、原理、组成条件、电极名称、电极反应和总反应及原电池的应用。
(2)通过反应物之间电子转移的探究,理解原电池的形成是氧化还原的本质的拓展和应用。
学习重难点:化学电池的工作原理和构成条件。
三、教学问题诊断分析本节课由于涉及抽象的微观粒子,学生理解起来比较困难,教学中除了通过实验帮助学生理解有关知识外,还用了大量的模拟动画帮助学生理解实验现象,通过实验探究和小组讨论、总结解释实验现象、得出结论、应用结论解决问题的过程,激发了学生学习化学的兴趣,。
四、教学支持条件分析投影仪、多媒体、实验五、教学过程设计(一)教学基本流程(二)教学情景【情境导入】城市夜景,引出电能。
教师:使用最多的是那种能源?学生:电能教师:电能也叫电力。
随着科学技术的不断发展,越来越多的电器进入到我们的生活中,它们的工作过程中都要使用电能,电能已经成为当今社会中应用最广泛、使用最安全,而且污染最小的二次能源。
(简单介绍:能源的分类。
教师:电能是如何产生的呢?通过前面的学习,我们知道化学能可以转化成热能,那么化学能是否也可以转化成电能呢?这一节课我们就一起来探讨一下化学能和电能的转化。
【板书】化学能转化为电能教师:首先,请一位同学读一读本节课的学习目标。
学生读完,教师强调重点:化学电源的工作原理。
【问题】同学们你知道有哪些发电方式?【投影】水力发电、风力发电、核能发电和火力发电图片。
老师:在我国的发电总量构成中,火力发电因原料丰富,价格低廉而占比最大,那么火力是怎么转化为电能的呢?了解一下火力发电的原理。
第二节化学能与电能一、教材分析:本节课教学是人教版高中化学必修Ⅱ中第二章《化学反应与能量》第二节《化学能与电能》内容。
本章是学生第一次接触到化学反应与能量之间的相互关系,是化学理论知识在工业生产中的重要应用。
而本节内容则是侧重于化学能转化为电能的研究,从知识上说则是氧化还原反应的重要应用之一,也是实现氧化还原反应这一主干知识的螺旋式上升的一个重要环节。
因此本节课的重心是实现通过氧化还原反应将化学能转变成电能的装置的研究。
二、教学目标1、通过实验探究原电池中发生的反应,认识化学能转化为电能的基本原理。
2、学会分析、推理、归纳和总结的逻辑思维方法,提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。
3、通过实验和小组合作学习,体验科学探究过程。
4、了解各类电池在生产、生活实际中的应用,认识化学的价值。
增强环保意识。
三、教学重点、难点初步了解原电池的概念、原理、组成及应用。
通过实验探究从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件。
四、教学方法实验探究法——通过实验,分析、讨论、思考、交流、归纳、小结。
五、2课时五、教学过程能源的分类1、按取得方式:①一次能源----流水、风力、太阳能、煤、石油、天然气等;②二次能源:电力、蒸汽等。
2、按能源结构:①常规能源----石油、煤、天然气、水力等;②新能源----太阳能、风能、海洋能、生物能等。
物质发生化学反应时,常常伴随有发光、发热等能量的变化,这是化学能转化为光能、热能。
那么,化学能是否可以转化为电能呢如果能,又是怎样转化为电能的呢§2-2化学能与电能(第1课时)一、火电(间接转变)1、我国目前发电总量构成:火电% 水电% 其他%(今后水电和其他发电量会逐步增加)2、火力发电原理:通过化石燃料燃烧,使化学能转变为热能,加热使水汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电。
3、火力发电流程:(学生回答)化学能--------→热能-------→机械能-------→电能4、火力发电缺点:①转换环节多;②发电效率低;③能源浪费多;④环境污染严重等。
人教版高中化学新教材必修(2)第二章化学反应与能量第二节化学能与电能一、教材分析:在学习本节课之前已经学过氧化还原反应和电解质溶液并且介绍过电解方法冶炼金属(必修2第四章学习),电解方法冶炼金属属于把电能转化为化学能的过程。
而原电池则是通过氧化还原反应把化学能转化为电能的过程。
从教学内容上分析,教材内容的安排顺序是根据学生已有的金属性质设计实验创设学习情景,引入认知冲突,并通过铜锌原电池实验的分析,领悟原电池的组成和原理,再利用原电池原理认识常见的化学电源,解释常见的金属腐蚀问题(必修教材没有改内容)。
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(必修教材已经删除该内容)?通过本节学习学生实现书本知识(理论)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。
二、学情分析:在学习原电池之前,学生学生已经学习了氧化还原反应,并且对带电粒子定向移动也非常了解。
这为学生学习原电池两极变化和外电路电子流向,理解原电池原理提供了理论依据。
学生通过对原电池的学习增加学生对原电池的感性认识,对原电池的探究,掌握逻辑推理方法,学会归纳化学反应原理的过程和运用相关原理解决实际问题的演绎过程。
但在学习过程中由于学生缺乏知识连贯性,学生可能不会判断氧化还原反应,对原电池中正负极判断及电极方程式书写会存在问题。
化学能与电能第2课时【教学目标】1、通过实验探究初步认识一些常见的化学电源,进一步学习电极反应式的书写。
2、能从能量转化、装置、电极反应等方面区别充电和放电反应,进一步体验科学探究的过程,掌握基本的研究方法,提高分析问题、解决问题的能力。
3、初步了解化学电源在生产和生活中的应用,感受化学在促进社会发展、提高人们生活质量中的重要作用。
【教学重点、难点】能量转化、装置、电极反应等方面区别充电和放电反应。
【教学方法】实物展示和探究相结合【教学过程】[引入] 1号和5号干电池大家熟悉吗?它的内部构造大家清楚吗?它的放电原理是什么?[观察] 1号和5号干电池的外型,说出在日常生活中的用途。
[了解干电池的内部结构]干电池的构造:石墨棒、MnO2糊、NH4Cl糊、锌筒。
[板书] 二、发展中的化学电源1、干电池最早使用的,大家熟悉的干电池——锌锰电池。
它是一种一次性电池,放电后不能充电(内部的氧化还原反应是不可逆的)。
电池反应:正极:MnO2 + H2O +2e-→ MnO(OH) + OH-负极:Zn - 2e- → Zn2+Zn + 2NH4Cl - 2e- → Zn(NH3)2Cl2 + H+总反应:Zn + MnO2 + 2NH4Cl →MnO(OH) + Zn(NH3)2Cl2缺点:锌皮被腐蚀而穿导致电解液外溢。
生活中的1号或5号电池。
改进:外壳套上金属筒或塑料筒的方法改成了防漏电池;将糊状NH4Cl换成湿的KOH,并在构造上作了改进,制成了碱性锌锰电池,延长了电池的使用寿命。
广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等。
[思考与交流] 在购买、保存和使用干电池方面你有何经验和建议?[问题] 汽车用的电瓶是一种什么样的化学电源?[板书]2、充电电池[展示] 铅蓄电池(简称蓄电池)充电电池又称为二次电池,它在放电时进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行(一般通过充电器将交流电转化为直流电进行充电),使电池恢复到放电前的状态。
这样可以实现:化学能转换为电能(放电)、再由电能转变为化学能(充电)的循环。
缺点:由于电池制造工艺等方面存在不足,实际上冲放电电池的冲放电次数仍有限制,且使用是否得当,对电池的工作状态及寿命影响很大。
最早使用的充电电池是铅蓄电池。
目前,汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池。
电池反应(放电):正极:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-→ PbSO4 + 2H2O负极:Pb + SO42- - 2e-→ PbSO4总反应:PbO2 + 4H+ + SO42- + Pb ==== 2PbSO4 + 2H2O[思考与回答] 铅蓄电池充电时,其反应原理正好放电时相反,原来的负极(阳极)反应为原来的正极(阴极)反应为。
你能它们的电极反应?改进:新型的封闭式体积小的充电电池——镊镉电池。
可以反复充电500次以上,广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。
电池反应(放电):正极:2NiO(OH) + 2H2O + 2e-→ 2Ni(OH)2 + 2OH-负极:Cd + OH- - 2e-→ Cd(OH)2总反应:Cd + 2NiOOH + 2H2O ==== Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2缺点:镉是致癌物质,废弃的镊镉电池如不回收,会严重污染环境,这制约了镊镉电池的发展。
镊氢电池的面世初步解决了这个问题。
目前,手机常见电池类别有:Ni-MH(镍氢电池)、Li-ion(锂电池)、LiB(液体锂离子电池)、LiP(聚合物锂离子电池)3、燃料电池燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应,通过燃烧释放的热能再转化为电能(如火力发电),其能量转化率不高。
燃料电池就是利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的化学能直接转化为电能的一种高效、对环境友好的装置。
燃料电池的能量转化率理论上可以高达85%~90%(现在实际利用率已达到40%~60%)。
燃料电池:燃料:氢气、甲烷(天然气)、甲醇、乙醇、汽油等。
氧化剂:氧气、空气等。
优点:燃料可以从外部源源不断的输入,减少废电池的污染,电池反应产物对环境没有污染。
以氢氧燃料电池为例:正极:O2 + 2H2O + 4e-→ 4OH-负极:2H2 + 4OH-- 4e-→ 4H2O总反应:2H2 + O2 == 2H2O[科学视野]我国首辆燃料电池混合动力轿车“超越一号”,2003年8月7日在同济大学校园奔驰,接受国家科技部的验收。
“超越一号”的最高时速每小时110公里,可连续行驶210公里。
在燃料电池汽车领或,“超越一号”大大缩短了我国与世界先进水平的差距。
楚天一号燃料电池电动汽车:由东风汽车公司和武汉理工大学合作联合研发的东风燃料电池电动汽车“楚天一号”通过专家组验收。
这是继上海研制的“超越号”之后,我国研发成功的第二台燃料电池轿车型样车。
最高时速为103公里。
美国AB1公司预测,2011年,全球燃料电动汽车的产量将达240万辆,约占全球汽车总产量3.4%。
2010年将是燃料电池电动汽车的决战年,而真正成气候,可能是在2020年,这种预测,国内外汽车界人士多是应同的。
笔记本电脑用小型燃料电池日本东芝公司03.3.5日宣布成功地开发出了支持笔记本电脑的小型燃料电池。
东芝公司称,这在世界上首次将燃料电池直接与电脑连接。
新型燃料电池采用甲醇作为燃料,与采用锂电池的东芝公司自己生产的笔记本电脑相比,50CC的甲醇可以连续使用5小时,超过锂电池两倍以上。
燃料电池的另一个好处时只需填充燃料,而不必像锂电池那样再次充电。
太阳能利用太阳能的优点:.......(1)寿命无限;(2)供能巨大(几万倍);(3)洁净无公害;(4)随处可取;太阳能利用种类.......光解水制氢;太阳能电池;太阳能集热器; 光合作用模拟;高张力化合物畜积太阳能, 太阳能汽车等。
太阳能电池光电转换率:单晶硅型 20% ,多晶硅型 17%欧洲联盟国家计划在2010年太阳能光电转换的电力占所有总电力的1.5%,美国启动了“百万屋顶”计划。
[总结、板书计划]二、发展中的化学电源1、干电池(锌锰电池)电池反应:正极:MnO2 + H2O +2e-→ MnO(OH) + OH-负极:Zn - 2e- → Zn2+Zn + 2NH4Cl - 2e- → Zn(NH3)2Cl2 + H+总反应:Zn + MnO2 + 2NH4Cl →MnO(OH) + Zn(NH3)2Cl22、充电电池(铅蓄电池)电池反应(放电):正极:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-→ PbSO4 + 2H2O负极:Pb + SO42- - 2e-→ PbSO4总反应:PbO2 + 4H+ + SO42- + Pb ==== 2PbSO4 + 2H2O镊镉电池电池反应(放电):正极:2NiO(OH) + 2H2O + 2e-→ 2Ni(OH)2 + 2OH-负极:Cd + OH- - 2e-→ Cd(OH)2总反应:Cd + 2NiOOH + 2H2O ==== Cd(OH)2 + 2Ni(OH)23、燃料电池燃料:氢气、甲烷(天然气)、甲醇、乙醇、汽油等。
氧化剂:氧气、空气等。
优点:燃料可以从外部源源不断的输入,减少废电池的污染,电池反应产物对环境没有污染。
以氢氧燃料电池为例:正极:O2 + 2H2O + 4e-→ 4OH-负极:2H2 + 4OH-- 4e-→ 4H2O总反应:2H2 + O2 == 2H2O太阳能利用[课堂练习]1.随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是A.利用电池外壳的金属材料B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D.回收其中石墨电极2.废电池处理不当不仅造成浪费,还会对环境造成严重污染,对人体健康也存在极大的危害。
有同学想变废为宝,他的以下想法你认为不正确的是A.把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气 B.碳棒取下洗净用作电极C.把铜帽取下洗净回收利用D.电池内部填有氯化铵等化学物质,将废电池中的黑色糊状物作化肥用3、下列变化中属于原电池的是A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层B.白铁(镀锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层D.铁与稀硫酸反应时,加入少量硫酸铜溶液时,可使反应加速4、实验室中欲制氢气,最好的方法是A.纯锌与稀硫酸反应B.纯锌与浓硫酸反应C.纯锌与稀盐酸反应D.粗锌(含铅、铜杂质)与稀硫酸反应5、铁制品上的铆钉应该选用下列哪些材料制成A.铝铆钉B.铜铆钉C.锌铆钉D.锡铆钉6、由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质溶液的pH怎样变化A.不变 B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小7、对铜-锌-稀硫酸构成的原电池中,当导线中有1mol电子通过时,理论上的两极变化是①锌片溶解了32.5g②锌片增重了32.5g③铜片上析出1g H2④铜片上析出1molH2A. ①③B. ①④C. ②③D. ②④10、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛使用,锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)﹦Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是A.电池工作时,锌失去电子B.电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(l)+2e-﹦Mn2O3(s)+2OH-(aq)C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g11、微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起博器所用的电源,这种电池中的电解质是固体电解质LiI,其中的导电离子是I-.下列有关说法正确的是A.正极反应:2Li - 2e- = 2Li+ B.负极反应:I2 + 2e- = 2I-C.总反应是:2Li + I2 = 2LiI D.金属锂作正极13、锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为:Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O在此电池放电时,正极(碳棒)上发生反应的物质是A. ZnB. 碳棒C. MnO2和NH4+D. Zn2+和NH4+14、氢氧燃料电池用于航天飞船,电极反应产生的水,经过冷凝后可用作航天员的饮用水,其电极反应如下:负极:2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O 正极:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH—,当得到1.8L饮用水时,电池内转移的电子数约为A.1.8molB.3.6molC.100molD.200mol17、请设计一个原电池,其总反应为:Zn + 2FeCl3= ZnCl2 + 2FeCl2。