化学能与电能(第二课时).docx
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1、化学能与电能(第二课时)化学能与电能 必修2其次章化学反应与能量其次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,“将化学能干脆转化为电能”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学问与技能目标:(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
2、化还原反应。(2)驾驭原电池的组成条件,会推断正负极,会推断电流、电子、溶液中离子流淌的方向。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。初步相识传统干电池、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“将化学能干脆转化为电能”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想和猜想等,培育创新思维实力。(2)通过试验2-4(改进)的层层推动,培育学生在试验中视察现象、分析现象解决问题的实力,从而自己归纳、概括形成“原电池”的概念,并依据已有电学学问生成跟原电池
3、相关的概念(正负极、离子移动方向推断等)。(3)通过科学探究,让学生依据试验2-4的已有学问设计试验,并初步学会限制试验条件的方法。(4)通过思索与沟通,让学生学会联系试验和已有学问,学会用比较归纳的方法相识事物的本质特征。(5)利用氧化还原反应的学问分析常见化学电源,学会用基本理论指导实际应用。3情感看法与价值观目标(1)通过科学探究和实践活动水果电池的制作,体验科学探究的乐趣。(2)通过化学电源的发展和新型化学电源开发利用的介绍,让学生体会化学的好用性和创建性,通过相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:初步相识原电池概念、原理、构成及应用。相识化学能
4、转化为电能对现代化的重要意义。四教学难点:通过对原电池试验的探究、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改变通常表现为热量的改变,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、运用最便利、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,这是我们今日要学习的主要内容。【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
5、染,转化步骤多、损失大。【提问】要将化学能干脆转化成电能,必需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干脆转变为电能,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,在肯定条件下形成电流。【学生活动】分组试验(试验2-4改进)试验操作试验现象老师引导将铜片插入稀硫酸中,视察铜片表面有何改变。Cu和稀硫酸能反应吗?将锌片与铜片并排插入稀硫酸中,视察铜片、锌片表面有何改变。写出相应离子方程式将铜片和锌片用导线连接起来,再次视察铜片、锌片表面
6、有何改变。以下问题依次绽开:铜片表面的气泡可能是什么?该气体是如何产生的?电子从何而来,如何流淌?该过程有电流产生吗?如何证明?在铜片和锌片之间连接电流表(或小灯泡)以下问题依次绽开:这个过程实现了哪些能量之间的转化?(引出原电池的概念)如何推断该原电池的正负极?如何用式子表示正负极表面的改变过程?在内电路中,溶液离子的流淌方向如何?试验改进:学生分组试验可以改成“小试管+锌粒+铜棒+稀硫酸”原电池,现象更明显,而且能明显视察到铜片表面产生气泡速率的变快。【过渡】原电池的独创实现了化学能和电能的干脆转化,怎么推断一个类似的装置能否组成原电池?(能否有电流产生或运用电器能够运行)【学生活动】P4
7、1“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。依据小组画出的示意图进行试验,探讨哪些装置可以形成原电池。(使学生学会限制试验条件的方法,探究原电池的组成条件)试验用品: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】依据学生试验结果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。【思索与沟通】通过以上试验,原电池应由哪几部分构成,各起什么作用?构成一个原电池须要哪些条件?【小结】原电池应由有两种活动性不同的金属(或一
8、种是非金属导体)作电极;电解质溶液作反应介质,供应离子移动;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,下节课作沟通展示。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,运用中应留意的问题。下载相关图片、录像、制作简洁的演示文稿。以备下节课沟通。 其次课时: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便利的,但是真刚要改造成化学电源赐予应用也经验了漫长的时间。今日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】图片中几种物质的作用;电子
9、移动方向;负极电极方程式【学生回答】【思索与沟通】P42“思索与沟通”,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】图片中几种物质的作用;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【过渡】燃料燃烧的本质也是氧化还原反应,但是干脆燃烧转化成的热能再转化成电能时转化率不高,燃料电池的面世正是解决了这个问题。【投影】图2-15
10、(略去电子移动方向、正负极标注和H+移动方向)【提问】推断正负极;电子移动方向;负极电极方程式;H+移动方向;该电池总反应;与干电池或蓄电池的不同之处【小结】化学电源的发展历程和发展趋势。 其次课时:发展中的化学电源【老师】请同学们展示你们制作的水果电池,并分组探讨,推出最优秀的作品。【学生】沟通与展示自己作品,并讲解制作过程。【老师】原电池转化成技术产品就是化学电源,最早运用的化学电池是干电池。下面请我们的同学展示有关三种化学电源工作原理的演示文稿。并讲解。【学生】沟通与展示。(干电池:锌锰电池的组成、工作原理,运用过程中应留意的问题。充电电池:铅蓄电池、镍镉电池、锂电池的组成、工作原理,运
11、用过程中应留意的问题。燃料电池:氢氧燃料电池的组成、工作原理,运用过程中应留意的问题。)【老师】组织学生探讨:1为什么要回收废电池?废电池如何处理?2为什么说燃料电池是绿色能源? 其次节化学能与电能 其次节化学能与电能 第1课时 教学目标: 1、通过试验探究原电池中发生的反应,相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,提高发觉问题、分析问题和解决问 题的实力。 3、通过试验和小组合作学习,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,相识化学的价值。增加环保意识。 重点难点:初步了解原电池的概念、原理、组成及应用。 通过试验探究从电子转移角
12、度理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件。 教学过程 创设问题情景 电能是现代社会最清洁、也是最重要的二次能源,人类生产、生活的各个方面都离不开它。而火力发电又在电能生产中占有相当大的比重,是电能最主要的来源。 播放录像或展示图片 提问 燃烧的本质是什么?火力发电中能量的转化方式是怎样的?火力发电又有哪些优 点和缺点呢? 学生探讨、分析 激疑 针对火力发电的缺点,能否通过某些方式将化学能干脆转化为电能呢? 分组试验探究 锌铜原电池原理 试验1:把一块锌片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里。 试验2:用导线将锌片和铜片连起来。 试验3:在导线中接入一个灵敏电流计。 将试验中视察到的现象和自己
13、的结论记录下来。 学生沟通、探讨 1、试验1和试验2中的现象有何不同?是什么缘由造成的? 2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,铜片表面有气泡产生,你认为这种气体可能是什么?锌片和铜片上可能分别发生什么反应?如何证明? 1、灵敏电流计的指针发生偏转,说明有电流通过,你如何说明这一现象?该装置的 正负极分别是什么?请你再设计一个试验证明之。 老师补充讲解 原电池的定义;锌铜原电池的工作原理;电极反应式及电池总反应式的书写。 设疑 通过刚才的试验我们可以体会到,化学能在原电池装置中可以干脆转化为电能, 那么,符合什么条件的装置才能构成原电池呢? 分组试验探究 原电池的构成条件。见老师用书P29页
14、。 沟通探讨、归纳总结 原电池的构成条件:1、两种活泼性不同的金属(或一种金属和另一种非金属 导体)构成电极。 2、电解质溶液。 3、构成闭合回路。 4、能发生自发的氧化还原反应。 反思与评价 在刚才的分组试验中,同伴或其他组的同学的哪些做法对你有启发?你又提出了 哪些好的思路?依据供应的仪器、药品,你现在还能设计出其它的原电池装置吗? 实践活动 制作水果电池 小结 通过前面的两组分组试验,我们了解了原电池的工作原理和构成条件,同学们对 于通过试验来进行化学探讨的思路、方法也肯定有了更深的体会。为了满意生产、生活、 科学探讨等各方面的须要,科学家尤其是化学家依据原电池原理设计出了许很多多形态
15、各异、用途不同的好用电池,极大地便利了我们的生活,也有力地促进了科学的发展。 那么,你所知道的电池有哪些呢? 学生举例 老师引导学生分析 常见电池的组成和工作原理。 巩固练习 相同条件下,纯锌粒和粗锌粒与同浓度的稀硫酸反应的速率一样吗?为什么?假 如要求你设计试验来证明你的观点,你的试验方案是怎样的?证据和结论又是什么? 补充练习 1、依据Zn+Cu2+=Zn2+Cu的反应原理设计一个原电池,当Zn为负极时,正极可以选用的金属材料是: A镁B石墨C铝D铅 2、X、Y、Z都是金属,把X投入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出,X与Y组成原电池时,Y为电池的负极,X、Y、Z三种金属的活泼性依次为:(
16、) AXYZBXZYCYXZDYZX 3、电工操作规程中规定不能把铜导线与铝导线连接在一起,其中的化学原理是 。 4、市场上出售的“热敷袋”中含有铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等,热敷袋启 用前,用塑料袋和空气隔绝,启用时打开塑料袋,轻轻揉搓就会放出热量。试回答下列 问题: (1)热敷袋产生热量的来源是 (2)炭粉的主要作用是 (3)加入NaCl的作用是 5、生活中,有些金属制品在运用一段时间后会失去表面的光泽,严峻的会变得锈迹斑斑影响运用,尤其是钢铁制品在潮湿的空气里很简单生锈,你知道这是什么缘由吗?试结合生活实际探讨防止钢铁生锈的方法。 (江苏省海门中学姜明施红专) 答案:1.BD2.C
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