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2019-2020年高中化學(xué)《化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化》教案5 蘇教版選修2 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.了解常見的化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化方式。 2.通過實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能；理解科學(xué)探究的意義、過程與方法。 3.理解原電池的工作原理，掌握原電池的構(gòu)成條件，正確書寫簡(jiǎn)單原電池的電極反應(yīng)和總反應(yīng)。 4．了解常見的化學(xué)電源及其應(yīng)用。認(rèn)識(shí)研制新型電池的重要性，形成科學(xué)技術(shù)的發(fā)展觀；感悟研制新型電池的重要性以及化學(xué)電源可能會(huì)引起的環(huán)境問題，形成較為客觀、正確的能源觀，提高開發(fā)高能清潔燃料的意識(shí)。 二、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)：原電池的概念、原理、組成及應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn)：從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)、原電池的構(gòu)成條件。 三、設(shè)計(jì)思路 學(xué)生對(duì)“電”有著較豐富的感性認(rèn)識(shí)。充分利用學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)，以及電學(xué)、化學(xué)反應(yīng)中能量變化和氧化還原反應(yīng)等知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)探索科學(xué)規(guī)律的積極性。通過實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價(jià)值。 本課從日常生活中常見的電池入手，通過各種電池的展示，提出疑問：這些電池是如何產(chǎn)生電流的？學(xué)生根據(jù)物理對(duì)電流的認(rèn)識(shí)，提出假設(shè)：有電子的流動(dòng)，因此可能在電池里發(fā)生了有電子轉(zhuǎn)移的氧化還原反應(yīng)。引導(dǎo)學(xué)生通過簡(jiǎn)單的氧化還原反應(yīng)驗(yàn)證這一假設(shè)。通過鋅、銅與硫酸的簡(jiǎn)單組合，體驗(yàn)電流的產(chǎn)生。引出原電池的概念。再利用分組實(shí)驗(yàn)的方式探究原電池的工作原理、構(gòu)成條件。同時(shí)從電子轉(zhuǎn)移的方向確定原電池正極、負(fù)極，電極上發(fā)生的反應(yīng)，并寫出電極反應(yīng)式、電池總反應(yīng)。認(rèn)識(shí)到可以利用自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移設(shè)計(jì)原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，為人類的生產(chǎn)、生活所用。在此基礎(chǔ)上介紹一些常見的化學(xué)電源，以拓寬學(xué)生的知識(shí)面。 四、教學(xué)過程 【創(chuàng)設(shè)情景】展示圖片：生產(chǎn)、生活都離不開電。我們平時(shí)所用的手電筒、計(jì)算器、手機(jī)、筆記本電腦、電子表等都需要用到電池。這些電池是怎樣產(chǎn)生電流的呢？（見PPT2） 【板書】一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 1.電池是怎樣工作的 【活動(dòng)與探究】同學(xué)以小組為單位完成實(shí)驗(yàn)，分析原因。（見PPT3、4、5） [實(shí)驗(yàn)1] 把一塊鋅片插入稀硫酸中 [實(shí)驗(yàn)2] 把一塊銅片插入稀硫酸里 [實(shí)驗(yàn)3] 把一塊鋅片和一塊銅片同時(shí)平行插入稀硫酸（鋅片與銅片不接觸)。 [實(shí)驗(yàn)4] 用導(dǎo)線把實(shí)驗(yàn)2中的鋅片和銅片連接起來(lái)，然后將鋅片與銅片平行插入稀硫酸中。 [實(shí)驗(yàn)5] 在導(dǎo)線中間連接一個(gè)靈敏電流計(jì)。 [學(xué)生交流、討論] 1.實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2中的現(xiàn)象有何不同？是什么原因造成的？ 2.鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，銅片表面有氣泡產(chǎn)生，你認(rèn)為這種氣體可能是什么？鋅片和銅片上可能分別發(fā)生什么反應(yīng)？如何證明？ 3．靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明有電流通過，你如何解釋這一現(xiàn)象？該裝置的正負(fù)極分別是什么？請(qǐng)你再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以證明。 【板書】（1）什么是原電池（見PPT6） 把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池 【介紹】這一現(xiàn)象早在1799年被意大利的物理學(xué)家伏特捕捉到，并加以研究，發(fā)明了世界上第一個(gè)電池——伏特電池，即原電池。（PPT7、8、9） ［利用多媒體軟件分析]原電池的工作原理；電極反應(yīng)式及電池總反應(yīng)式的書寫。（PPT10） 在原電池中，較活潑的金屬極板發(fā)生氧化反應(yīng)，電子經(jīng)導(dǎo)線從較活潑的金屬一極流向較不活潑的金屬極板（或石墨電極），溶液中易得電子的陽(yáng)離子在不活潑的金屬極板上發(fā)生還原反應(yīng)。 在原電池中，相對(duì)活潑的金屬為負(fù)極，相對(duì)不活潑金屬(或石墨電極)為正極。上述原電池發(fā)生的反應(yīng)是： 在鋅電極（負(fù)極）：Zn - 2e-= Zn2+ 在銅電極（正極）： 2H++2e -=H2↑ 反應(yīng)的總方程式 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 電子流動(dòng)方向：電子流從原電池的負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極（而電流從原電池的正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極）。 [設(shè)疑]化學(xué)能在原電池裝置中可以轉(zhuǎn)化為電能，符合什么條件的裝置才能構(gòu)成原電池呢？ [分組實(shí)驗(yàn)探究]原電池的構(gòu)成條件。 [交流討論、歸納總結(jié)] 原電池的構(gòu)成條件： 1.兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極。 2.電解質(zhì)溶液。 3.構(gòu)成閉合回路。 [過渡]原電池的工作原理的應(yīng)用。我們能利用所學(xué)知識(shí)來(lái)幫助我們解釋生活中常見的一些現(xiàn)象，例如熟悉的鋼鐵腐蝕。 [討論]鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因。 介紹析氫腐蝕和吸氧腐蝕（見PPT20）。 [過渡]還可利用原電池原理來(lái)制備各種各樣的化學(xué)電源，極大地方便了我們的生活，也有力地促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展包括常見的干電池、蓄電池，以及我們手機(jī)中使用的鋰離子電池。（PPT21） [簡(jiǎn)單介紹]常見電池的工作原理（PPT22、23、24） [小結(jié)]原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。需要有兩個(gè)相連的電極和電解質(zhì)溶液形成閉合回路。一般來(lái)說(shuō)，相對(duì)活潑的金屬作為負(fù)極，不活潑的金屬（或非金屬）作為正極。利用自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，電子由負(fù)極流向正極，從而產(chǎn)生電流，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 [問題解決]（見PPT25） [作業(yè)] 實(shí)踐活動(dòng)：水果電池的制作（PPT26） 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備： 水果（檸檬、番茄、桔子、葡萄或其它水果）、金屬（鐵絲、銅絲、鋅片或鋁片）、石墨電極、電鈴、燈泡、微安電流計(jì)、導(dǎo)線若干、小刀、pH試紙 鼓勵(lì)學(xué)生利用各種自備的水果、金屬片制作電池，用微安電流計(jì)或耳機(jī)測(cè)試是否能產(chǎn)生電流，比較電流的大小。若用小刀切開水果，使兩個(gè)極板分離，觀察電流是否消失，將水果重新合攏是否又產(chǎn)生電流？探究其原因。 課時(shí)2 電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能 教學(xué)設(shè)計(jì) 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．了解電解原理；能正確區(qū)分原電池和電解池，能從能量轉(zhuǎn)化、裝置、電極反應(yīng)等方面區(qū)別電解反應(yīng)和原電池反應(yīng)。 2．了解電解池的形成條件，能正確書寫簡(jiǎn)單電解池的電極反應(yīng)式； 3．初步了解電解在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，感受化學(xué)在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展、提高人們生活質(zhì)量中的重要作用。 二、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)：電解原理，電極反應(yīng)式。 教學(xué)難點(diǎn)：原電池與電解池的區(qū)分，電解池電極反應(yīng)式。 三、設(shè)計(jì)思路 在上一節(jié)了解了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的形式——原電池的工作原理及形成條件之后，學(xué)生對(duì)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用已有所了解，知道可以將氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能為人類所用。因此在本節(jié)提出能否將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的疑問，利用已有知識(shí)，生產(chǎn)實(shí)例，引出對(duì)電解工作原理的分析討論。通過電解氯化銅溶液的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出電解的概念，理解電解池的工作原理和電極反應(yīng)。同時(shí)把化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的兩種裝置——原電池和電解池進(jìn)行比較，進(jìn)一步鞏固對(duì)有關(guān)原理的認(rèn)識(shí)。最后介紹電解原理在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，促使學(xué)生感受化學(xué)在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展、提高人們生活質(zhì)量中的作用。 四、教學(xué)過程 [引入] 在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學(xué)反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，有時(shí)還要利用電能，使電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一般通過電解的方法來(lái)完成。你了解哪些利用電解反應(yīng)來(lái)制取新物質(zhì)的例子？ [討論與交流]電解水能夠制得氫氣和氧氣，電解食鹽水能夠制取燒堿、氫氣和氯氣，用于制造日常生活中各種鋁制品的鋁，是通過電解熔融氧化鋁獲得的。 [設(shè)問]電流怎樣使水、食鹽水、 氧化鋁發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為各種產(chǎn)物的？ [演示實(shí)驗(yàn)] 電解氯化銅溶液。 [實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察和記錄]（PPT3） [分析]（PPT4）（利用動(dòng)畫模擬）在氯化銅溶液中，存在Cu2+和Cl—，接通電源后，Cu2+和Cl-定向移動(dòng)，陰極周圍的Cu2+得電子發(fā)生還原反應(yīng)：Cu2++2e=Cu；在陽(yáng)極Cl-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl--2e-=Cl2↑ 。在這一電解過程中，水中電離的H+和OH-。都沒有被氧化或還原。 所以電解的化學(xué)方程式為：CuCl2電解 Cu + Cl2 ↑ 陰極產(chǎn)物 陽(yáng)極產(chǎn)物 [歸納與小結(jié)] 電解原理（PPT5） 1.電解：使直流電通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程，叫做電解。 2.電解池：電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。 3.電解池的形成條件 ①直流電源； ②陰、陽(yáng)電極； ③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。 [課堂練習(xí)]原電池、電解池的區(qū)分（PPT6、7） [觀看投影資料] 電解原理的應(yīng)用：電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）；電解制金屬鈉、鎂、鋁；銅的電解精煉。 [交流與討論]工業(yè)上銅電解精練的基本原理。 [介紹]電解反應(yīng)的應(yīng)用（PPT8、9） 1.氯堿工業(yè) 2.電冶金 3.銅的電解精煉 4.電鍍 利用電解的方法把一層薄金屬覆蓋在一件物品表面的過程叫做電鍍。電鍍的作用是防止物品受侵蝕或使物品外表更美觀。(在電鍍過程中，把清潔后的待鍍物品作為陰極，擬鍍金屬作為陽(yáng)極，以含有擬鍍金屬陽(yáng)離子的溶液作為電解質(zhì)) [作業(yè)布置]