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2019-2020年高中化學《化學能與電能的轉化》教案5 蘇教版選修2 一、學習目標 1.了解常見的化學能與電能的轉化方式。 2.通過實驗探究，認識化學能可以轉化為電能；理解科學探究的意義、過程與方法。 3.理解原電池的工作原理，掌握原電池的構成條件，正確書寫簡單原電池的電極反應和總反應。 4．了解常見的化學電源及其應用。認識研制新型電池的重要性，形成科學技術的發(fā)展觀；感悟研制新型電池的重要性以及化學電源可能會引起的環(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。 二、教學重點及難點 教學重點：原電池的概念、原理、組成及應用。 教學難點：從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質、原電池的構成條件。 三、設計思路 學生對“電”有著較豐富的感性認識。充分利用學生已有的經驗，以及電學、化學反應中能量變化和氧化還原反應等知識，調動學生主動探索科學規(guī)律的積極性。通過實驗探究，引導學生從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質以及這種轉化的綜合利用價值。 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：這些電池是如何產生電流的？學生根據物理對電流的認識，提出假設：有電子的流動，因此可能在電池里發(fā)生了有電子轉移的氧化還原反應。引導學生通過簡單的氧化還原反應驗證這一假設。通過鋅、銅與硫酸的簡單組合，體驗電流的產生。引出原電池的概念。再利用分組實驗的方式探究原電池的工作原理、構成條件。同時從電子轉移的方向確定原電池正極、負極，電極上發(fā)生的反應，并寫出電極反應式、電池總反應。認識到可以利用自發(fā)進行的氧化還原反應中的電子轉移設計原電池，將化學能轉化為電能，為人類的生產、生活所用。在此基礎上介紹一些常見的化學電源，以拓寬學生的知識面。 四、教學過程 【創(chuàng)設情景】展示圖片：生產、生活都離不開電。我們平時所用的手電筒、計算器、手機、筆記本電腦、電子表等都需要用到電池。這些電池是怎樣產生電流的呢？（見PPT2） 【板書】一、化學能轉化為電能 1.電池是怎樣工作的 【活動與探究】同學以小組為單位完成實驗，分析原因。（見PPT3、4、5） [實驗1] 把一塊鋅片插入稀硫酸中 [實驗2] 把一塊銅片插入稀硫酸里 [實驗3] 把一塊鋅片和一塊銅片同時平行插入稀硫酸（鋅片與銅片不接觸)。 [實驗4] 用導線把實驗2中的鋅片和銅片連接起來，然后將鋅片與銅片平行插入稀硫酸中。 [實驗5] 在導線中間連接一個靈敏電流計。 [學生交流、討論] 1.實驗1和實驗2中的現象有何不同？是什么原因造成的？ 2.鋅片和銅片用導線連接后插入稀硫酸中，銅片表面有氣泡產生，你認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？如何證明？ 3．靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉，說明有電流通過，你如何解釋這一現象？該裝置的正負極分別是什么？請你再設計實驗加以證明。 【板書】（1）什么是原電池（見PPT6） 把化學能轉化為電能的裝置叫做原電池 【介紹】這一現象早在1799年被意大利的物理學家伏特捕捉到，并加以研究，發(fā)明了世界上第一個電池——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；電極反應式及電池總反應式的書寫。（PPT10） 在原電池中，較活潑的金屬極板發(fā)生氧化反應，電子經導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離子在不活潑的金屬極板上發(fā)生還原反應。 在原電池中，相對活潑的金屬為負極，相對不活潑金屬(或石墨電極)為正極。上述原電池發(fā)生的反應是： 在鋅電極（負極）：Zn - 2e-= Zn2+ 在銅電極（正極）： 2H++2e -=H2↑ 反應的總方程式 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 電子流動方向：電子流從原電池的負極經導線流向正極（而電流從原電池的正極經導線流向負極）。 [設疑]化學能在原電池裝置中可以轉化為電能，符合什么條件的裝置才能構成原電池呢？ [分組實驗探究]原電池的構成條件。 [交流討論、歸納總結] 原電池的構成條件： 1.兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和另一種非金屬導體）構成電極。 2.電解質溶液。 3.構成閉合回路。 [過渡]原電池的工作原理的應用。我們能利用所學知識來幫助我們解釋生活中常見的一些現象，例如熟悉的鋼鐵腐蝕。 [討論]鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的原因。 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制備各種各樣的化學電源，極大地方便了我們的生活，也有力地促進了科學的發(fā)展包括常見的干電池、蓄電池，以及我們手機中使用的鋰離子電池。（PPT21） [簡單介紹]常見電池的工作原理（PPT22、23、24） [小結]原電池是將化學能轉化為電能的裝置。需要有兩個相連的電極和電解質溶液形成閉合回路。一般來說，相對活潑的金屬作為負極，不活潑的金屬（或非金屬）作為正極。利用自發(fā)進行的氧化還原反應，電子由負極流向正極，從而產生電流，將化學能轉化為電能。 [問題解決]（見PPT25） [作業(yè)] 實踐活動：水果電池的制作（PPT26） 實驗準備： 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、導線若干、小刀、pH試紙 鼓勵學生利用各種自備的水果、金屬片制作電池，用微安電流計或耳機測試是否能產生電流，比較電流的大小。若用小刀切開水果，使兩個極板分離，觀察電流是否消失，將水果重新合攏是否又產生電流？探究其原因。 課時2 電能轉變?yōu)榛瘜W能 教學設計 一、學習目標 1．了解電解原理；能正確區(qū)分原電池和電解池，能從能量轉化、裝置、電極反應等方面區(qū)別電解反應和原電池反應。 2．了解電解池的形成條件，能正確書寫簡單電解池的電極反應式； 3．初步了解電解在生產和生活中的應用，感受化學在促進社會發(fā)展、提高人們生活質量中的重要作用。 二、教學重點及難點 教學重點：電解原理，電極反應式。 教學難點：原電池與電解池的區(qū)分，電解池電極反應式。 三、設計思路 在上一節(jié)了解了化學能轉化為電能的形式——原電池的工作原理及形成條件之后，學生對自發(fā)進行的氧化還原反應的應用已有所了解，知道可以將氧化還原反應中電子轉移的化學能轉化為電能為人類所用。因此在本節(jié)提出能否將電能轉化為化學能的疑問，利用已有知識，生產實例，引出對電解工作原理的分析討論。通過電解氯化銅溶液的實驗現象，得出電解的概念，理解電解池的工作原理和電極反應。同時把化學能與電能相互轉化的兩種裝置——原電池和電解池進行比較，進一步鞏固對有關原理的認識。最后介紹電解原理在實際工業(yè)生產中的應用，促使學生感受化學在促進社會發(fā)展、提高人們生活質量中的作用。 四、教學過程 [引入] 在生產和生活中我們不但要利用化學反應，使化學能轉化為電能，有時還要利用電能，使電能轉化為化學能。電能轉化為化學能一般通過電解的方法來完成。你了解哪些利用電解反應來制取新物質的例子？ [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。 [設問]電流怎樣使水、食鹽水、 氧化鋁發(fā)生反應，轉化為各種產物的？ [演示實驗] 電解氯化銅溶液。 [實驗現象觀察和記錄]（PPT3） [分析]（PPT4）（利用動畫模擬）在氯化銅溶液中，存在Cu2+和Cl—，接通電源后，Cu2+和Cl-定向移動，陰極周圍的Cu2+得電子發(fā)生還原反應：Cu2++2e=Cu；在陽極Cl-失電子發(fā)生氧化反應：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。 所以電解的化學方程式為：CuCl2電解 Cu + Cl2 ↑ 陰極產物 陽極產物 [歸納與小結] 電解原理（PPT5） 1.電解：使直流電通過電解質溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程，叫做電解。 2.電解池：電能轉變?yōu)榛瘜W能的裝置。 3.電解池的形成條件 ①直流電源； ②陰、陽電極； ③電解質溶液或熔融電解質。 [課堂練習]原電池、電解池的區(qū)分（PPT6、7） [觀看投影資料] 電解原理的應用：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]電解反應的應用（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，擬鍍金屬作為陽極，以含有擬鍍金屬陽離子的溶液作為電解質) [作業(yè)布置]