《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》第二課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)課題 《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》第二課時(shí)單元6學(xué)科化學(xué)年級(jí)高一教材分析本節(jié)教學(xué)內(nèi)容是人教版高中化學(xué)必修第二冊(cè)第六章《化學(xué)反應(yīng)與能量》第一節(jié)《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》的第二課時(shí)。本章教材給學(xué)生建立一個(gè)重要的思想，化學(xué)反應(yīng)中不僅有物質(zhì)的變化同時(shí)伴隨有能量變化，讓學(xué)生能從物質(zhì)和能量?jī)蓚€(gè)角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的變化規(guī)律，然后展開(kāi)對(duì)化學(xué)變化相關(guān)理論的學(xué)習(xí)。讓學(xué)生知道物質(zhì)在相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，也可以通過(guò)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)化是需要一定的條件的，就是需要原電池裝置。而原電池的研究也是電化學(xué)的一部分，電化學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中也有十分重要的應(yīng)用，比如電池的制造工程。本節(jié)教材，學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)過(guò)程中，已經(jīng)知道了氧化還原的理論和金屬活動(dòng)性的知識(shí)，并初步知道了化學(xué)能可以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為電能。本屆通過(guò)探究性的實(shí)驗(yàn)，對(duì)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)一步的研討。通過(guò)原電池閉合回路的分析，引出電池、內(nèi)電路、外電路等概念，要求學(xué)生掌握電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式的書(shū)寫，讓學(xué)生對(duì)原電池的基本原理有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。本節(jié)安排了“化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化”，“原電池”，“常見(jiàn)的化學(xué)電池”，這三部分內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)這部分知識(shí)，掌握原電池的反應(yīng)原理，并且能夠知道生活中常用電池的電極反應(yīng)式，同時(shí)也要對(duì)電池的未來(lái)發(fā)展有一個(gè)基本認(rèn)識(shí)。教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過(guò)原電池的原理探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀的感覺(jué)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的變化，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和求知欲望，啟發(fā)學(xué)生分析產(chǎn)生有關(guān)現(xiàn)象的因果關(guān)系和本質(zhì)聯(lián)系，從而使學(xué)生了解學(xué)習(xí)和研究化學(xué)問(wèn)題的一般方法和思維過(guò)程證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過(guò)揭示問(wèn)題、討論釋疑、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)對(duì)比、推斷等多種科學(xué)探究方法，學(xué)會(huì)由事物的表象分析事物的本質(zhì)和變化，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、觀察能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析、推理及歸納總結(jié)能力。科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：從現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)出發(fā)，設(shè)計(jì)探究方案，探究化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的反應(yīng)原理，在探究中互利合作，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神。科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任：激發(fā)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象探究本質(zhì)的興趣，尊重科學(xué)，認(rèn)真學(xué)習(xí)科學(xué)的學(xué)習(xí)方法；通過(guò)參與探究過(guò)程，培養(yǎng)自身嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和辯證分析能力。重點(diǎn)難點(diǎn)原電池的形成條件；各種電池和燃料電池的電極反應(yīng)式。 教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課在我們生活中由很多的電池，那么大家知道這些電池都是怎么工作的嗎？  講授新課第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化    化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能二、原電池    實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：將Zn片、Cu片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片上有氣泡，銅片無(wú)反應(yīng) 。Zn+2H+===Zn2++H2↑實(shí)驗(yàn)二：用導(dǎo)線連接鋅片和銅片，觀察、比較導(dǎo)線連接前后的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：Cu片上有氣體逸出。原因分析：Zn片上的電子通過(guò)上端導(dǎo)線轉(zhuǎn)移給了Cu片，Cu片將電子傳遞給了H+，那么如何驗(yàn)證？實(shí)驗(yàn)三：如圖6-6所示，用導(dǎo)線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個(gè)電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：(1)電流表指針有偏轉(zhuǎn)；(2)銅片上有氣泡產(chǎn)生;(3)鋅片不斷溶解。實(shí)驗(yàn)裝置中的化學(xué)反應(yīng)：鋅片：氧化反應(yīng)Zn－2e-=Zn2+銅片：還原反應(yīng)2H++2e-=H2↑總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑原電池:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.2.原電池形成條件探究條件一：有活潑性不同的兩個(gè)電極（兩種金屬或非金屬導(dǎo)體）；形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；形成條件三：必須形成閉合回路；條件4：自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。    原電池⑴原電池定義:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.⑵原電池原理:負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)：Zn－2e-＝ Zn2+；正極得電子,發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)：2H++ 2e-＝ H2↑；“負(fù)極出電子，電子回正極”，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。總反應(yīng):Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑負(fù)極：一般活潑金屬→向外線路提供電子→發(fā)生氧化反應(yīng)；正極： 一般不活潑金屬（或石墨）→接受外線路提供的電子→該電極上發(fā)生還原反應(yīng)。 ⑶原電池的構(gòu)成條件①兩種活潑性不同電極.（活潑性不同的金屬或一種金屬和另一種非金屬導(dǎo)體）②電極必須插入電解質(zhì)溶液 。③能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)。④電極用導(dǎo)線相連構(gòu)成閉合回路。⑷內(nèi)外電路和電流流向外電路：負(fù)極、導(dǎo)線、電流表、正極構(gòu)成外電路；內(nèi)電路：負(fù)極、電解質(zhì)溶液、正極構(gòu)成內(nèi)電路；外電路：電子由負(fù)極流向正極，電流由正極 流向負(fù)極；內(nèi)電路：陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極。⑸原電池的正負(fù)極的判斷方法Ⅰ.根據(jù)電子流動(dòng)方向，電子流出的極-----負(fù)極；電子流入的極----正極。Ⅱ.①根據(jù)電極材料，較活潑的電極材料-----負(fù)極；較不活潑的電極材料----正極。②根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng)，發(fā)生氧化反應(yīng)的極---負(fù)極；發(fā)生還原反應(yīng)的極---正極。③根據(jù)電極增重還是減重，質(zhì)量增加的電極---正極；質(zhì)量減少的電極----負(fù)極。④根據(jù)電極有氣泡冒出，有氣泡冒出的電極為----負(fù)極。課后探究-----簡(jiǎn)易電池的設(shè)計(jì)和制作請(qǐng)同學(xué)們，回家后利用水果（蘋果、柑橘或檸檬等）。食鹽水，濾紙，通篇、鐵片、鋁片等金屬片，石墨棒，導(dǎo)線，小型用電器（發(fā)光二極管、電子音樂(lè)卡或小電機(jī)等），電流表，制作簡(jiǎn)單的原電池。問(wèn)題與討論：1.在水果電池中，水果的作用是什么？     水果起到了電解質(zhì)溶液的作用。2.通過(guò)比較不同材料作電極的簡(jiǎn)易電池，你是否發(fā)現(xiàn)電極材料的選擇有一些值得注意的問(wèn)題？請(qǐng)與同學(xué)交流你的經(jīng)驗(yàn)。a.活潑性不同的金屬；b.金屬和非金屬（非金屬必須能導(dǎo)電）；c.金屬與化合物；d.惰性電極—氫氧燃料電池，電極均為鉑。電解液的選擇：負(fù)極材料一般要能與電解液自行發(fā)生氧化還原反應(yīng)。3.在以上實(shí)驗(yàn)中，電池不可或缺的構(gòu)成部分由哪些？電解質(zhì)溶液、活潑性不同的電極、電流表，水果必須具有一定的酸堿性并且必須可以和電極發(fā)生反應(yīng)。三、常見(jiàn)的化學(xué)電池1.鋅錳干電池(一次性電池)電極:Zn為負(fù)極,碳棒為正極電解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊電極方程式：負(fù)極(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋正極(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3+H2O方程式：4NH4Cl+2Zn+2MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O缺點(diǎn)：使用壽命短，易泄露2、充電電池—鉛蓄電池（二次電池）鉛蓄電池（原電池）工作時(shí)， 總反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO4             2PbSO4+2H2O （1）原電池的電極材料：電解質(zhì)：H2SO4，正極為：PbO2,負(fù)極：Pb.（2）兩極的電極反應(yīng)式：正極:PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O;負(fù)極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4。特點(diǎn)：電壓高穩(wěn)定，可反復(fù)使用，安全、方便、可靠。鉛易產(chǎn)生氫氣損耗，充電時(shí)需加水。用途：目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池，它還廣泛用于國(guó)防、生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域。其他蓄電池：鎳-氫蓄電池、鋰離子電池等。3、燃料電池——高效、環(huán)境友好的化學(xué)電池H-O燃料電池曾在1967年首次被用作阿波羅宇宙飛船的電源。介質(zhì)H-O燃料電池反應(yīng)： 2H2 +O2 = 2H2O 酸性負(fù)極2H2 - 4e- = 4H+正極O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O中性負(fù)極2H2 - 4e- = 4H+ 正極O2 + 2H2O + 4e-=4OH-堿性負(fù)極2H2 +4OH-- 4e- =4H2O 正極O2 + 2H2O + 4e-=4OH-   甲烷燃料電池：①堿性介質(zhì)下的：負(fù)極：CH4+10OH--8e-=CO32- +7H2O 　　正極：2O2+8e-+4H2O==8OH- 　　總反應(yīng)方程式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 　　②酸性介質(zhì)下：負(fù)極：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 　　正極：2O2+8e-+8H+=4H2O 　　總反應(yīng)方程式為：2O2+CH4=2H2O+CO2大有發(fā)展前景的燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池。目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)近80%，約為火力發(fā)電的2倍。這是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電中放出的廢熱太多。燃料電池的噪聲及硫氧化物、氮氧化物等廢氣污染都接近0。    問(wèn)題討論:作為一個(gè)電池的消費(fèi)者，你希望使用怎樣的電池？假如你是一個(gè)電池的研究生產(chǎn)者，你應(yīng)該開(kāi)發(fā)生產(chǎn)怎樣的電池？職業(yè)規(guī)劃：閱讀課本化學(xué)與職業(yè)----電池研發(fā)人員，希望將來(lái)你成為一個(gè)出色的電池研究員。   研究與實(shí)踐-------了解車用能源【研究目的】人們?yōu)榱私o汽車提供動(dòng)力，提高能源利用率，減少環(huán)境污染，在不斷開(kāi)發(fā)新的車用能源。通過(guò)以下活動(dòng)，從不同角度分析和比較不同燃料和能量轉(zhuǎn)化方式的優(yōu)劣，體會(huì)開(kāi)發(fā)新的車用能源的重要意義。    H2熱值123KJ/g  2H2+O2           2H2O CH4熱值56KJ/g   CH4+2O2         CO2+2H2O C8H18熱值48KJ/g  2C8H18 + 25O2        16CO2 + 18H2OC2H5OH熱值26.9KJ/g C2H5OH+3O2        2CO2↑+3H2O從反應(yīng)和熱值來(lái)考慮：H2放出熱量最多，而且不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體CO2，是最理想的能源。     隨堂練習(xí)1.利用反應(yīng)Zn＋ CuSO4 ===ZnSO4＋Cu設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。在圖中方格內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置圖，并指出正極為_______________，電極反應(yīng)式為_______________________；負(fù)極為___________，電極反應(yīng)式為_____________________。     答案為：碳棒、Cu、鉑；Cu2+ + 2e - =Cu；Zn；Zn－2e-＝ Zn2+。      2.（課本41頁(yè)第5題）下列關(guān)于如圖所示裝置的敘述，錯(cuò)誤的是（    ）A、鋅是負(fù)極、其質(zhì)量逐漸減小B、氫離子在銅表面被還原，產(chǎn)生氣泡C、電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D、電子從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片答案為：C【解析】鋅銅稀硫酸原電池中，鋅為負(fù)極，銅為正極，電流由銅經(jīng)導(dǎo)線流向鋅，電子從鋅經(jīng)導(dǎo)線流向銅，故C錯(cuò)誤   3.（課本41頁(yè)第6題）下列說(shuō)法正確的是（   ）A、圖1所示裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B、圖2所示反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C、鋅錳干電池中，鋅筒做正極D、蓄電池充電時(shí)也發(fā)生了氧化還原反應(yīng)    答案為：D【解析】A、圖1不能形成閉合回路，不能構(gòu)成原電池；B、圖2反應(yīng)物能量高于生成物，為放熱反應(yīng)；‘C鋅錳干電池中，鋅作負(fù)極；D、蓄電池放電和充電均發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。4、如圖裝置，電流表G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的哪一組（     ） A、A是鋅，B是銅，C為稀H2SO4 B、A是銅，B是鋅，C為稀硫酸 C、A是鐵，B是銀，C為AgNO3溶液 D、A是Ag，B是鐵，C為AgNO3溶液     5.下列圖片可構(gòu)成原電池的是（     ）    答案為：C、D6.寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式  正極：(C) Cu2+ + 2e - = Cu（還原反應(yīng)） 負(fù)極：(Zn) Zn －2e - = Zn2+  （氧化反應(yīng)）總反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2++Cu 正極 ：(Cu)2Ag+ + 2e - =  Ag （還原反應(yīng)）負(fù)極 ：(Fe)Fe －2e - = Fe2+  （氧化反應(yīng)）總反應(yīng)：Fe+2Ag+=Fe2++2Ag      課堂小結(jié)一、與原 電 池 相 關(guān) 的 概 念(Zn--Cu,稀H2SO4）    電極：負(fù)極：電子流出的一極（Zn）正極：電子流入的一極（Cu）    電路：外電路，電子流向：失電子的一極流向得電子的一極；電流方向：與電子流動(dòng)方向相反內(nèi)電路：陰離子流動(dòng)方向與電子流動(dòng)方向一致；陽(yáng)離子流動(dòng)方向與電流方向一致3.電極反應(yīng)式  負(fù)極： Zn－2e-＝ Zn2+              正極： 2H++ 2e-＝ H2↑4.總反應(yīng)式：Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑二.發(fā)展中的化學(xué)電源一次性電池——干電池：普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池。二次電池（充電電池）：鉛蓄電池、鎳鎘充電電池、鋰電池。燃料電池：氫氧燃料、CH4燃料電池   板書(shū)一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化二、原電池三、常見(jiàn)的化學(xué)電池   

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