6.1 化学反应与能量变化 教学设计 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第一节 化学反应与能量变化 课程：高中化学 教材：高中化学人教版（2019）必修第二册 章节：第一节 化学反应与能量变化 教材分析 本章内容在高中化学中起着承上启下的关键作用，学生在学完物质变化和化学反应类型后，进一步从能量视角认识化学反应的本质，为后续学习化学反应速率与限度、电化学等知识奠定基础。教材通过实验6-1和6-2引导学生先观察盐酸与镁反应放热、氢氧化钡与氯化铵反应吸热的现象，再结合温度变化数据建立放热反应与吸热反应的概念，然后从化学键断裂与形成（如中吸收679 kJ、释放862 kJ）和物质总能量差异两个层面解释能量变化原因，逻辑层层递进，帮助学生实现从现象到本质的认知跃迁。教材图文并茂，利用图6-3能量关系示意图直观呈现反应物与生成物能量高低与热效应的关系，增强了抽象概念的可感性。学生常在理解“为何断键吸能却整体放热”上遇到困难，容易将反应条件与热效应混淆，误认为需要加热的反应就是吸热反应。原电池部分从火力发电的能量转化链条（化学能→热能→机械能→电能）引入，再通过锌铜原电池实验现象分析电子流向和电极反应（、），使学生理解氧化还原反应直接转化为电能的原理，并通过水果电池等探究活动强化对电极、电解质、闭合回路等构成要素的认识，体现了“做中学”的设计理念。 学情分析 学生已经在初中阶段接触过化学反应伴随的能量变化现象，如燃烧放热、物质溶解时的温度变化等，并通过物理课程学习了能量转化与守恒的基本观念，具备一定的热现象观察经验。进入高中后，学生已掌握化学键的基本概念和氧化还原反应的本质，理解电子转移与化合价变化的关系，这为从微观角度分析吸热反应与放热反应的能量来源提供了基础。该阶段学生以形象思维向抽象思维过渡为主，对实验现象敏感但对隐含的能量守恒原理理解尚浅。学生在理解“化学键断裂吸热、形成放热”时易忽略能量总和的比较，难以准确判断反应热效应；对原电池中电子流向与电极反应的耦合关系、电极材料活泼性差异如何影响电流产生等抽象概念易产生混淆，尤其在设计简易电池时，常忽视闭合回路、电解质导电等必要条件的整体性，导致对原电池构成要素的理解碎片化。 教学目标 知识目标 1. 通过对具体实验的观察和分析，解释吸热反应和放热反应的概念，能列举常见的吸热反应和放热反应实例。 2. 依据化学反应中化学键的断裂与形成过程，分析化学反应能量变化的原因，理解反应物与生成物总能量相对大小对反应热效应的影响。 核心素养 1. 宏观辨识与微观探析：从宏观上能区分吸热反应和放热反应的现象，如温度变化等；从微观上能理解化学键的断裂与形成是导致化学反应能量变化的主要原因。 2. 科学探究与创新意识：通过教材中的实验探究，如盐酸与镁反应、氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应等，培养观察、分析实验现象及得出结论的能力，尝试创新实验设计思路。 3. 科学态度与社会责任：了解能源利用现状及面临的问题，认识到化学在节能及开发新能源方面的重要作用，培养节约能源、保护环境的社会责任感。 重点难点 教学重点 1. 通过实验现象判断吸热反应与放热反应 2. 根据化学键变化解释反应中能量变化的本质 3. 利用原电池装置实现化学能向电能的转化 教学难点 1. 理解反应物与生成物总能量差决定吸热或放热 2. 从微观角度分析电子定向移动形成电流的机制 3. 判断不同电极材料组合对原电池效果的影响 课堂导入 【教师活动】 同学们，你们有没有在冬天里用过暖宝宝？它为什么会发热？而我们夏天喝的汽水瓶一打开为什么会冒出大量气泡？这些现象背后，其实都藏着一个秘密——化学反应中的能量变化！ 【教师活动】 为什么有的反应会释放热量，有的却要吸收热量？如果能量可以“储存”在反应中，那它能不能像电池一样被我们利用呢？ 【教师活动】 今天，就让我们一起走进吸热与放热反应的世界，去探索它的奥秘。 吸热反应和放热反应 探究新知 三、情境导入 在日常生活中，我们常常会感受到化学反应带来的温度变化，比如点燃煤气灶时释放的热量，或者使用某些化学冰袋时的冰凉触感。这些现象背后隐藏着化学反应中能量的释放与吸收。那么，化学反应为什么会伴随热量的变化？这些变化又如何区分和理解呢？今天我们就通过实验来探究化学反应中的吸热与放热现象，揭开这些反应背后的能量奥秘。 四、实验设计与操作 接下来我们设计如下实验来观察化学反应中的热量变化。 实验6-1：盐酸与镁反应前后溶液温度的变化 首先，在一支试管中加入2 mL 2 mol/L 盐酸，并用温度计测量初始温度。然后向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察反应现象，并再次测量溶液的温度变化。 实验6-2：氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 接着，将20 g 晶体研细后与10 g 晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速将玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。 完成实验后，请仔细观察并记录实验现象。 五、现象观察与讨论 通过刚才的实验，我们观察到两个反应中温度的显著变化。 问题1：实验6-1中，镁条与盐酸反应时溶液温度如何变化？ · 答案：溶液温度升高。 · 讲解：这说明反应释放了热量，属于放热反应。 · 易错提示：需要注意温度计的读数是否稳定后再记录。 问题2：实验6-2中，氢氧化钡与氯化铵反应时烧杯壁有何感觉？ · 答案：烧杯壁变凉。 · 讲解：这说明反应吸收了热量，属于吸热反应。 · 易错提示：需要确保搅拌充分，避免局部反应不均影响判断。 问题3：两个实验分别属于哪种类型的反应？ · 答案：实验6-1为放热反应，实验6-2为吸热反应。 · 讲解：这说明化学反应中能量变化是普遍存在的。 进一步思考：为什么化学反应会释放或吸收热量？ · 答案：因为化学键的断裂和形成伴随着能量变化。 · 讲解：这是因为反应物化学键断裂需要吸收能量，而生成物化学键形成会释放能量。 在此基础上，我们可以更深入地理解化学反应的能量变化本质。 六、教师活动：实验结果分析 综合上述实验现象和讨论结果，我们可以得出：化学反应中的能量变化主要来源于化学键的断裂与形成。从微观角度看，反应物分子中的化学键断裂需要吸收能量，而生成物分子中的新化学键形成则释放能量。当释放的能量大于吸收的能量时，反应表现为放热；反之则为吸热。这与我们学过的能量守恒定律相联系，体现了化学反应中能量转化的基本规律。 七、师生活动：知识点总结 通过本节课的探究学习，我们掌握了以下知识点： 第一，化学反应中伴随着热量的释放或吸收，分别称为放热反应和吸热反应； 第二，镁与盐酸、燃烧等反应属于放热反应，而氢氧化钡与氯化铵的反应属于吸热反应； 同时，这些能量变化与化学键的断裂和形成密切相关； 此外，通过实验观察和分析，我们提升了科学探究和逻辑推理的能力。 八、设计意图 本节课通过两个典型实验引导学生观察和分析化学反应中的能量变化，帮助学生建立吸热反应与放热反应的概念，理解能量变化的微观本质，同时培养实验观察、问题分析和科学推理能力，为后续学习化学反应的能量图示和热化学方程式奠定基础。 新知巩固 题目1 【题文】：中和反应是中学阶段常见的化学反应，如。下列说法正确的是 A．中和反应过程中的能量变化如图所示 B．溶液能导电，属于离子化合物 C．NaOH固体溶于水温度升高，是放热反应 D．该反应属于氧化还原反应 【解答】：中和反应是放热反应，图示为放热过程；是共价化合物；溶解不是化学反应；该反应无元素化合价变化，非氧化还原反应。选A。 【总结】：本题考查中和反应的能量变化、物质分类及反应类型判断。解题要点是明确中和反应均为放热反应，其能量图示为生成物能量低于反应物；注意区分物理过程（如溶解）与化学反应，共价化合物也可电离导电；氧化还原反应需有化合价变化，而中和反应中无电子转移。 题目2 【题文】：下列反应既是吸热反应又属于氧化还原反应的是 A．与反应 B．高温下与反应 C．铝热反应 D．甲烷燃烧 【解答】：A是吸热反应但非氧化还原；B中碳元素化合价变化，是吸热且氧化还原反应；C、D均为放热反应。选B。 【总结】：本题考查吸热反应与氧化还原反应的综合判断。解题步骤：先判断是否吸热（如大多数分解反应、C与反应等），再分析是否有元素化合价变化。只有同时满足吸热和电子转移（化合价变化）的反应才是正确选项，典型代表是碳与二氧化碳在高温下的反应。 吸热反应和放热反应的解释 探究新知 创设情境 在现代工业中，化学反应的能量变化被广泛应用于能源开发和材料合成。例如，氢气与氯气反应生成氯化氢的过程释放大量热能，被用于制造盐酸等重要化工原料。然而，并非所有反应都释放能量，有些反应如碳酸钙的高温分解却需要持续吸热才能进行。那么，为什么有的反应放热，有的反应吸热？这与化学键的断裂和形成有何关系？我们可以通过图6-3来初步理解反应物与生成物之间能量的相对关系。 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：在氢气与氯气生成氯化氢的反应中，为什么这个反应是放热的？你能从化学键的角度解释吗？ · 学生回答：可能是因为形成新键释放的能量比断裂旧键吸收的能量多。 · 参考答案：反应中断裂1 mol H₂和1 mol Cl₂的化学键共吸收679 kJ能量，而形成2 mol HCl时释放862 kJ能量，因此整个过程释放能量，属于放热反应。 · 教师点评并讲解：很好！这说明化学反应的能量变化主要取决于化学键断裂和形成时的能量差。那我们再来看一个反应，比如碳酸钙分解，它需要持续加热才能进行，说明什么？ 问题2 · 教师引导：碳酸钙在高温下分解为氧化钙和二氧化碳，这个反应需要不断加热才能进行，说明它是吸热还是放热反应？ · 学生回答：说明反应需要从环境中吸收热量，属于吸热反应。 · 参考答案：该反应属于吸热反应，因为反应物化学键断裂吸收的能量大于生成物形成时释放的能量。 · 教师点评并讲解：正确。这说明反应是否吸热或放热，取决于反应物和生成物之间的能量差。那我们如何从能量角度理解放热反应和吸热反应的本质？ 问题3 · 教师引导：根据图6-3，如果反应物的总能量高于生成物，反应是放热还是吸热？反之呢？ · 学生回答：反应物能量高时，反应释放能量，是放热反应；生成物能量高时，反应吸收能量，是吸热反应。 · 参考答案：当反应物总能量高于生成物时，反应释放能量，为放热反应；反之则为吸热反应。 · 教师点评并讲解：非常准确！这说明化学反应的能量变化本质上是能量的转移过程。那我们如何用能量变化的观点来理解化学反应中的物质转化？ 问题4 · 教师引导：放热反应中，能量是如何转化的？吸热反应又体现了怎样的能量转化？ · 学生回答：放热反应是将化学能转化为热能释放；吸热反应是将热能转化为化学能储存在生成物中。 · 参考答案：放热反应中，反应物的化学能转化为热能释放；吸热反应中，环境的热能被转化为化学能储存在生成物中。 · 教师点评并讲解：总结得非常好！这说明化学反应不仅是物质的转化，更是能量的转化过程。接下来我们来总结一下本节课的核心内容。 教师总结 1. 化学反应的能量变化主要来源于化学键的断裂与形成。 2. 若形成新键释放的能量大于断裂旧键吸收的能量，反应为放热反应；反之则为吸热反应。 3. 放热反应是化学能转化为热能，吸热反应是热能转化为化学能。 4. 反应物与生成物的总能量相对大小决定了反应是放热还是吸热。 设计意图 通过具体反应实例和图示引导学生理解化学反应能量变化的本质，帮助学生建立“能量变化与化学键变化相关联”的核心观念，并能从能量转化角度分析反应类型。 新知巩固 题目1 【题文】：转化为的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．比更稳定 B．转化为的 C．完全转化为释放的能量为 D．断开释放的能量为 【解答】：图示表明能量低于，转化过程吸热，，更稳定；转化为释放能量为，选C。 【总结】：本题考查化学反应中的能量变化与反应热的关系。解题要点是理解能量图中反应物与生成物相对能量高低决定正负，能量差即为反应热；稳定性与能量成反比；结合化学计量数计算能量变化。 题目2 【题文】：已知反应： 是放热反应，下列说法正确的是 A．该反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量 B．断裂和键吸收的能量大于形成键释放的能量 C．该反应在任何条件下都能自发进行 D．生成物的总能量低于反应物和的总能量 【解答】：放热反应中生成物总能量低于反应物，D正确；A、B错误；C涉及熵变，不能仅由放热判断，错误。 【总结】：本题考查放热反应的本质。解题需明确：放热反应中生成物能量低于反应物，；能量变化由旧键断裂吸能与新键形成放能之差决定；结合能量守恒和物质状态分析能量关系。 能源 探究新知 创设情境 能源是人类社会发展的动力源泉。从原始社会的篝火到现代工业的发电厂，人类始终依赖能源推动文明进步。然而，随着能源消耗的持续增长，化石燃料的储量日益紧张，同时其燃烧带来的环境污染问题也愈发严重。图6-4展示了不同社会发展水平时期的人均耗能量，可以看出，随着社会进步，人均能源消耗显著上升。面对这一现实，我们不禁要问：如何在保障能源供应的同时，实现绿色可持续发展？ 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：观察图6-4，你能发现社会发展与人均能源消耗之间有什么关系？这对我们使用能源提出了哪些挑战？ · 学生回答：社会发展水平越高，人均能源消耗越大；能源需求增加可能导致资源枯竭和环境污染。 · 参考答案：社会发展水平越高，人均能源消耗越高，说明能源需求随生活水平提高而增长。这带来了资源短缺和环境压力两大挑战。 · 教师点评并讲解：正是如此，能源的可持续利用成为我们必须面对的问题。那么，我们该如何应对这些挑战呢？ 问题2 · 教师引导：教材中提到化石燃料的使用面临哪些问题？ · 学生回答：一是不可再生、储量有限；二是燃烧产生污染物，如粉尘、SO₂、NOₓ、CO等。 · 参考答案：化石燃料不可再生、储量有限，且燃烧会释放污染物，造成大气污染。 · 教师点评并讲解：这两个问题促使我们思考如何更高效地利用能源，并寻找替代能源。接下来我们来看看节能和新能源开发的具体措施。 问题3 · 教师引导：节能的关键环节有哪些？请举例说明。 · 学生回答：一是燃料燃烧阶段，如改进锅炉设计；二是能量利用阶段，如使用节能灯、余热回收等。 · 参考答案：节能主要从燃烧阶段和能量利用阶段入手，例如改进燃烧设备、使用节能产品、回收余热等。 · 教师点评并讲解：节能不是减少使用，而是提高效率。那么，除了节能，我们还可以从哪些方面寻找能源出路呢？ 问题4 · 教师引导：理想的新能源应具备哪些特点？目前有哪些新能源受到关注？ · 学生回答：资源丰富、可再生、无污染；如太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。 · 参考答案：新能源应具备资源丰富、可再生、无污染等特点，目前受关注的有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 · 教师点评并讲解：新能源的发展是未来能源结构优化的重要方向，接下来我们继续深入探讨它们的应用前景。 教师总结 1. 化石燃料的使用面临资源短缺和环境污染两大问题。 2. 节能应从燃烧效率和能量利用两个关键环节入手。 3. 新能源应具备可再生、资源丰富、无污染等特征。 4. 太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能是当前关注的重点新能源。 设计意图 通过分析社会发展与能源消耗的关系，引导学生理解能源问题的紧迫性，进而探究节能与新能源开发的必要性，培养学生关注社会可持续发展的意识和科学素养。 新知巩固 题目1 【题文】：用如下两种方法探究与水反应的热效应，实验时发现烧杯中导管口有气泡冒出。下列说法错误的是 A．中气泡是锥形瓶内气压增大造成的 B．中气泡是与水反应生成氧气造成的 C．若将温度计伸入试管，会观察到温度示数升高 D．预测实验时中形管右侧液面下降 【解答】：反应放热使气体膨胀产生气泡，气泡非氧气直接逸出，B错误；温度升高、U形管右侧液面下降均符合放热现象，选B。 【总结】：本题考查化学反应热效应的实验验证。解题要点是区分气泡成因（热效应导致压强变化 vs 气体产物），结合装置分析压强、温度变化判断放热反应，注意与水反应放热且生成，但此处气泡主因是受热膨胀。 题目2 【题文】：下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是 A．温度计的水银柱不断上升 B．反应物总能量大于生成物总能量 C．反应开始后，甲处液面低于乙处液面 D．反应开始后，针筒活塞向右移动 【解答】：活塞右移说明气体体积增大，可能因温度升高或气体生成，不能确定为放热反应；其余均能说明放热，选D。 【总结】：本题考查放热反应的判断依据。解题要点是识别能反映温度升高或能量变化的直接证据，如温度计示数上升、U形管液面差、能量图示等；而针筒活塞移动受气体量和温度共同影响，不能单独作为放热判断依据。 原电池 探究新知 三、情境导入 我们日常使用的电能主要来自火力发电，而火力发电的核心是通过氧化还原反应释放化学能，再经过热能、机械能等多步转化最终获得电能。然而，这样的能量转化过程效率较低，且存在环境污染问题。那么，是否有一种装置可以直接将化学能转化为电能呢？答案是肯定的，这就是我们今天要探究的原电池。 接下来，我们通过一个简单的实验来观察原电池的工作原理。当锌片和铜片插入稀硫酸中并用导线连接时，铜片上会产生气泡，同时电流表指针发生偏转，说明有电流产生。那么，这种电流是如何形成的？电子又是如何流动的？今天我们就通过实验来揭开原电池的神秘面纱。 四、实验设计与操作 接下来我们设计如下实验来探究原电池的形成条件和工作原理： 实验材料：锌片、铜片、稀硫酸、导线、电流表、烧杯。 实验步骤： 1. 首先，将锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察两金属片表面是否有气泡产生。 2. 然后，用导线将锌片和铜片连接起来，观察铜片表面的变化。 3. 接着，在导线中串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转。 4. 最后，记录实验现象并分析电子流动方向。 操作要点： · 确保锌片和铜片表面清洁，避免氧化层影响反应。 · 导线连接要牢固，确保电流顺利通过。 · 电流表接入时注意正负极连接，防止损坏仪器。 安全提示：稀硫酸具有腐蚀性，操作时应佩戴手套和护目镜，避免皮肤接触。 完成实验后，请仔细观察铜片表面的变化以及电流表的偏转情况。 五、现象观察与讨论 通过刚才的实验，我们观察到以下现象：锌片插入稀硫酸中时有气泡产生，而铜片无明显现象；当用导线连接锌片和铜片后，铜片表面开始产生气泡，同时电流表指针发生偏转。 问题1：为什么锌片插入稀硫酸中有气泡产生？ · 答案：锌与稀硫酸反应生成氢气。 · 讲解：这说明锌在溶液中发生了氧化反应，失去电子。 · 易错提示：需要注意锌的活泼性高于氢，因此能置换出氢气。 问题2：为什么铜片单独插入稀硫酸中没有气泡？ · 答案：铜不与稀硫酸反应。 · 讲解：这说明铜在该条件下不被氧化，不释放电子。 · 易错提示：需要注意金属活动性顺序表的应用。 问题3：为什么连接导线后铜片上出现了气泡？ · 答案：电子从锌片流向铜片，使氢离子在铜片上被还原。 · 讲解：这说明电子通过导线定向移动，形成了电流。 · 易错提示：需要注意电子流动方向与电流方向的区别。 问题4：电流表指针偏转说明了什么？ · 答案：导线中有电流通过。 · 讲解：这是因为氧化反应与还原反应分别发生在两个电极上。 · 易错提示：需要注意电流方向与电子流动方向相反。 基于以上讨论，让我们深入分析原电池的工作原理。 六、教师活动：实验结果分析 综合上述实验现象和讨论结果，我们可以得出以下结论：原电池是通过将氧化反应与还原反应分别在两个电极上进行，使电子通过导线定向移动形成电流的装置。 由此可见，锌片作为负极发生氧化反应：，而铜片作为正极发生还原反应：。从微观角度看，电子从锌片流向铜片，氢离子在铜片表面获得电子被还原为氢气。 这与我们学过的氧化还原反应和金属活动性顺序密切相关，进一步揭示了化学能转化为电能的本质。 下面我们共同总结本节课的核心知识点。 七、师生活动：知识点总结 通过本节课的探究学习，我们掌握了原电池的基本原理和构成条件。 首先，原电池是将化学能转化为电能的装置，其核心在于氧化反应与还原反应分别在两个电极上进行。 其次，电子从负极（如锌片）流向正极（如铜片），形成电流。 同时，电解质溶液起到传导离子的作用，维持电荷平衡。 此外，构成原电池的必要条件包括：两种活泼性不同的金属、电解质溶液、形成闭合回路。 八、设计意图 本节课通过实验探究的方式引导学生理解原电池的工作原理，结合现象观察与问题讨论，激发学生思维，帮助其建立宏观现象与微观本质之间的联系，提升科学探究能力与化学核心素养。 新知巩固 题目1 【题文】：下列设备工作时将化学能转化为电能的是（ ） A．铅蓄电池 B．氧炔焰焊接金属 C．硅太阳能电池 D．太阳能热水器 【解答】：铅蓄电池放电时将化学能转化为电能，选A。 【总结】：本题考查能量转化形式的判断。解题要点是区分不同装置的能量转换过程：电池（如铅蓄电池）放电为化学能→电能；燃烧反应为化学能→热能；太阳能相关装置为光能→电能或光能→热能。判断时需明确工作原理，原电池或二次电池放电属于化学能转电能。 题目2 【题文】：某原电池总反应为 ，能实现该反应的原电池是（ ） 电极材料与电解质溶液组合： A．Fe、Zn + B．Cu、Ag + C．Cu、Zn + D．Cu、C + 【解答】：负极Cu失电子，正极得电子，电解质含，惰性电极可导电，选D。 【总结】：本题考查原电池的设计原理。解题要点是根据总反应确定氧化反应（负极）和还原反应（正极）。负极材料应参与反应失电子（如Cu），正极区需有氧化剂（如）在电极上得电子，若电极不参与反应可用惰性电极（如C）。电解质溶液必须提供反应离子，且不干扰主反应。 简易电池的设计与制作 探究新知 三、情境导入 在日常生活中，我们经常使用各种电池为电子设备供电，但你是否思考过电池是如何产生电流的？其实，电池的核心原理是原电池反应，即通过两种不同金属在电解质溶液中的氧化还原反应产生电能。早在19世纪初，意大利科学家伏打就发现了这一现象，并发明了世界上第一块电池——伏打电堆。今天我们就通过实验来探究简易电池的设计与制作，亲手制作水果电池和简易电池，理解原电池的基本构成和工作原理。 四、实验设计与操作 接下来我们设计如下实验，通过水果电池和简易电池的制作，理解原电池的构成要素。 实验一：水果电池的制作 首先，选择一个柠檬作为电解质来源，用砂纸打磨铜片和锌片，去除表面氧化层。然后将铜片和锌片插入柠檬中，注意不要让两者接触。接着，用导线将铜片和锌片分别连接到发光二极管的两端，观察是否发光。 实验二：简易电池的制作 首先准备滤纸、食盐水、铜片、铁片、铝片和石墨棒。将滤纸剪成圆形，浸入食盐水中，作为电解质载体。然后将铜片和锌片分别放在滤纸的两侧，中间夹入湿润滤纸，形成“盐桥”结构。最后用导线连接金属片和电流表，观察电流是否产生。 图6-10 锌锰干电池结构示意图 完成实验后，请仔细观察现象并记录。 五、现象观察与讨论 通过刚才的实验，我们观察到水果电池和简易电池都能使发光二极管微弱发光，或使电流表指针偏转，说明它们确实产生了电流。 问题1：水果电池中，水果的作用是什么？ · 答案：水果充当电解质溶液，提供可自由移动的离子。 · 讲解：这是因为水果中的有机酸在水中解离出离子，使电子在电路中定向移动，形成电流。 · 易错提示：需要注意水果本身不是导体，而是其中的酸性溶液起到了电解质的作用。 问题2：在简易电池中，为什么选择铜和锌作为电极？ · 答案：因为它们的金属活泼性差异较大，容易形成电势差。 · 讲解：这说明电极材料的活泼性差异越大，产生的电流越明显。 · 易错提示：需要注意不能选择活泼性相近的金属，否则电流微弱甚至无法产生。 问题3：电池的构成要素有哪些？ · 答案：包括电极、电解质溶液和导线形成的闭合回路。 · 讲解：这说明电池必须具备这三个基本组成部分才能正常工作。 基于以上讨论，让我们深入分析实验结果。 六、教师活动：实验结果分析 综合上述实验现象和讨论结果，我们可以发现，无论是水果电池还是简易电池，其本质都是通过电极之间的氧化还原反应产生电流。从微观角度看，负极发生氧化反应，释放电子；正极发生还原反应，接受电子。这些电子通过导线流动，形成电流。这与我们学过的氧化还原反应和金属活动性顺序密切相关。 下面我们共同总结本节课所掌握的知识点。 七、师生活动：知识点总结 通过本节课的探究学习，我们掌握了原电池的基本构成和工作原理。第一，水果或电解质溶液提供离子，使电流得以传导；第二，电极材料应选择活泼性差异较大的金属；第三，导线连接形成闭合回路是电流产生的必要条件。同时，我们还理解了电极反应的本质是氧化还原反应，这为后续学习电化学打下了基础。 八、设计意图 本节课通过动手制作水果电池和简易电池，引导学生在探究中理解原电池的构成要素和工作原理，激发学习兴趣，培养科学探究能力和实验设计能力，同时强化对氧化还原反应的理解，实现知识的内化与迁移。 新知巩固 题目1 【题文】：能够组成原电池，并且产生明显的电流的是（ ） A．锌片和铜片插入稀硫酸中，用导线连接 B．锌片插入稀硫酸中，铜片单独放置 C．锌片和铜片均插入稀硫酸中，未连接导线 D．锌片和铜片插入酒精中，用导线连接 【解答】：原电池需两电极、电解质溶液、闭合回路。A满足所有条件，能形成原电池并产生电流，选A。 【总结】：本题考查原电池的构成条件。解题要点是判断是否具备活泼性不同的两个电极、电解质溶液及闭合回路。只有同时满足这三个条件才能构成原电池。解答时应逐一排除不满足条件的选项。 题目2 【题文】：下列装置中，能将化学能转化为电能的是（ ） A．电解水装置 B．氢氧燃料电池 C．太阳能电池板 D．电炉加热装置 【解答】：燃料电池通过化学反应自发产生电流，将化学能转化为电能；电解水是电能→化学能，太阳能电池是光能→电能，电炉是电能→热能，故选B。 【总结】：本题考查能量转化形式的判断，核心是区分原电池（化学能→电能）与电解池、其他能量转换装置。解题关键在于识别装置工作原理：自发氧化还原反应驱动电子流动的为原电池，外接电源的为电解池。 化学电池 探究新知 创设情境 随着新能源技术的快速发展，化学电池在电动汽车、智能手机、航天设备等领域发挥着不可替代的作用。图6-12所示的锂离子电池因其高能量密度、长寿命和环保特性，已成为现代电子产品的核心电源。然而，不同类型的电池其工作原理和使用寿命各不相同。例如，我们日常使用的遥控器中多为锌锰干电池，而汽车启动则依赖铅酸蓄电池。那么，这些化学电池是如何将化学能转化为电能的？它们之间又有哪些本质区别？ 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：结合教材图6-10和图6-11，观察锌锰干电池和铅酸蓄电池的结构差异，思考它们在电极材料和电解质方面有何不同？ · 学生回答：锌锰干电池使用锌筒作负极、石墨棒作正极，电解质是氯化铵糊；铅酸蓄电池的正极是二氧化铅，负极是铅，电解质是硫酸。 · 参考答案：锌锰干电池负极是锌，正极是石墨棒，电解质为氯化铵糊；铅酸蓄电池负极是铅，正极是二氧化铅，电解质为稀硫酸。 · 教师点评并讲解：很好！不同电池的电极和电解质组合决定了其性能。那么这些电池在放电过程中发生了哪些化学变化呢？ 问题2 · 教师引导：以锌锰干电池为例，放电过程中锌被氧化，二氧化锰被还原，写出其可能的电极反应式。 · 学生回答：负极反应为 ，正极反应为 。 · 参考答案：负极反应：；正极反应：。 · 教师点评并讲解：非常准确！这些反应说明了电池如何通过氧化还原反应产生电流。那么，为什么锌锰干电池是一次电池，而铅酸蓄电池可以反复充放电？ 问题3 · 教师引导：结合教材内容，解释一次电池与二次电池的本质区别。 · 学生回答：一次电池放电后内部反应不可逆，无法充电；二次电池放电反应可逆，充电时可恢复原状。 · 参考答案：一次电池的氧化还原反应不可逆，放电后不能充电；二次电池的反应可逆，可通过充电恢复活性物质。 · 教师点评并讲解：理解到位！这正是二次电池能循环使用的关键。那么，锂离子电池作为新型二次电池，其工作原理是否也遵循这一规律？ 问题4 · 教师引导：查阅资料或结合教材，简述锂离子电池在充放电过程中锂离子的迁移方向及其电极反应特点。 · 学生回答：放电时锂离子从负极迁移到正极，充电时则相反；正负极材料在充放电过程中发生嵌入与脱嵌反应。 · 参考答案：放电时锂离子从负极迁移到正极，充电时从正极迁移到负极；正负极材料发生可逆的嵌入/脱嵌反应，属于氧化还原反应。 · 教师点评并讲解：非常棒！这说明锂离子电池的充放电过程是高度可逆的，因此具有良好的循环性能。接下来我们总结一下各类化学电池的核心特征。 教师总结 1. 化学电池通过氧化还原反应将化学能转化为电能。 2. 一次电池（如锌锰干电池）反应不可逆，不能充电；二次电池（如铅酸电池、锂离子电池）反应可逆，可反复充放电。 3. 不同电池的电极材料和电解质不同，决定了其性能差异。 4. 锂离子电池因能量密度高、循环寿命长，广泛应用于现代电子产品。 设计意图 通过引导学生观察电池结构、分析电极反应、理解充放电原理，帮助学生掌握化学电池的核心概念与分类依据，培养其科学探究与知识迁移能力。 新知巩固 题目1 【题文】：锂离子电池放电时将电能转化为化学能（ ） A．正确 B．错误 【解答】：锂离子电池放电时将化学能转化为电能，充电时才将电能转化为化学能，故说法错误，选C。 【总结】：本题考查化学电源的能量转化方向。解题要点是明确原电池（放电）和电解池（充电）的能量转换关系：放电为化学能→电能，充电为电能→化学能。判断时需结合电池工作状态分析能量流向。 题目2 【题文】：如图所示是某同学设计的几种装置，其中能构成原电池的是（ ） A．③⑤⑦ B．③④⑤ C．④⑤⑦ D．②⑤⑥ 【解答】：构成原电池需满足：活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路、自发氧化还原反应。③⑤⑦满足条件，选A。 【总结】：本题考查原电池的构成条件。解题要点是判断电极材料差异、电解质存在、是否形成通路及是否有自发氧化还原反应。解答此类题应逐项分析装置是否具备四个基本条件，缺一不可。 课堂练习 第1题 【题文】安全用水意识至关重要。下列水循环处理的相关说法错误的是 A．原水处理：絮凝剂硫酸铝可使污水中的细小悬浮物聚集成较大颗粒 B．软化处理：使用阴离子交换树脂可去除水中的钙离子和镁离子 C．杀菌消毒：利用高铁酸钠可杀死水中的细菌和病毒 D．循环利用：用电泵将达标后的水输送至高楼，存在电能与机械能的转化 【答案】B 第2题 【题文】下列说法正确的是 A．由C(石墨，s)=C(金刚石，s)   △H=+1.9kJ·mol-1可知，相同条件下石墨比金刚石稳定 B．浓硫酸溶于水，溶液温度升高，则该反应是放热反应 C．稀盐酸与稀NaOH溶液发生中和反应的反应热与反应物的量成正比 D．△H>0的反应在常温常压下一定不能发生 【答案】A 第3题 【题文】转化为的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．比更稳定 B．转化为的 C．完全转化为释放的能量为 D．断开释放的能量为 【答案】C 板书设计 希尔反应与能量转化 1. 放热/吸热反应 · 放热： · 吸热： 2. 能量变化原理 化学键断裂吸热 → 形成放热 → 净能量变化决定反应类型 3. 能源与环境 · 化石燃料 → 燃烧放热 → 污染物排放 · 新能源：太阳能、氢能、风能 → 清洁、可再生 4. 原电池 · 原理：氧化还原反应 → 电子转移 → 电流 · 构成：负极（电子流出）、正极（电子流入）、电解质 · 应用：锌锰干电池、锂离子电池、燃料电池 教学反思 本节课围绕化学反应中的能量变化及原电池原理展开，通过实验探究吸热反应与放热反应的特征，并结合微观模型解释化学键变化与能量转化的关系，教学设计贴合课标要求，基本达成教学目标。成功之处在于通过实验6-1与6-2引导学生观察温度变化，建立能量转化的感性认识，并借助图6-3构建能量变化的模型思维，提升了学生的科学探究能力。不足在于对原电池构成条件的讲解略显简略，部分学生对电解质溶液作用理解不深，且实验操作时间安排偏紧，影响学生动手体验，后续应优化实验组织流程，强化关键概念的即时巩固与迁移应用。 学科网（北京）股份有限公司 $