第六章 实验活动6 化学能转化为电能 教学设计 2024-2025学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学教学设计聚焦原电池的概念、原理及构成条件，以水果电池导入激发兴趣，通过复习氧化还原反应和火力发电资料，搭建从化学能间接转化到直接转化的学习支架，衔接必修1氧化还原反应与必修2能量转化知识。 特色在于以分组实验探究为核心，通过实验1-4对比分析，结合问题链引导学生从电子转移角度理解原理（科学思维），利用动画模拟微观过程（科学探究与实践），联系水果电池解决实际问题（科学态度与责任）。实验驱动和问题导向的设计，帮助学生突破难点，教师易实施，提升课堂互动与深度学习。

教学设计 学科：_化学_ 授课年级： 高一_ 教学题目：化学能转化为电能 学时 1 课标要求 知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。 内容与学情分析 内容分析 本节内容位于《普通高中课程标准实验教科书》化学必修2第二章第二节《化学能与电能》第一部分。在高中化学中关于原电池的内容有两部分，分别是必修二第二章和选修四第四章。本节课内容在知识在深度上偏低，是学生学习了化学必修1《氧化还原反应》与必修2的《化学能与热能》等内容之后而学习的，在学习知识上要把握好知识框架，为后续学习奠定基础。 学习重点 初步认识原电池的概念、反应原理、构成及应用。 学习难点 通过对原电池实验的探究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。 学情分析 学生通过必修1的学习，掌握了氧化还原反应的本质，但长期受还原剂直接把电子转移给氧化剂的思维定势干扰，会造成较难理解“为什么氧化剂会间接地从正极获得电子”，初次接触原电池，对原电池的工作原理有神秘感和探索欲望。 学习目标 理解原电池的反应原理；了解原电池的形成条件 学生课前需要做的准备工作 复习氧化还原反应的内容，收集火力发电的原理及优缺点等资料。 学习策略 根据学生的知识结构、心理特点和教学内容需要，采用分组实验探究、问题探讨、分析推理和比较归纳等方法，并结合多媒体进行辅助教学。在设疑→讨论→实验→归纳的过程中，学习和理解原电池的概念、原理和构成条件。 学习环节 学习任务设计与教师活动 学生活动设计 设计意图落实目标 导入新课 【引入】 水果电池。 这里面到底有什么奥秘？今天我们就用化学知识解开这个谜团。 【板书】第二节 化学能与电能 首先，我们来看一下本节课的学习目标。 观看水果电池，激发学习兴趣 创设问题情景， 引入课题 探究原电池的工作原理 提到电能，它是一种清洁的二次能源，得到了广泛的应用。什么是二次能源？现有电能可通过哪些途径得到？ （1）指导学生阅读课本39-40页，找出答案。 【板书】 一、化学能转化为电能 1.火力发电的过程 （2）多媒体呈现2019年我国发电总量构成图和火力发电的相关图片，了解我国发电方式和发电总量构成，以及火力发电过程中的能量变化。 【提出设想】 火力发电经过一系列能量转换环节才能转化为电能。能否设计一种装置，使化学能直接转化为电能。 【问题探讨】 1、产生电流的首要条件是什么？我们学过的哪类反应与电子有关？ 2、以Zn+2H+=Zn2++H2↑反应为例，设计一套装置。先阅读课本P40，思考以下问题： 问题1：反应中哪种物质失去电子？哪种物质得到电子？ 问题2：若将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，那么，怎样架设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域，形成电流？ 问题3：怎样证实设计的装置中有无电流产生？ 按要求完成实验1-4，组织学生实验探究，引导学生进行分析，形成概念。 【分组实验探究】 实验1、向盛有稀硫酸的烧杯中，插入锌片，观察并记录实验现象； 实验2、向盛有稀硫酸的烧杯中，插入铜片，观察并记录实验现象； 实验3、向盛有稀硫酸的烧杯中，分别插入锌片和铜片，观察并记录实验现象； 实验4、用导线将锌片和铜片相连，串联灵敏电流计，观察指针有无偏转，并记录实验现象。 【思考、讨论】学生根据实验现象，讨论产生实验现象的原因。 【分析归纳】实验4铜片表面有气泡，说明发生了化学反应，同时，灵敏电流计指针偏转，说明有电流产生。这个装置实现了将化学能转化为电能，称为原电池。 【板书】1、原电池：将化学能转化为电能的装置。 【思考问题】 将实验１-4进行对照，找到它们的不同点,思考下列问题? 问题1：铜片表面的气体是什么？是怎样生成的？  问题2：生成气体所需的电子从何而来？ 问题3：电子是如何传递的？ 【分析归纳：】 【提问】产生的气体是什么? 【回答】:H2 【提问】H2是怎样生成的？ 【回答】H+得电子生成H2 【提问】电子是谁提供的呢？是锌还是铜呢？ 【回答】锌。 【提问】大家思考一下有没有可能是铜提供的？如果不是铜，理由如何？ 【回答】如果是铜Cu失去电子给了H+，溶液变成蓝色 【提问】:电子如何传递的？电子是从溶液传递还是导线传递的呢？ 【回答】:导线传递。如果是通过溶液传递的，实验3铜片表面会气泡产生。 【总结】 由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌失电子被氧化成Zn2+而进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H+从铜片上获得电子被还原成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。 这一过程表示如下： 铜片:2H++2e-=H2↑(还原反应) 锌片:Zn-2e-=Zn2+(氧化反应) 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 【提问】 从得失电子的角度看整个装置中发生的是什么反应？氧化反应和还原反应发生的位置一样吗？ 该装置将氧化反应和还原反应放在两个不同区域，在外电路产生了电流。 【问题探讨】化学电池，依据原电池原理制成，电池有正极和负极之分，你如何判定原电池的正负极？ 根据物理学中的定义，在外电路中电流的方向与正电荷的移动方向相同，与电子的移动方向相反，因此Zn片为电池的负极，铜片作为正极。 【问题探讨】还可以根据那些特征确定原电池的负极呢？ 【动画模拟】铜锌原电池 阅读课本，引发思考 思考与交流 1.火力发电的缺点。 2.在火力发电的过程中，能量是怎样进行转换的？ 回顾旧知，把氧化还原反应与本课联系起来 思考回答问题，逐渐形成明确的实验思路 分组实验，进行探究，化学能如何直接转化为电能。 描述现象，分析原因，教师引导 引导学生一步步分析化学能直接转化为电能的过程，总结原电池的工作原理。 倾听教师总结 思考原电池正负极的判断，系统整合原电池工作原理。 观看动画模拟 培养学生自主学习并获取信息的能力。 通过分析火力发电的利与弊，实现从“化学能→热能→机械能→电能”思维模式向“将化学能直接转化为电能”新思维模式的转换。 挖掘学生已有的氧化还原反应知识来分析氧化剂和还原剂之间电子转移过程中的能量转化。 通过这些问题，既可以帮助学生理解实验设计的思路和实验操作的原理，顺利完成实验；又可以培养学生质疑问难的精神，掌握质疑问难的方法，提高质疑释疑能力。 培养学生的实验动手操作及分析观察能力，而且通过实验说话，避免了教师教学上单调性。 通过自己的分析形成概念.从实验现象抽象出现象的本质的能力，从而理解原电池的概念 培养学生分析问题的能力。层层深入，体会科学探究的过程。 培养学生善于观察、善于思考的习惯，并学会运用观察、比较、归纳等方法去分析、解决问题，达到学以致用的目的。 通过具体生动的动画，将学生看不见的微观世界宏观化，从而帮助学生明确原电池的化学原理。 探究原电池的构成条件 【讲解】上面，我们通过实验探究了解了原电池的工作原理，知道原电池可以将化学能转化为电能，那么，什么样的装置才能够形成原电池？ 构成原电池的前提条件是有一个能自发进行的氧化还原反应，同学们想一想为什么？ 【投影实验装置】 屏幕上的实验装置，与锌铜原电池有一些不同而且电流表指针都不偏转。 【分组讨论】 1、为什么电流表指针不偏转？ 2、与锌铜原电池对比，说一说构成原电池的条件。 【解答引课问题】 请同学们根据已学的原电池知识，再次聚焦橘子电池，你知道电流表指针为什么偏转了吗？你能判断出他的正负极，电子电流方向吗？ 学生分组讨论，师生共同交流探讨，得出结论。 积极思考原电池的相关知识，解答相关问题。 给学生陈述自己观点的机会，完成感性认识到理性认识的转变。 在巩固和运用知识的同时，增强化学的趣味性，从而激发学生的学习兴趣和求知欲。 课堂小结 教师进行重难点点拨，展示学生的原电池工作原理示意图。 学生总结主要内容，画出原电池工作原理示意图。 回放，贯穿联系本节教学知识点，承上启下，引出下节内容，为后续教学做准备。 达标检测 1．(双选)如图所示是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法正确的是(　) A．铜是负极，电子从铜片经导线流向锌片 B．大多数氢离子在锌片上获得电子被还原 C．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换 D．如果将稀硫酸换成西红柿汁，导线中也会有电子流动 2．某原电池总反应离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，能实现该反应的原电池是(　　)。 A．正极为铜，负极为镁，电解质溶液为稀盐酸 B．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为稀硫酸 C．正极为石墨，负极为镁，电解质溶液为CuSO4溶液 D．正极为银，负极为镁，电解质溶液为NaCl溶液 3．下列装置中能组成原电池形成电流的是( ) 板书设计 一、化学能与电能的相互转化 1.火力发电 2.原电池：将化学能转化为电能的装置。 锌片： Zn－2e－＝Zn2＋ （氧化反应） 外—电子：负→导线→正 铜片： 2H+＋2e－＝H2↑（还原反应） 电流：正→负 总反应式： Zn＋2H+＝Zn2＋＋H2↑ 内—溶液中的离子：阳正阴负 3.原电池的构成条件 4.原电池的应用 学科网（北京）股份有限公司 $