高中化学第三单元化学能与电能的转化教学设计.docx

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高中化学第三单元化学能与电能的转化教学设计

2019-2020年高中化学第三单元化学能与电能的转化教学设计

[学习目标]

认知目标：

1、学生理解原电池的反应原理；

2、使学生了解原电池的形成条件。

技能目标：

培养学生的实验设计技能、观察能力、动手能力及思维能力。

情感目标：

通过发现问题-----提出假设----验证假设----得出结论的实验探究活动，对学生进行科学态度、科学方法的教育。

[重点难点]

原电池的反应原理

[教学设计思路]

由于本节课的重点在于原电池的反应原理，因此，为了更好的达到教学目标，设想采用“启发引思-----探究深思-----归纳理思-----实践反思”的教学模式，通过上述四个环节组织教材内容及学生活动，这种模式从问题出发，经过实验探究得出结论。

[课时安排]2课时

[教学媒体]

实物投影仪、多媒体教学软件、实验仪器

[教学过程]

课时1化学能转化为电能1

[导入新课]学生列举电池的种类。

（由学生比较熟悉的内容导入新课，提出问题）

[提出问题]电池中的电流是怎样产生的。

[演示实验]水果电池：

在西红柿上插入锌片和铜片，串联上灵敏电流计，会出现什么现象呢？

这种现象说明什么？

[学生分析]指针偏转，说明电路里有电流通过。

（通过水果电池实验架设探求的桥梁，暗示学生思维发展的方向：

电池中电流的产生与电解质溶液有关系。

）

[提出问题]电池中电流与电解质溶液有什么关系，电流到底是怎样产生的呢？

[学生活动]同学们分组讨论，对电流的产生原因进行猜想，提出自己的想法。

[教师活动]参与学生讨论，引导学生讨论，得出电流产生原因的理论假设：

电极与电解质溶液之间发生了氧化还原反应，电子的定向移动形成了电流。

组织学生通过实验来验证假设。

（指出要注意的问题，要求学生规范操作，认真观察实验现象，同时要动脑思考：

为什么会产生这些现象）

[投影]实验步骤：

1、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；

2、用导线将锌片和铜片相连，观察并记录实验现象；

3、在电路中串联上灵敏电流计，观察指针有无偏转；

4、用废干电池确定电流的方向与电流计指针偏转方向的关系。

[教师活动]巡视检查，关注学生的操作是否规范；连接是否正确；有无异常现象；实验的进度；答疑；参与学生讨论，提醒学生写实验记录，等等。

[讲授]教师与学生一起讨论实验现象及实验现象产生的原因。

[提出问题]

1、铜片上为什么会有气泡冒出？

2、锌片和铜片上分别发生什么反应？

3、锌片和铜片的质量有何变化？

4、电路中电子的流向，能量的变化。

学生阅读课本、讨论分析以上问题，得出原电池的原理及定义。

然后动画演示，让学生从微观的角度进一步理解原电池的反应原理。

[小节并板书]

原电池原理：

在锌电极（负极）：

Zn-2e→Zn2+（氧化反应）

在铜电极（正极）：

Zn-2e→Zn2+（还原反应）

反应总方程式Zn+2H+=Zn2++H2↑

电子流动方向：

电子流从原电池的负极经导线流向正极（而电流从原电池的正极经导线流向负极）

[巩固练习]

1、把硫酸溶液改为硫酸铜溶液，写出电极反应式及总反应式

2、写出总反应式为Fe+2Fe3+=3Fe2+原电池电极反应式，并画出装置图

课时2化学能转化为电能2

[复习]原电池原理

[探索实验]形成原电池的条件。

（分组实验）

实验一:

用Zn、Fe、Cu做电极，H2SO4做电解质溶液，能形成几个原电池？

正负极分别为什么？

实验二:

分别用Fe—塑料片、Fe—C、Cu—C、C—C做电极，H2SO4做电解质溶液，看是否能形成原电池？

实验三:

用Zn—Cu做电极，分别用酒精、NaOH、CuSO4做电解质溶液，看是否能形成原电池？

分析得到原电池的形成条件：

1、两极：

负极

：

比较活泼的金属（能与 

电解质溶液发生氧化还原反应）

正极：

比较不活泼的金属或能导电的非金属

2、一线（两电极相互接触）

3、电解质溶液

[巩固练习]

1、下列各组物质按照原电池的方式连接，其中能产生电流的是：

A、锌片与锌片，稀硫酸溶液

B、铁片与铜片，酒精

C、铜片与银片，稀盐酸

D、铜片与银片，硝酸银溶液

2、今有X、Y、Z三种不同的金属片，将X和Y用导线连接后，同时浸入稀硫酸里，Y上有气泡冒出，若X和Z用导线连接，同时浸入稀硫酸里，X吸引溶液里的阳离子，这三种金属活动性顺序正确的是：

A、X>Y>ZB、X>Z>YC、Z>X>YD、Z>Y>X

3、在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。

小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。

（1）片刻后可观察到的现象是：

A、铁圈和银圈左右摇摆不定；

B、保持平衡状态不变；

C、铁圈向下倾斜；

D、银圈向下倾斜。

（2）产生上述现象的原因是：

。

[小结]

原电池的形成条件

三、金属的腐蚀   （回顾化学1学过的相关内容）    M-ne-=Mn+

［阅读］学生在教师指导下阅读教材相关内容

［投影］阅读要点：

1.什么是金属的腐蚀？

举例说明。

2.金属腐蚀的本质是什么？

3.由于金属接触的介质不同，一般金属的腐蚀可分为几种？

各是什么？

4.什么是化学腐蚀？

举例说明。

5.什么是电化学腐蚀？

6.在潮湿的空气里，钢铁制品的表面为什么会形成无数微小的原电池？

正、负极各是什么？

（学生讨论）

［讲述］在这些微小的原电池里，做负极的铁失去电子被氧化，钢铁表面的水吸收氧气得电子生成OH-，这样钢铁制品被慢慢腐蚀。

1.化学腐蚀

2.电化学腐蚀

钢铁在潮湿空气里腐蚀   负极：

Fe-2e-=Fe2+

                       正极：

2H2O+O2+4e-=4OH-

［小结投影］

化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 

化学腐蚀

电化学腐蚀

条件

金属跟氧化剂直接接触

不纯金属或合金跟电解质溶液接触

现象

无电流产生

有微弱电流产生

本质

金属被氧化的过程

较活泼的金属被氧化的过程

相互关系

化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生

［讲述］金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。

据估计，每年由于腐蚀而直接损耗的金属材料，约占金属年产量的10%。

因此防止金属腐蚀有很重要的意义。

金属的防护方法有多种，同学们在课下已做了充分的准备，下面请各组派代表发言。

[作业]

1、解剖一节干电池观察它的内部结构。

2、结合小学自然课本第六册《电从哪里来》，设计一节科技活动课方案。

[巩固练习]

相同条件下，纯锌粒和粗锌粒（含杂质）与同浓度的稀硫酸反应的速率一样吗？

为什么？

假如要求你设计实验来证明你的观点，你的实验方案是怎样的？

证据和结论又是什么？

[主板书设计]

一、原电池原理：

在锌电极（负极）：

Zn-2e→Zn2+（氧化反应）

在铜电极（正极）：

Zn-2e→Zn2+（还原反应）

反应总方程式Zn+2H+=Zn2++H2↑

电子流动方向：

电子流从原电池的负极经导线流向正极（而电流从原电池的正极经导线流向负极）

二、原电池的形成条件：

1、两极：

负极

：

比较活泼的金属（能与 

电解质溶液发生氧化还原反应）

正极：

比较不活泼的金属或能导电的非金属

2、一线（两电极相互接触）

3、电解质溶液

三、金属的腐蚀

1.化学腐蚀

2.电化学腐蚀

钢铁在潮湿空气里腐蚀   负极：

Fe-2e-=Fe2+

                       正极：

2H2O+O2+4e-=4OH-

3-2化学电源

[教学目标]

[知识与技能]

了解常见的化学电源及其应用。

[过程与方法]

通过实践活动（实验），认识电池的重要，懂得区分一次和二次电池

[情感态度与价值观]

感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，形成较为客观、正确的能源观，提高开发高能清洁燃料的意识。

[教学过程]

[实践活动]水果电池的制作

1.实验准备：

水果样品（柠檬、番茄、桔子、葡萄或其它水果）、金属（铁丝、铜丝、锌片或铝片）、石墨电极、电铃、灯泡、微安电流计、导线若干、小刀、pH试纸

2.学生分小组活动

鼓励学生利用各种自备的水果、金属片制作电池，用微安电流计或耳机测试是否能产生电流，比较电流的大小。

若用小刀切开水果，使两个极板分离，观察电流是否消失，将水果重新合拢是否又产生电流？

探究其原因。

学生设计实验方案，教师参与活动并适时点拨、鼓励、引导。

[讨论与交流]

小组代表汇报说明实验结果，交流发现的问题与解决方法。

[总结与评价]

说明水果电池的构成，为什么可以产生电流。

[教师补充讲解]

电池在生活、工农业生产和科学技术等方面有广泛的用途，人们利用原电池原理，制作了多种电池，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等，以满足不同的需要。

二、化学电源

依据原电池的反应原理，人们发明并制造了多种多样的化学电源。

化学电源有一次电池与二次电池之分。

各种干电池是一次电池，用过之后不能复原。

蓄电池是二次电池，在充电后能继续多次使用。

化学电源的能量转化率是燃料燃烧所不可比拟的。

化学电源不仅在生活中得到了广泛的应用，而且在高科技领域乃至航天技术中也是不可或缺的。

请结合生活经验和自己的了解，请同学们说说你所知道的电池的用途。

［投影］各种电池（学生分别述说电池的用途）

1.干电池2.铅蓄电池

［展示］干电池和铅蓄电池实物。

（由学生和教师分别讲述这两种电池的构造和用途）

［阅读］课本中3.锂电池4.新型燃料电池（由学生自学完成）

［讲述］生活经验告诉我们，有些金属制品在使用一段时间以后，会失去表面的光泽，严重的会变得锈迹斑斑影响使用，尤其是钢铁制品，在潮湿的空气里，很容易生锈，这实际上是一种被叫做金属腐蚀的现象。

下一个问题，我们就要研究一下这个现象。

［讨论发言］

［讲述］（教师最后总结。

）

［作业］课后习题、课课练

［主板书设计］

一、制作水果电池

二、化学电源

1.干电池

2.铅蓄电池

3.锂电池

4.新型燃料电池（写出电极反应式及总反应式）

3-3电能转变为化学能

[教学目标]

[知识与技能]

1.通过实验探究，认识电能也可以转化为化学能，初步认识电解池反应的原理。

2.了解常见电解池的应用。

[过程与方法]

1.通过电能转化为化学能的实例——电解和电镀的教学活动，了解电解和电镀的重要应用。

[情感态度与价值观]

通过对电解、电镀的了解，认识到化学在工业生产及社会发展中的重要作用，从而增强学科兴趣。

[课时安排]1.5课时

[课时安排]信息技术整合

课时1

教学过程

[创设学习情景]

电解水能够制得氢气和氧气，电解食盐水能够制取烧碱、氢气和氯气，用于制造日常生活中各种铝制品的铝，是通过电解氧化铝获得的。

电流怎样使水、食盐水、氧化铝发生氧化还原反应，转化为各种产物呢？

[实验探究活动]在教师指导下，让学生用下图所示简易电解装置进行电解实验，并交流讨论实验结果。

1.取一段棉线约2厘米，置于大片玻璃片上，用3滴食盐水将整根棉线润湿，然后在其左右两边各加数滴食盐水溶液。

两端再各加入1滴酚酞试液。

2.将两只鳄鱼夹分别夹住棉线两端，用导线把鳄鱼夹分别与电源（两节2号干电池）相连。

约15-20秒后，观察发生的现象，并做好记录。

3.在没有显示红色的一端滴入一滴碘化钾淀粉溶液，观察发生的现象，并做好记录。

观察到的现象

实验1

实验2

实验3

学生依据实验结果，汇报如下现象：

实验1--食盐水滴加酚酞试液没有颜色变化；

实验2--跟电源负极相联的一端溶液呈红色，并有细微气泡产生，说明氢氧根离子浓度增大。

实验3--跟电源正极相联的一端溶液显蓝色，声明有氯气产生。

[教师补充讲解]

我们可以依据大家的实验探究结果来分析电解反应的原理：

一、电解反应

1.电解池与电解

电解池由电源、阴极、阳极和电解质溶液各部分。

跟电源负极相联接的电极称为阴极，在阴极有过剩的负电荷；跟电源正极相联接的一极

称为阳极，在阳极有过剩的正电荷。

在食盐水溶液中存在大量的Na+和Cl-，还有微量的H+和OH-。

当接通电源时，带正电荷的Na+和H+向阴极定向移动，带负电荷的Cl-和OH-向阳极定向移动。

在阴极，由于H+比Na+易得电子，H+得电子发生还原反应：

2H++2e—=H2↑

在阴极区域由于H+发生还原反应成为H2逸出，溶液中OH—浓度大于H+溶度，溶液显碱性，使酚酞显红色。

在阳极，由于Cl—比OH—易失电子，Cl—失电子生氧化反应：

2Cl—-2e—=Cl2↑

在阳极区域由于Cl—发生氧化反应（2Cl—-2e—=Cl2）成为Cl2。

Cl2和碘化钾反应生成碘（Cl2+2KI=2KCl+I2），碘遇淀粉变蓝色。

总之，由于在阴极生成氢气，在阳极生成氯气，没有参加氧化还原反应的Na+和OH—形成氢氧化钠溶液，这就是我们已学的电解食盐水反应的基本原理。

电解食盐水反应的化学方程式为：

2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑

阴极产物阳极产物

[实验观察]用石墨做电极，电解U型管中的氯化铜溶液，在阴极和阳极各发生什么样的变化？

[交流与讨论]试分析氯化铜溶液电解发生的反应，写出电解反应的化学方程式。

学生分析：

在氯化铜溶液中，存在Cu2+和Cl—，接通电源后，阴极周围的Cu2+得电子发生还原反应：

Cu2++2e=Cu；在阳极Cl—失电子发生氧化反应：

2Cl—-2e—=Cl2↑。

在这一电解过程中，水中电离的H+和OH-。

都没有被氧化或还原。

所以电解的化学方程式为：

CuCl2电解Cu+Cl2↑

阴极产物阳极产物

[归纳与小结]

通过我们的分析，可以知道，电解反应是电解质溶液在电流的作用下，在电极上发生的氧化还原反应，得到电解产物，电能转化为化学能。

2.电解反应是电流作用下发生的氧化还原反应，电解过程电能转化为化学能。

请大家通过下表把已学的一些电解实例进行归纳。

实例

电极反应

阴极产物

阳极产物

化学方程式

电解CuCl2溶液

阳极发生反应；

阴极发生反应。

铜

氯气

CuCl2电解Cu+Cl2↑

电解食盐水

烧碱、氢气

氯气

2NaCl+2H2电解2NaOH+H2↑+Cl2↑

电解水

氢气

氧气

2H2O电解2H2↑+O2↑

[观看影像资料]电解原理的应用：

电解饱和食盐水、氯碱工业；铜的电解精炼。

[交流与讨论]用硫酸铜溶液做电解质，用含有锌、金、银等金属杂质的粗铜板与电源正极连接做阳极，用纯的铜簿片和电源负极连接做阴极，进行电解反应时，纯的铜簿片在电极上“长大”得到纯度很大的精铜板，相反粗铜板“瘦身”变少，这是为什么？

能分析发生的变化吗？

[归纳与小结]

进行电解时，在阳极，粗铜板上的Cu失去电子被氧化：

Cu-2e=Cu2+，进入溶液；（粗铜板“瘦身”变小）；

在阴极，Cu2+在纯的铜簿片得电子发生还原反应：

Cu2++2e—=Cu（纯的铜簿片变大）。

所以，当电路中通过电流时，阳极上的粗铜不断溶解，阴极上不断析出铜，这样得到的精铜又叫做电解铜，其纯度大于99.9%。

这就是工业上铜电解精练的基本原理。

课时2

二、电解反应的应用

1.铜的电解精练

[交流与讨论]如果以上电解精炼的装置改为以下装置（用一个铁器件做阴极，用铜板做阳极，仍用硫酸铜溶液为电解质），进行电解，会发生什么样的变化呢？

接通电源时：

在阳极Cu失电子被氧化而进入溶液：

Cu-2e—=Cu2+；

在铁阴极Cu2+得电子还原为铜：

Cu2++2e—=Cu，镀在铁器件上。

[归纳与小结]

2.电镀

利用电解的方法把一层薄金属覆盖在一件物品表面的过程叫做电镀。

电镀的作用是防止物品受侵蚀或使物品外表更美观。

在电镀过程中，把清洁后的待镀物品作为阴极，拟镀金属作为阳极，以含有拟镀金属阳离子的溶液作为电解质。

3.电解法制金属

[作业]1.书写电解水、氯化铜、饱和食盐水的电极反应式

2.课后作业、课课练

[主板书设计]

一、电解反应

1.电解池与电解

电解氯化铜：

阳极：

2Cl—-2e—=Cl2↑（Cl—失电子生氧化反应）

阴极：

Cu2++2e=Cu（Cu2+得电子发生还原反应）

电解的化学方程式为：

CuCl2电解Cu+Cl2↑

阴极产物阳极产物

二、电解反应的应用

1.铜的电解精练

2.电镀

3.电解法制金属