高一化學(xué) 必修第二冊(cè)《原電池》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、廣東省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題 課題批準(zhǔn)號(hào)：2020WQYB094課題名稱：粵港澳大灣區(qū)教育信息化與學(xué)科教學(xué)的深度融合研究 主持人：湯幸初第 頁(yè)化學(xué)能與電能教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)者：深圳第二外國(guó)語(yǔ)學(xué)校 肖瑞一、教材分析“化學(xué)能與電能”是高中化學(xué)必修課程中化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的內(nèi)容，與元素化合物的知識(shí)相比，“化學(xué)能與電能”概念的建構(gòu)過程具有豐富的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展價(jià)值，是高中一年級(jí)全體學(xué)生都要重點(diǎn)學(xué)習(xí)的內(nèi)容。該內(nèi)容可以安排2課時(shí)。第1課時(shí)的教學(xué)重點(diǎn)是：理解氧化還原反應(yīng)與原電池原理之間的關(guān)系，了解原電池的形成條件，分析簡(jiǎn)單原電池的工作原理；第2課時(shí)常見的化學(xué)電源及燃料電池。新課標(biāo)的內(nèi)容要求：知道化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)

2、現(xiàn)化學(xué)能與其他能量形式的轉(zhuǎn)化，以原電池為例認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，從氧化還原反應(yīng)的角度初步認(rèn)識(shí)原電池的工作原理。學(xué)業(yè)要求：能舉出化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)例，能辨識(shí)簡(jiǎn)單原電池的構(gòu)成要素，并能分析簡(jiǎn)單原電池的工作原理。因此，該節(jié)內(nèi)容重點(diǎn)是要讓學(xué)會(huì)建構(gòu)“原電池”的思維模型，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知，科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)科核心素養(yǎng)。二、學(xué)情分析學(xué)生在前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)原理、電離模型、金屬活動(dòng)順序表等基礎(chǔ)知識(shí)，具有一定的元素觀、類別觀、轉(zhuǎn)化觀等核心觀念，同時(shí)也具有一定的實(shí)驗(yàn)探究能力和證據(jù)推理能力，但概括總結(jié)及遷移應(yīng)用能力不強(qiáng)。素養(yǎng)目標(biāo)【教學(xué)目標(biāo)】1通過實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，基于證據(jù)

3、推理加深對(duì)氧化還原反應(yīng)本質(zhì)的理解。2通過實(shí)驗(yàn)探究，分析總結(jié)原電池的構(gòu)成條件。3通過電極反應(yīng)、電子移動(dòng)方向、電極現(xiàn)象、溶液中離子的移動(dòng)方向等問題的分析總結(jié)，理解原電池的工作原理。4. 通過設(shè)計(jì)原電池的裝置圖，加深對(duì)原電池工作原理的應(yīng)用。【評(píng)價(jià)目標(biāo)】1根據(jù)學(xué)生的回答和交流點(diǎn)評(píng)，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)理解及對(duì)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能的認(rèn)知水平。2通過對(duì)原電池模型的建構(gòu)過程，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)原電池工作原理的本質(zhì)性理解和模型認(rèn)知核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。3通過學(xué)生對(duì)原電池工作原理的分析總結(jié)，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)原電池工作原理的結(jié)構(gòu)化理解。4. 通過對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)原電池的裝置圖的分析點(diǎn)評(píng)，診斷并發(fā)展學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與

4、社會(huì)責(zé)任，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)原電池的文化性理解。四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1教學(xué)重點(diǎn)：理解氧化還原反應(yīng)與原電池原理之間的聯(lián)系，了解原電池的形成條件，分析簡(jiǎn)單原電池的原理。2教學(xué)難點(diǎn)：原電池的工作原理。五、教學(xué)方法情境引入法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、實(shí)驗(yàn)探究法、歸納總結(jié)法、查閱資料法。六、教學(xué)設(shè)計(jì)思路由常見幾種生活中的電池引出電能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生自主探索（電能從何而來(lái)？日常生活中是怎樣發(fā)電的？有無(wú)能量損耗？）。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任核心素養(yǎng)。分析電流產(chǎn)生的本質(zhì)是電子的定向移動(dòng)引起的，結(jié)合氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，能否利用氧化還原反應(yīng)直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能呢？通過演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)

5、證，總結(jié)原電池的構(gòu)成條件，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理的核心素養(yǎng)。通過實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)證據(jù)事實(shí)（實(shí)驗(yàn)結(jié)論）的分析與歸納，及回答問題，并用“宏-微-符”三重表征原電池的工作原理，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)“原電池工作工作原理”，有感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)。讓學(xué)生依據(jù)事實(shí)，分析研究對(duì)象的構(gòu)成要素和各要素的關(guān)系，建立模型。培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力及證據(jù)推理與模型認(rèn)知、宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)。通過學(xué)生設(shè)計(jì)原電池，加深對(duì)原電池原理的應(yīng)用，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任核心素養(yǎng)。教學(xué)流程八、教學(xué)過程環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)環(huán)節(jié)一：情境引入，思考化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的可能性【展示】生活中常見的各種常用電池，

6、比如手機(jī)、筆記本、電筒、鉛蓄電池等。【情境】同學(xué)們，你們能想象一下沒有電之后的生活嗎？【展示】火力發(fā)電廠的工作原理示意圖。【問題1】根據(jù)圖示，分析火力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化形式是怎樣的過程？【講述】火力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化經(jīng)歷了多個(gè)過程，每個(gè)過程的能量都不能100%完全轉(zhuǎn)化，有大量的能量損耗。因此，請(qǐng)思考以下兩個(gè)問題：【問題 2】由于火力發(fā)電的每個(gè)環(huán)節(jié)都有大量的能量損耗，能否減少中間的環(huán)節(jié)，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能？【問題 3】由于煤作為不可再生資源，終有一天會(huì)用完。能不能找某一類物質(zhì)代替煤發(fā)電？如果可以，通過什么類型的反應(yīng)能將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？火力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等火力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化過程：化學(xué)能熱能機(jī)械能

7、電能。思考化學(xué)能能否直接轉(zhuǎn)化為電能。環(huán)節(jié)二：原電池構(gòu)成條件的探究【演示實(shí)驗(yàn)】（實(shí)驗(yàn)儀器及藥品：金屬鋅片、銅片、導(dǎo)線、稀硫酸、電流表、燒杯等）（實(shí)驗(yàn)1）將銅片和鋅片插入裝有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象并解釋原因。（實(shí)驗(yàn)2）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)3）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)4）將銅片和鋅片分別插入裝有稀硫酸的兩個(gè)燒杯中，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)?！締栴}4】根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)，你能畫一個(gè)該原電池工作原理的示意圖嗎？【板書】原電池：定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。【問題5】請(qǐng)大家根據(jù)幾個(gè)演示實(shí)

8、驗(yàn)，分析原電池的形成需要哪些條件？【板書】2、原電池形成的條件： 要有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。 要有兩個(gè)不同的電極。 要形成閉合回路?！炯皶r(shí)反饋1】下列各個(gè)裝置中能組成原電池的是()觀察實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析原因。思考、交流。結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)實(shí)物裝置圖，畫出簡(jiǎn)單的示意圖。環(huán)節(jié)三：原電池工作原理分析【問題5】以鋅片、銅片和稀硫酸構(gòu)成的原電池實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，那么，該原電池是如何實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的呢？【問題6】分析了鋅片、銅片和稀硫酸構(gòu)成的原電池的工作原理之后，請(qǐng)思考以下幾個(gè)問題： 負(fù)極金屬一般是較活潑還是較不活潑的？ 電子轉(zhuǎn)移的方向是怎樣的？ 正負(fù)極材料的現(xiàn)象分別是怎樣的？ 溶液中的陰陽(yáng)離子是移

9、動(dòng)方向是怎樣的？【板書】原電池3、工作原理總反應(yīng)離子方程式：Zn+2H+=Zn2+H2負(fù)極Zn：Zn -2e- = Zn2+ （氧化反應(yīng)）正極Cu：2H+ +2e- = H2（還原反應(yīng)）根據(jù)所觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析、交流、總結(jié)、回答問題。建立原電池工作原理的模型環(huán)節(jié)四：回扣主題，拓展應(yīng)用【問題5】理論上任何一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池，請(qǐng)問該反應(yīng) Zn + CuSO4= ZnSO4 +Cu 設(shè)計(jì)成原電池，裝置圖該如何畫，請(qǐng)標(biāo)出正負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液？【小結(jié)】【講述】原電池裝置給我們的生活帶來(lái)了很多的便利，大家課后可以根據(jù)自己的興趣愛好，選擇一種化學(xué)電源（比如手機(jī)的鋰離子電池或者車

10、用的鉛酸蓄電池或水果電池等），上網(wǎng)查閱資料，了解其工作原理。歸納總結(jié)，建立分析原電池工作原理的模型。課后查閱資料，了解一種或多種化學(xué)電源的工作原理。板書設(shè)計(jì)化學(xué)能與電能原電池定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置構(gòu)成條件：要有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)要形成閉合回路要有兩個(gè)電極要有電解質(zhì)溶液工作原理：總反應(yīng)離子方程式：Zn+2H+=Zn2+H2負(fù)極Zn：Zn -2e- = Zn2+ （氧化反應(yīng)）正極Cu：2H+ +2e- = H2（還原反應(yīng)）原電池工作原理模型十、課堂測(cè)評(píng)1下列燒杯中盛放的都是稀硫酸，在銅電極上能產(chǎn)生氣泡的是() A B C D2如圖所示的銅鋅原電池，下列說(shuō)法正確的是()A電子由銅電極經(jīng)導(dǎo)

11、線達(dá)到鋅片上B隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鋅片的質(zhì)量越來(lái)越小C銅片的質(zhì)量減小，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)D該裝置實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能3在右圖所示的裝置中，a的活動(dòng)性比氫要強(qiáng)，b為碳棒，關(guān)于此裝置的各種敘述不正確的是()A碳棒上有氣體放出，溶液的酸性減弱Ba是正極，b是負(fù)極C導(dǎo)線中有電子流動(dòng)，電子從a極流到b極Da極上發(fā)生了氧化反應(yīng)4工業(yè)上利用FeCl3溶液作為腐蝕液刻蝕電路板，可將電路板上的銅溶解，利用該方案的實(shí)驗(yàn)原理可設(shè)計(jì)為原電池（裝置如圖所示）。寫出該氧化還原反應(yīng)的離子方程式：_。該裝置中的負(fù)極材料是_(填化學(xué)式)，正極反應(yīng)式是_。 【參考答案】1【答案】D【解析】A Cu和Ag均無(wú)法與溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原

12、反應(yīng)，錯(cuò)誤；B Cu和C均無(wú)法與溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，錯(cuò)誤；C裝置沒有形成閉合回路，錯(cuò)誤；D滿足構(gòu)成原電池的條件，有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，兩極，電解質(zhì)溶液和閉合回路，正確。2【答案】B【解析】Zn做負(fù)極A 電子由負(fù)極經(jīng)過外電路流到正極，錯(cuò)誤；B 鋅片失去電子，不斷溶解，質(zhì)量減小，正確；C銅片在正極，質(zhì)量不變，錯(cuò)誤；D該裝置為原電池裝置，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，錯(cuò)誤。3【答案】B【解析】a為負(fù)極，b為正極A b為正極，氫離子得電子變?yōu)闅錃馕龀?，溶液酸性減弱，正確；B a為負(fù)極，錯(cuò)誤；C導(dǎo)線中電子從負(fù)極流到正極，從a到b，正確；D a為負(fù)極，失去電子化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，正確。4【答案】Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+ Cu 2Fe3+