資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
教學設計
課程基本信息
學科 化學 年級 高中一年級 學期 春季
課題 化學反應與能量變化（第二課時）化學反應與電能
教學目標
1、理解原電池的工作原理，進一步體會氧化還原反應的本質，并能從多角度分析和解釋化學反應中的能量變化。 2、認識簡單原電池的結構，初步構建原電池模型。 3、通過對原電池原理和形成條件的探究，體會“提出假設-實驗探究-得出結論”的認知模式，發展探究能力。 4、了解干電池、充電電池、燃料電池等發展中的化學電源的特點。
教學內容
重點：化學反應中能量變化的本質；化學能轉化為電能的裝置特點及原理。 難點：化學能轉化為電能的裝置特點及原理。
教學過程
【學生活動】學生展示預習檢測和預習時的疑惑，為課堂問題解決準確定位。 【引入】我們日常使用的電能主要來自火力發電。火力發電是通過化石燃料燃燒時發生的氧化還原反應，使化學能轉化為熱能，加熱水使之汽化為蒸汽以推動蒸汽輪機，帶動發電機發電。火力發電過程中，化學能經過一系列能量轉化過程，間接轉化為電能。其中，燃燒（氧化還原反應）是關鍵。 展示我國發電結構圖的兩張圖片 火力發電是我國當前主要的發電類型，但清潔能源的所占比例逐年上升。 【思考與交流】能否把化學能直接轉化為電能？ 煤炭是非可再生資源，會造成能源危機 2、煤炭燃燒會產生污染性氣體 3、經多次轉換，能量損耗大，燃料的利用率低 【提問】有沒有一種裝置直接把化學能轉化為電能？ 【回答】電池 【學生實驗探究一】電流的形成 【實驗6-3】 (1) 將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現象。 (2) 用導線連接鋅片和銅片，觀察、比較導線連接前后的現象。 (3) 如圖6-6所示，用導線在鋅片和銅片之間串聯一個電流表，觀察電流表的指針是否偏轉。 【學生展示】用平板展示實驗現象，為教師講解原電池工作原理做出鋪墊。 現象：當鋅片與銅片插入稀硫酸時，鋅片上有氣泡產生，銅片上無氣泡產生；用導線將鋅片和銅片相連后，銅片上有氣泡產生；串聯電流表后，電流表指針發生偏轉，說明導線中有電流通過。 【提問】怎么解釋這種現象？ 【回答】Zn 比Cu活潑，用導線連在一起時，Zn片失去的電子變成Zn2+進入溶液。 鋅片：Zn－2e－ = Zn2+（氧化反應）電子經導線流向Cu片， 溶液中的H＋由于電場作用下移向Cu片得電子被還原成H2。銅片：2H+＋2e－ = H2 ↑（還原反應） 【教師講解】：原電池工作原理 原電池原理是將氧化反應和還原反應分別在不同的區域進行，可以使氧化還原反應中轉移的電子通過導體發生定向移動，從而形成電流。 【學生實驗探究二】 原電池的構成條件 實驗序號第一組：實驗①②③④ 實驗裝置 ①　　 ② ③　 ④ 能否構成原電池構成原電池條件一
實驗序號第二組：實驗⑤⑥⑦ 實驗裝置 ⑤　　　⑥　　　　 ⑦能否構成原電池 構成原電池條件二
實驗序號第三組：實驗⑧⑨ 實驗裝置 ⑧　 ⑨能否構成原電池構成原電池條件三
實驗序號（四）第六組：實驗⑩ 實驗裝置 ⑩ NaOH溶液 能否構成原電池構成原電池條件四
【自主小結】原電池構成條件 理論上，自發的氧化還原反應均可構成原電池。 具體條件是： ①具有活潑性不同的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導電的非金屬)； ②溶液：兩電極均插入電解質溶液中； ③導線：兩極用導線相連，形成閉合回路。 【學生實驗探究三】 【素養提升】水果電池的設計與制作 體會原電池的工作原理和構成條件。 思考 ：水果電池中，水果的作用是什么？
課堂構建：自主總結本節課的主要內容，畫出思維導圖。 【作業布置】 每個小組查找一種新型電池的信息（包括基本概念，基本原理，應用）， 合作撰寫調查報告，下節課進行匯報展示。 【教學反思】 “簡易電池的設計與制作”探究活動，通過制作水果電池、簡易電池和趣味電池演示實驗的設計，引導學生在應用原電池原理基礎上，進一步探討原電池的構成要素及其性質、作用。不僅使學生學習、體驗了科學探究的過程和方法，還能鞏固其對原電池裝置的認識，將教材隱含的原電池的構成要素、原電池電極的選擇等重要知識點顯性化地落實。(共34張PPT)
化學反應與能量變化（第二課時）
人教版高一年級下冊
化學反應與能量變化（第二課時）
20XX.05
1.理解原電池的工作原理，進一步體會氧化還原反應的本質，并能從多角度分析和解釋化學反應中的能量變化。
01
2、認識簡單原電池的結構，初步構建原電池模型。
02
3.通過對原電池原理和形成條件的探究，體會“提出假設-實驗探究-得出結論”的認知模式，發展探究能力。
03
學習目標
4、了解干電池、充電電池、燃料電池等發展中的化學電源的特點。
04
火力發電廠
思考：我們的教室用電是如何產生的？
二、化學反應與電能
1.火力發電——燃煤發電的能量轉化過程
化學能（燃料）
燃燒
熱能
蒸汽輪機
機械能
發電機
電能
關鍵：燃燒反應（自發的氧化還原反應是放熱反應）
火力發電是我國當前主要的發電類型，但清潔能源的所占比例逐年上升。
我國發電結構
①使用的化石燃料屬于不可再生資源;
②化石燃料的燃燒會產生大量的有害氣體(如SO2、CO等)及粉塵,污染環境;
③能量經過多次轉化，能量利用率低。
思考：火力發電有什么缺點？
化學能（燃料）
燃燒
熱能
蒸汽
輪機
機械能
發電機
電能
？
直接
【學習任務一】原電池的構造及工作原理
化學電池（原電池）：將化學能直接轉化為電能。
(1)【實驗探究】實驗6-3 探究電流的形成過程
實驗 步驟 步驟1:將鋅片和 銅片插入盛有稀 硫酸的燒杯中 步驟2:用導線連接 鋅片和銅片 步驟3:用導線在鋅片和
銅片之間串聯個電流表
實驗 裝置
2.原電池——化學能直接轉化為電能
實驗裝置 實驗現象 實驗結論
鋅片：逐漸溶解,有氣泡產生
銅片：沒有氣泡
鋅與稀硫酸反應生成氫氣；銅與稀硫酸不反應
鋅片：逐漸溶解
銅片：有氣泡產生
鋅與稀硫酸發生反應
銅片上產生氣泡
鋅片：逐漸溶解
銅片：有氣泡產生
電流表：指針發生偏轉
鋅片與銅片相連時，有電流產生，即化學能轉化為電能。
Cu ㈩
Zn㈠
-
-
-
Zn2+
H+
H+
e－沿導線傳遞，產生電流
SO42-
總反應式：Zn +2 H+ = Zn2+ + H2 ↑
微觀探析原電池的工作原理
電極電勢差
外電路電子的定向移動
內電路離子的定向移動
負極
正極
Zn－2e－=Zn2+
2H++2e－=H2↑
氧化反應
還原反應
陽離子
正極
陰離子
負極
電勢較低
電勢較高
根據學習任務單中【學習任務二】的實驗步驟，分組進行如下實驗：
【學習任務二】
探究原電池的構成條件
第一組
探究電極材料
實驗序號 第一組：實驗①②③④
實驗裝置
①　 ② ③　 ④
能否構成原電池
構成原電池條件一
①能 ②能 ③不能 ④不能
活動性不同的兩個電極
負極：較活潑的金屬
正極：較不活潑的金屬或非金屬（如石墨等）
第二組
探究溶液類型
不能 能 能
兩極必須插在電解質溶液中
實驗序號 第二組：實驗⑤⑥⑦
實驗裝置
⑤　　　　 ⑥　　　　 ⑦　　　　　　　
能否構成原電池
構成原電池的條件二
第三組
探究電路閉合情況
實驗序號 第三組：實驗⑧⑨
實驗裝置 　
⑧　 ⑨
能否構成原電池
構成原電池條件三
能 不能
兩極與電解質溶液形成閉合回路
第四組
探究原電池反應實質
實驗序號 第四組：實驗⑩
實驗裝置 　
⑩
能否構成原電池
構成原電池條件四
必須存在自發的氧化還原反應
不能
C
Cu
NaOH溶液
原電池的構成要素
①一般要有自發的氧化還原反應（前提）
②一般要有活潑性不同的兩個電極
(或金屬與能導電的非金屬)
③電解質溶液
④形成閉合回路
（兩極一液成回路 ）
模型建構
（3）在以上實驗探究結果，電池不可或缺的構成部分有哪些？
例題、下列裝置能形成原電池的是(　　)
A.①②③⑦ B.①②⑤⑥ C.①②③④ D.①②③⑥⑦
A
學以致用
近年來野外生存的真人秀節目在各大衛視頻繁播放。某節目中野外生存達人用一個檸檬、一排銅釘和一排鋅釘制作的水果電池用于野外生火。
【素養提升】
目的：根據原電池原理，設計和制作水果電池，
體會原電池的構成要素。
用品：水果（蘋果、柑橘、檸檬等），銅片、鋁片、
導線、小型用電器（發光二極管、電子音樂
卡芯、數字表），電流表。
思考 ：水果電池中，水果的作用是什么？
【學習任務三】水果電池的設計與制作
原電池裝置的生活應用
一次電池：放電后不能再次充電的電池（內部的氧化還原反應無法逆向進行），如鋅錳干電池。
二次電池：放電后可再次充電的電池（內部的氧化還原反應再充電時可逆向進行），如鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。
【學習任務三】
原電池裝置的生活應用
一次電池 二次電池
優點 體積小、便于攜帶 環保、可多次反復利用、
自放電能力強
缺點 自放電能力小 需攜帶充電工具、安全性能有待提高
新型電池
燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置，具有清潔、安全、高效等特點。
一節電池爛在地里，能使一平方米的土地失去利用價值，并造成永久性公害！
一粒紐扣電池可污染60萬升水，相當于一個人一生的飲水量 ！
垃圾分類，電池回收，環境保護，從你我做起！
自主總結
生活中常見電源的特點
作業布置：
每個小組查找一種新型電池的信息（包括基本概念，基本原理，應用）， 合作撰寫調查報告，下節課進行匯報展示。
謝謝
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