《化学能转化为电能》
本内容选自人教版高中化学必修2《化学反应与能量》第二章第二节第一课时。教学对象为某城镇重点中学普通班学生。 一、教学设计思路分析 1、 教材分析
本节课的地位和作用：从知识体系看，原电池原理是在氧化还原反应知识基础之上发展起来的一种重要基础理论，是中学化学课程标准中的重要内容之一，也是中学化学中的重要基础理论之一。
通过对初中化学和高一化学的学习，学生已对 “化学与能源”的问题有了初步的认识，今后还要选修“化学反应原理”这一模块，将进一步学习原电池、化学反应与能量、金属的腐蚀和保护这些内容。因此，学习本节知识，不但可加深对氧化还原反应、化学与能量等知识的理解，为学习更深层次的电池理论奠定基础，而且还可提高学生生活能力和科学素养。
教学重点：原电池的工作原理和构成条件。
教学难点：如何通过原电池实验探究，使学生从电子转移角度理解化学能转化为电能的本质
2、 学情分析
学生已具备一定的认知水平和观察能力，思维活跃，好奇心、求知欲强，已有了初步的实验操作能力和分析能力。学生已经学习了金属的性质、电解质溶液、氧化还原反应等知识，为学习原电池原理及构成条件奠定了基础。但是，学生的“抽象”思维能力还不够，因此要加强实验教学，丰富学生感性认知，以促进学生理性认识能力的不断提高。 3、 教学设计重点及基本思路
采用“质疑导课→实验探究→新知应用与实践检验→总结与知识拓展”的教学模式，突出探究原电池的构成条件和原电池原理，用化学检验和电流计检测的方证电子转移方向，促进学生对原电池原理的理解。
二、 教学方案设计 1、 教学目标
知识与技能：通过实验探究，理解原电池原理，初步掌握原电池的构成条件，并能正确判断原电池的正负极以及书写电极反应方程式；
过程与方法：通过实验探究，经历研究过程，体验研究方法；通过交流与合作，比较与归纳等教学形式，掌握学习化学的方法。
情感态度与价值观：认识到生活中存在化学，并能初步运用化学知识认识和解决生活中的简单问题
2、 教法和学法指导
问题讨论法、对比法、归纳法 3、 教学模式 引课 与
质疑
实验 探究 问题 解决 讨论 讲解 获得 新知 新知 应用 实践 检验 总结 交流 知识 拓展 - 1 -
4、 课前准备
分组准备：每组6人（学优学困情况相当），每组1名组长。
每组实验用品：灵敏电流计3只 、导线、金属夹、烧杯、小试管、小灯泡、锌片、铜片、铁片、铁丝、铝片、碳棒、稀硫酸、浓氨水、蒸馏水、酒精溶液、氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液、食盐水、果汁、水果等。 5、 教学过程 教学环节 课堂引入 教师活动 【化学史】1800年6月26日，伏打用17枚银币、17块锌片和用盐水浸泡过的马粪纸组成的电池，在英国的一次会议上，面对许多大科学家进行表演，神奇的结果使参加会议者赞不绝口。 这种神奇的现象就是——用双手触摸金属两端时感到了强烈的电流刺激。伏打用这种方法成功制成了世界上第一个电池──“伏打电堆”。 学生活动 【倾听、质疑、好奇】 【思考、猜想】 【倾听】 设计意图 由“伏打电堆”的发明引课并设疑，顺利引出新课，同时引起学生的好奇心、疑惑，激发他们的探究欲 【设疑】同学们，看了这则史实，感觉特别疑惑吧。导线中为什么会有电流产生？ 【讲述】学了今天的知识“化学能转化为电能”，大家就会明白其中的缘由。 【板书】化学能转化为电能 - 2 -
实验探究 原电池原理及构成条件
一、对比实验探究与发现 【引导】伏打把锌板和银板间垫上浸透盐水的绒布或纸片，两手去摸，真的有电流产生吗？下面我们就来模仿伏打试验。 【学生实验】 用砂纸擦亮表面的锌板和银板多个相间排列，每个金属板中间夹入多层卫生纸，将食盐水滴入卫生纸中使其浸透。再用电流计连接炼最外金属板的外侧，观察电流计指针。 【讲授】通过模仿伏打电堆我们感知到一种奇特的现象。为什么锌板和银板间隔浸透盐水的绒布或纸片会产生电流？这就是我们今天要学习的内容： 【板书】2.2.1 化学能转化为电能 【对比实验】下面我们所个对比试验 实验1 实验2 【学生动手实验】 结论电流计指针偏转。 【回答1】铁片溶解，并有大量气泡产生；铜片上无反应发生 【回答2】铁能与稀硫酸发生置换反应，而铜不能，因为铜不如氢活泼。 【实验探究与讨论、记录】 【回答3】铁片溶解，产生氢气的速率明显比实验1减少，但铜片上有大量气泡产生 【回答4】 铁能跟稀硫酸发生置换反应，减少原因不明；铜片上 【对比实验探究】 请组长将本组成员分为两组，进行如下实验并认真观察、记录实验现象，实验完后派代表向大家汇报。 【指导】实验1：将一铁片和一铜片平行插入稀硫酸中，观察两金属片上发生的实验现象并做好记录。 【提问1】实验1中观察到哪些现象？ 【提问2】同学们观察仔细全面，为什么铁片上有气体产生，而铜片上就没有呢？ 【副板书】Fe+2H==Fe2+H2 【指导】实验2：将一铁片和一铜片用导线连接后平行插入稀硫酸中，观察两金属片上发生的实验现象并做好记录。 【提问3】实验2中观察到哪些现象，与实验1有什么不同？ 通过实验对比，发现没用导线连接前铜片上没有氢气产生，而连通后，铜片上就有氢气产生。由这一矛盾现象就引发出后面的系列问题。 用问题引导实验设计，用实验探究方法解决问题，培养实验设计、实验探究能力和解决问题能力。 - 3 -
【提问4】为什么铁片上气体减少，而铜片上产生大量气体呢？铜能与硫酸反应吗？不能那为什么有氢气产生呢？ 【检验实验】实验3：取少量反应后的硫酸溶液在滴盘上，分别两种硫酸溶液中滴入赤血盐钾溶液和少量氨水。 【点评】因为铁能与反应生成蓝色的化合物，所以赤血盐钾溶液生成蓝色沉淀，说明铁与2+硫酸反应生成了Fe，而加氨水没有反应说明了2+溶液中没有Cu生成。由此可见实验2与实验1的反应结果一致。 【提问5】通过实验探究，你们观察到哪些现象，得出什么结论？ 【提问6】既然溶液中无铜离子存在，那么铜片上的氢气是怎样生成的？请讨论后回答？ 【提问7】有没有办法验证这一猜想？ 请设计实验，并向大家汇报。（提示：电子定向移动可形成电流） 【演示实验】如何用电流表来测量电路里有无电流呢？请观察老师是怎样把电流计串联到电路中，然后进行试验的„ 产生大量气体，原因不明。 猜想：连接导线后，铁片、铜片都跟稀硫酸发生了置换反应。 【回答5】学生发现加入赤血盐钾溶液有蓝色沉淀，而加入少量氨水没有变化。 【听讲、记录、理解】 +【回答6】H要从铜片上获得电子才能产生H2，铜片上的电子是从哪里来的？我们猜想是不是从铁片上传来的？ 【回答7】用电流表来检查电路里有无电流产生。 【观察与实验探究】 【提问8】你们观察到什么现象，得出什么结 论？ 【回答8】电流计指针发生了偏【过渡】在上面的系列实验与探究过程中，我们转，表明有电流通过，证明铁片发现用一段导线将铁片和铜片连接起来再平行是负极，铜片是正极，电子是从插入稀硫酸溶液中，导线上就有了电子流动，这铁片流到铜片上的。 是什么原因呢？下面就此问题做一简要的分析。 【板书】二、原电池的原理 【讲解】这是由于铁和铜的金属活动性不同引起 的，铁比铜容易失去电子，用导线把铁片和铜片 连通后，再平行插入稀硫酸中，浸入溶液中的铁 片表面就有铁原子失去电子被氧化成Fe2+离子 明确学习目标 培养理解能力，顺利突破原电池原理 - 4 -
进入溶液，电子由铁片通过导线流向铜片，溶液【听讲、记录、理解】 中的H+在浸没于溶液中的铜片表面得到电子被 还原成氢原子，再结合成氢分子从铜片上逸出。 这一变化的过程可以表示如下: 【板书】 负极铁片：Fe-2e==Fe2+ （被氧化） 正极铜片：2H+2e==H2 (被还原) 总反应的离子方程式为： Fe+2H==Fe2+H2 化学上把这种由化学能直接转变为电能的装 置叫做原电池。 【过渡】化学能可以直接转化为电能，那么怎样 的装置才能实现这个转化，是不是所有的化学能 都可以直接转化为电能呢？对此，我们进行下面 的探究。 【板书】三、原电池的构成条件 【实验指导1】用两只小烧杯，分别盛半烧杯蒸【实验探究与讨论、记录】 馏水和稀硫酸，再按刚才老师串联电流计方法， 用导线分别连接好电流计和两块铝片、两块铜 片、一块锌片和一块铜片。进行如下实验：分别 试验、观察这三组金属片平行插入蒸馏水、稀硫 酸中发生的现象，作好记录。 【提问10】通过探究，你们得出什么结论？ 【回答10】（1）三组金属片在蒸 馏水中都无电流流动，因为没有 氧化还原反应反生，不能构成电 池。（2）将两块相同的金属平行 插入稀硫酸中，无论有无反应发 生，都无电流产生，不能构成电【归纳与板书】原电池的构成条件 池；（3）两块活泼性不同的金属 （1）两块活泼性不同的金属 必须在溶液中有导电性物质的（2）有电解质溶液 条件下才能构成原电池。 （3）形成封闭回路（电路） 【听讲、记录、理解】 （4）有自发的氧化还原反应 【动画演示】观看铁铜原电池模拟动画 【实验指导2】根据以上原电池的构成条件，请【观看、回顾、理解】 用烧杯、锌片、铜片、碳棒、导线、电流计、小【实验探究】 灯泡、果汁、食盐水、硫酸铜溶液、酒精溶液、 水果等设计电池装置，并画出装置简图。 【组织成果展示与评价】略 【讨论交流、展示电池装置】 【总结与板书】 1、原电池的构成条件：
探索原电池的构成条件，为培养新知应用能力铺垫 将微观宏观化，生动形象 培养知识与技能应用能力，检验教学和学习效果 - 5 -
总 结 前提：有自发的氧化还原反应 电极：两个活泼性不同的电极 一液：电解质溶液 一回路：闭合回路 2、正负极判断： 负极：电子流出的一极，发生氧化反应 正极：电子流入的一极，发生还原反应 3. 电极反应方程式： 2+负极(铁）：Fe - 2e- = Fe（氧化反应） +正极(铜)：2H +2e- = H2↑（还原反应） +2+总反应：Fe + 2H = Fe +H2↑ 【讨论交流、归分析纳、得出结论】 培养归纳总结的能力 练 一 练 【练习】 【练习】 1. 判断下列哪些装置可以构成原电池，若能，请标出正负极并写出各电极反应方程式。 2. 请同学们回家利用生活用品自己组装不同的原电池。 强化巩固 加深理解 拓展应用 结 课 【解疑与激励】通过学习，你对伏打用双手触摸金属两端时感到了强烈的电流刺激的原因能做出正确的解释吗？也许你还以为关于电池的知识仅如此简单，那你知道的就太少了，之后我们还将在选修4中继续探究原电池的相关知识。 6、 板书设计
2.2.1 化学能转化为电能
一、概念：将化学能直接转化为电能的装置。 二、原电池的原理：
较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属（正极），溶液中的氧化性物质获得电子发生还原反应。 三、构成条件：
前提：有自发的氧化还原反应 两极：两个活泼性不同的电极 一液：电解质溶液 一回路：形成闭合回路 四、电极判断：
负极：电子流出的一极，发生氧化反应。 正极：电子流入的一极，发生还原反应。 五、电极反应方程式：
【思考、感悟】 激励学习 - 6 -
负极(铁): Fe - 2e- = Fe（氧化反应）
+
正极(铜)：2H +2e- = H2↑ （还原反应）
+2+
总反应：Fe + 2H = Fe + H2↑
2+
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