高中化学_化学能与电能的转化教学设计学情分析教材分析课后反思

化学能与电能(第二课时)教学设计

学习目标:

1.知识与技能：了解原电池的形成原理, 掌握原电池的形成条件; 学会判断原电池的正,负极以及两极上的氧化还原反应.

2.过程与方法：通过实验探究化学能转化为电能的装置，培养学生主动探索科学规律的精神。

3.情感、态度与价值观：培养学生主动参与意识。经历探究过程，提高学生的创新思维能力，勇于探索问题的本质特征，体验科学过程学习重点：初步认识原电池概念、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的角度理解化学能向电能转化的本质。

教学方法:

1、实验探究法——通过实验、分析、讨论、总结应用等过程，

诱导学生观察、思考、推理、探究;

2、教学中以教师为主导，学生为主体，教材为主线，思维为中心；

3、利用计算机软件（CAI）,化微观、抽象为具体、直观、形象。教学过程:

复习回顾：

1,请完成下面面反应方程式，用双箭桥标出电子转移的方向和数目，指出氧化剂和还原剂，并写出离子方程式。

Zn + HCl ==

思考: 1.电子的定向移动形成电流，我们能否在氧化剂与还原剂之间架设桥梁，将电子移动过程中产生的电流利用起来？

实验探究：1请完成下面实验并注意观察分析：

实验一:⑴将Zn片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？

⑵将Cu片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？

⑶将一Zn片和Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？

⑷把一块Zn片和Cu片分别放入H2SO4溶液中, 并将铜片和锌片重叠1/3,观察实验现象并记录.

问题探究

讨论：为什么两条接触后会在铜条表面产生大量气泡而不是在锌条的表面产生？既然铜片上产生了气体(H2)，哪么H+得到的电子是铜失去的还是锌失去的？

猜想与假设：(1)

(2)

(3)

思考与交流

如何验证你的假设是否成立？请设计出你的实验案。

方案一：

方案二：

方案三:

实验二. 1，观察实验一（2）中溶液的颜色额有无变化。2，（4)：将Zn片,Cu片用一导线连接导线间接一电流计再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？

将实验一(1)中的盐酸换成1mol/L的盐酸，并将锌条和铜条用导线

与灵敏电流计相联。现象：1,____________________________

__2,______________________________________________________

__。

讨论与交流：1，你的猜想是否正确？

2．根据物理学上已学的电流知识确定实验二装置（原电池）的正负

极。

3．请写出正负极上发生的反应，并指出哪极上发生的是氧化反应，哪极上发生的是还原反应（可参考课本41页）。

4，请将正负极上的反应相加，看看想加结果与第一部分中哪个式子相同？结合第一部分你有什么想法？

小结归纳：1，原电池的形成原理（请用一句话总结）：

2，原电池形成的条件：

（1）

（2）

（3）

3，原电池正负极的判定：

课堂练习：1，下列各装置哪些形成了原电池，哪些不能形成原电池？

2，请完成课本44页习题1

作业：市教研室学案27-28页“学海导航”及“典题尝试”。

学生学习情况分析

学生已经学习了金属的性质、电解质溶液及氧化还原反应等有关知识；在能力上，已经初步具备了观察能力、实验能力、思维能力；在生活中对电池也有所了解。学生喜欢通过实验探究化学反应的实质，由实验现象推测反应原理，所以采用分组实验探究、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。在实验→观察→讨论→推测→验证的过程中，学习和理解原电池的概念、原理和构成条件。通过本节课的学习，使学生养成善于观察、勤于思考的习惯，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。

效果分析

本节课从学生熟悉的锌与稀硫酸反应到锌铜接触与稀硫酸反应中问题的提出，一开始就抓住了学生的思维，使全体学生积极参与到实验探究中去，在实验→观察→讨论→推测→验证的过程中，学习和理解原电池的概念、原理和构成条件。整个课程条理清析，层层推进很顺利的达成了学习目标。课堂效果优良。

教材分析

这是学生第一次接触到电化学的知识，而在现代社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识，而化学反应与电能之间有什么关系，在本章可以得到解答，从而对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。教材从能量转化角度和实验探究来发现和认识这种实现化学能转化为电能的装置──原电池装置，再通过“科学探究”进一步挖掘原电池原理和组成条件。教材紧密联系生活实际，以激发学生学习化学兴趣，更重要的是启发学生运用已学化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。

达标练习

一、原电池的形成与判定

1．一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是()

C Cu Zn CuSO4

D Zn Fe CuCl2

答案C

解析由总反应式知，Zn被氧化作原电池的负极，符合条件的有B、C两项，电解质溶液中Cu2＋＋2e－===Cu，B选项中是2H＋＋2e－===H2↑，故应选C。

2．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是()

答案D

解析A项，Cu作负极；B项，Cu作负极；C项，不能形成原电池。

3．下列有关原电池的叙述中正确的是()

A．把电能转变为化学能的装置

B．活泼金属作正极，不活泼金属或非金属作负极

C．外电路中电子从负极流向正极

D．正极发生氧化反应

答案C

二、原电池正极和负极的判定

4. 右图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是()

A．锌片逐渐溶解

B．烧杯中溶液逐渐呈蓝色

C．电子由铜片通过导线流向锌片

D．Zn为正极，Cu为负极

答案A

解析在该原电池中，Zn作负极，Zn溶解并失e－，在外电路中e－由Zn→Cu，在Cu电极

表面，H＋得e－生成H2，故Cu并没有参加任何反应，故A选项正确，B、C选项错误；锌的活动性大于铜，锌为负极、Cu为正极，D选项错误。

5. 如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是()

A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸

B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液

C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸

D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液

答案C

解析Fe、C形成的原电池中，负极铁失去电子，变成亚铁离子，由于a极上有大量气泡产生，所以正极(C)反应：2H＋＋2e－===H2↑，a为正极，是碳棒；b为负极，是铁片；电解质溶液为硫酸。

6. 如右图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的()

A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸

B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸

C．A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液

D．A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液

答案D

解析A极逐渐变粗，说明A极为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出；B极逐渐变细，说明B极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。A 和B两项中的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，则A选项中A极变细，B选项中A极不变。C和D两项中的反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C选项中A极变细，D 选项中A极变粗。

三、原电池的应用

7．在实验室制取氢气时，最好的方法是()

A．纯锌与稀硫酸反应

B．纯锌与浓硫酸反应

C．纯锌与稀盐酸反应

D．粗锌(含铜、银)与稀硫酸反应

答案D

解析含有铜或银的锌与稀硫酸反应时，由于发生原电池反应，生成氢气的速率加快。[能力提升]

8．如图所示的装置，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。小心地往烧杯中央滴入CuSO4溶液。

(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)____。

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

________________________________________________________________________。(3)写出反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

答案(1)D(2)加入CuSO4溶液后，构成Fe－Ag原电池，铁溶解，质量减轻，Cu2＋在银圈上得电子，生成Cu沉积在其上，质量增加(3)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu

解析加入CuSO4溶液后，构成Fe－Ag原电池，Fe失电子作负极，质量减轻，Cu2＋在正极银圈上得电子，生成金属铜沉积在上面使其质量增加。

9．利用原电池原理可以探究金属的活动性。

(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片作________(填“正”或“负”)极，锌片上发生的电极反应式是________________；银片上发生的电极反应式是________________。

(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g。此时产生标准状况下氢气的体积为________ L，通过导线的电子的物质的量为________ mol。

(3)为证明铁的金属活动性比铜强，某同学设计了如下一些方案。其中能证明铁的金属活动

方案现象或产物

①将铁片置于CuSO4溶液中铁片上有亮红色物质析出

②将铁丝和铜丝分别在氯气燃烧产物分别为FeCl3和CuCl2

③将铁片和铜片分别置于稀硫酸溶液中铁片上有气泡产生，铜片上无气泡产生

④将铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯

中，并用导线连接

铁片溶解，铜片上有气泡产生

答案(1)负Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑

(2)4.480.4(3)①③④

解析(2)溶解的n(Zn)＝13 g

65 g·mol－1＝0.2 mol

负极：Zn－2e－===Zn2＋

0.2 mol 0.4 mol

正极：2H＋＋2e－=== H2↑

0.4 mol 0.4 mol

所以V(H2)＝4.48 L，

n(e－)＝0.4 mol。

10．有A、B两位学生均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序，并探究产物的有关性质，分别设计了如图所示的原电池，请完成下列问题：

(1)①负极材料：

A池________，B池________；

②电极反应式：

A池：

正极：__________________，负极：__________________________________，

B池：

正极：__________________，负极：_____________________________________________。

(2)B池总反应的离子方程式为______________________________________。

(3)写出反应的化学方程式：_________________________________________

________________________________________________________________________。

答案(1)①Mg Al②2H＋＋2e－===H2↑Mg－2e－===Mg2＋2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O

(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑

(3)A池：Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑

B池：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

11．某同学利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计了一个原电池。请填写下列空白：

(1)实验原理：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

(2)实验用品：电极(______、______)、稀硫酸、______、________、耳机(或者电流表)(填写所缺的实验用品)。

(3)实验装置如图。

(4)原电池设计及注意的问题：

①按如图所示装置连接好实验仪器，注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意：接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的)，这时可以听见耳机发生“嚓嚓嚓……”的声音。其原因是在原电池中，由化学能转化为____________，在耳机中又由__________转化为声音这种能量；

②如果将装置中的耳机改为电流表，则铁钉应该接电流表的________极，电极反应式为________________________________________________________________________，

发生了__________反应；铜钉应该接电流表的________极，电极反应式为________________，发生了________________________________________________________________________

反应。

答案(2)铁钉或铁条铜钉(其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都正确)烧杯导线

(4)①电能电能②负Fe－2e－===Fe2＋氧化正

2H＋＋2e－===H2↑还原

解析原电池是将化学能转变为电能的装置，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼材料作正极，发生还原反应。电流表正极应接原电池正极，电流表负极应接原电池负极。

[拓展探究]

12．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实

试根据上表中的实验现象回答下列问题：

(1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)是否相同(填“是”或“否”)？____________。

(2)对实验3完成下列填空：

①铝为________极，电极反应式：________________________________________；

②石墨为________极，电极反应式：________________________________________；

③电池总反应式：____________________________________________。

(3)实验4中铝作负极还是正极________，理由是____________________________________ ________________________________________________________________________。

写出铝电极的电极反应式：______________________________________________。

(4)解释实验5中电流表指针偏向铝的原因：________________________________________ ________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：________________________________________________________________________。

答案(1)否(2)①负2Al－6e－===2Al3＋②正

6H＋＋6e－===3H2↑③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

(3)负极在NaOH溶液中，活动性Al＞Mg Al－3e－＋4OH－===AlO－2＋2H2O

(4)Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中活动性Zn＞

Al，Al是原电池的正极

(5)①另一个电极材料的活动性；②电解质溶液

解析在这样的原电池中，相对较活泼的金属材料作负极。在稀盐酸中的活动性Mg＞Al、

Al＞Cu。由实验1和2可知，原电池中电流表指针是偏向正极。在实验3中电流表指针偏

向石墨，由上述规律可知，Al是负极，石墨是正极。化学反应是Al失去电子被氧化为Al3

＋，盐酸中的H＋得到电子被还原为H2。在NaOH溶液中活动性Al＞Mg，则Al是负极，Mg

是正极。Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中活动性Zn＞Al，

Zn是负极，Al是正极，所以在实验5中电流表指针偏向铝。

教学反思

原电池是把电能转化为化学能的一种装置，也是化学与能源相联系的很关键的内容，这

些知识不但能让学生大开眼界，而且还能为环境、能源与可持续发展提供良好的教学内

涵

这堂课的亮点有两个：一是在整体设计时能够前后呼应，紧紧围绕所创设的情境展开，通过实验探究让学生逐歩掌握发现问题—根据问题猜想和假设—设计实验验证猜想和

假设—分析实验结果—得出解决问题的结论的学习方法；二是让课堂成为学生自主学习、自主探究、自主归纳总结的环境。

在学生动手实验环节没有强调注意事项，由于分组过少造成部分学生作壁上观的现象，在围绕概念模型教学原理而言，这堂课的教学实施仍有很多不足之处。

课标分析

新课标对本节课的要求是：“注重从生活经验和已有知识出发，联系日常生活中常见的

各种电池，通过对实验现象的观察和分析，帮助学生更好地理解和掌握本节知识。”本

节课内容的理论性比较强，涉及的化学原理与学生的生活经验有一定的联系。通过动手

探究原电池的反应原理及构造，运用已有的知识认识和理解本节核心知识，使学生的知

识结构得到重建，并让学生感受到从理论到实践的应用及化学与生活的紧密联系。