化学能转化为电能

【教学目标】

   1.知识与技能

(1)理解原电池原理和形成条件。

(2)通过学生设计完成原电池形成条件的实验,学习实验研究的方法。

2.过程与方法

(1)通过学生经历假设与猜想、设计方案、进行实验、总结解释实验现象、得出结论、应用结论解决问题的过程，逐步探究出原电池的原理和构成条件，并学习科学探究的方法，提高学生的科学探究能力。

(2)通过小组活动提高学生与他人交流、合作的能力。

3.情感态度与价值观

(1)通过本课的学习，发展学生学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，通过化学史的介绍，使学生理解科学探究的艰辛。

(2)培养学生勤于思考、探索求实的科学态度。

【教学难点】

原电池的原理和形成的条件

【教学难点】

原电池的原理，用已学过的有关知识探究化学能转变为电能的条件和装置

【教学方法】

实验探究式、讨论式。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。

【教学手段】

思考与交流,实验探究,多媒体辅助教学

【教具准备】

多媒体、稀硫酸、铜片、锌片、铁片、石墨棒、乙醇、干电池、西红柿、导线、电流表、烧杯。

【教学思路】

【教学过程】

〖创设情景〗引导学生阅读教材P34，分析火力发电体系中的各种要素。

1.电力在当今社会的应用和作用。

2.我国目前和未来发电总量构成。

3.火力发电的原理分析。

火电是通过化石燃料的燃烧，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为水蒸气以推动蒸气轮机，然后带动发电机发电。燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转换过程：

4.火力发电利与弊分析。

5.燃烧的氧化还原反应本质。

〖建立新思路〗能否将化学能直接转化为电能？

提出新的研究任务：研究“化学能直接转化为电能”的原理

〖实验探究〗（引导学生观察、描述实验现象、思考本质原因）

1.Cu-Zn原电池实验：

① Cu、Zn分别插入稀硫酸中。     ② Cu、Zn同时插入稀硫酸中，但不接触。

③ 将Cu、Zn用导线连接起来。    ④ 在Cu、Zn导线之间接电流表。

⑤ 将Cu、Zn导线互换再接电流表。

⑥ 用干电池来验证电流表指针偏向与电源正极的关系。

2. Zn-Zn与稀硫酸进行实验。            3. Cu-石墨与稀硫酸进行实验。

4. Zn-石墨与稀硫酸进行实验。           5. Fe-Zn与稀硫酸进行实验。

6. Cu-Zn与乙醇进行实验。              7. Cu-Zn与一个西红柿进行实验。

8. Cu-Zn与两个西红柿进行实验

〖现象分析〗① 两极材料不同的各种现象。② 不同溶液的各种现象。③ 电极在同一容器和不同容器中的现象。使用化学用语化将上述各种成功转化实验中的反应，用电极反应式和总化学方程式的形式呈现出来。

〖分析总结〗形成原电池的概念，教学生学会书写电极反应方程式。

抽象出原电池工作的本质，正负极判断的方法，电子的流向问题。

〖学生活动〗下列装置能形成电池产生电流的是（　　）

〖学生活动〗（1）—（7）中能形成原电池的是            。

〖学生活动〗请写出识别出的原电池的电池表达式、电极反应方程式和总反应方程式。

〖探究活动〗原电池的设计:对照原电池的形成条件来推理分析设计原电池的方法。

探究策略：给学生陈述自己观点的机会，完成感性认识到理性认识的转变，弄清楚：

① 电极材料的选择，名称、功能、发生的反应、工作一段时间后的质量变化等。
② 电解质溶液的选择，功能、质量变化等。
③ 整个装置怎样形成闭合电路？

   设计过程：边设计边分析。

1.基本步骤和原理:

(1)必须是自发进行的氧化还原反应(且是放热反应)才可能设计成原电池

       C+CO₂＝2CO    (No)      Cu+2FeCl₃＝CuCl₂+2FeCl₂    (Yes)

(2)将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应:

      负极:    Cu-2e^-＝Cu²⁺             氧化反应   失电子

      正极:    2Fe³⁺+2e^-＝2Fe²⁺    还原反应   得电子

(3)选择两个合适的电极材料:

      负极:  一般使用还原剂或将还原剂附着在负极材料上;

      正极:  选择一个与负极相比不活泼的材料作正极材料。

(4)选择合适的电解质溶液: 最好就是含有氧化剂的水溶液

(5)用导线将两电极连接起来插入电解质溶液中形成闭合回路.(如图)

〖学生活动〗利用Cu+4HNO₃(浓)=Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O设计原电池.

〖内容拓展〗 “原电池中两电极流经的电子物质的量守恒”在计算题中的应用

例题:在Cu-Zn原电池中,浓度为0.125mol/L的H₂SO₄溶液200mL，若工作一段时间后，从装置中共收集到0.168L气体，求通过导线的电子的物质的量和溶液中H⁺的物质的量浓度。（溶液体积变化忽略不计）。

解：根据电极反应，负极：Zn -2e^-＝Zn ²⁺ ，正极：2H⁺+2e^-＝ H₂↑，得：

2H⁺————2e^-————H₂↑

2mol      2mol      22.4L

 X         y        0.168L

解得:x＝0.015mol,y＝0.015mol.则n(e^-)＝0.015mol.

C(H⁺)＝ (0.125mol/L×0.2L－0.015mol)÷0.2L＝0.175mol/L.

〖结论〗任何一个原电池在工作时，流经两极的电子的物质的量守恒。

（讲解原电池原理应用的时候，仍侧重于对原理的分析，引导书写电极反应方程式

【课堂练习】

请你当医生：格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女,当她在开怀大笑的时候，人们才可以发现她一口整齐而洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的—这是格林太太富有的标志；另一颗是不锈钢做的—这是一次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是，打从车祸以后，格林太太经常头痛，夜间失眠，心情烦躁……你能为格林太太开一个药方吗？

【课后作业】

1.解决问题：了解一个真正的电池，看看哪些地方运用到今天大家的研究成果。

2.搜集关于废旧电池中存在的物质，废旧电池随便丢弃会对环境造成哪些不良影响？

【板书设计】

 化学能转化为电能

一、原电池定义：化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。

二、原电池的原理

                  负极：较活泼的金属

三、构成原电池的条件   

    （“二极一液成回路”）  2、电极需要插进电解质溶液中  3、必须形成闭合回路

【教学反思】

1.探究性学习的开展或者说在课堂教学中引入探究模式，势必会摈弃传统教学课堂知识点容量大等优点，但对学生科学素养的培养非常有益，使我们的学生学会了学习，也初步地掌握了科学研究的方法，而且从课堂练习反馈的效果来看学生对知识的理解是深刻的，更重要的是学生对知识形成的过程的认识也是清晰的。同时，学生经历知识发生、发展和形成结论，从而经过丰富、生动的思考探索过程中通过感受、领悟而获得积极的情趣和愉悦的情感体验，从而使师生双方达到相互交流、相互沟通、相互启发、相互补充，实现共同发展的过程。通过学生思考、体验这些心理过程，发展与提升学生的情感、态度、价值观，使教学过程变成了学生人格健全和全面发展的体验过程。

2.新课程改革势在必行，推广探究型课是必然趋势，但探究型课在时间方面和对学生驾驭方面的确比较难掌握，使教师的组织能力显得尤为重要。教师只有精心设计教学活动的各个环节，如实验的准备与操作程序、学生小组的分工合作、对学生提问和指导的时机和方式等等，给予学生充分的合理的指导，以保证学生的探究活动能井然有序地进行，这样就可以节省时间，提高课堂效益。

3.如何把握“探究程度”与“知识点落实”两全齐美的度？教师引导探究的最佳时机是什么时候？在探究学习中，教师的作用主要体现为确立教学目标，创设教学情境，引导学生对探究活动的兴趣，对学生的自主活动给以必要的支持和帮助，以伙伴身份参与学生的实验、推理、分享、交流等一系列活动，必要时要分层次地给学生以指导，对于一些学生探究实验进行速度快的可以适当地鼓励再进行更多的探究，以获得更多的感性材料。要将教材作为教学活动的载体和媒介之一，要从“施工图纸”式的教案向“探究”式的教学设计转变，要从知识性的备课向发展性的教学设计转变。比如在实验教学中，可将实验“观看”改为实验“观察”，验证性实验改为探索性实验，演示性实验改为学生分组实验，课内实验改为课外实验，封闭的实验室管理改为开放式管理，变实验知识为探究能力等多种教学处理方法。同时对学生情况的掌握也是必要的，这样我们可以主动调整引导策略。

4.为了更好地开展探究性学习活动，除了课堂这一阵地外，我信还利用课外时间开展研究性学习。研究性学习的开展要更多的结合教材这一载体，更多地结合生活实际。如我们为了使学生能从本质上理解金属材料的电化学腐蚀形成的原因，我们提出了任务情境，即实际问题情境：

A.假如你是桥梁工程师,你将要在里运河上建一座铁桥,你将如何考虑防锈问题?你除了考虑防锈外,还应该考虑什么?引导学生能从科学、技术、社会、经济多角度综合的去分析问题和解决问题。

B.园内金属腐蚀现状?同时引出下列研究性课题:

①燃烧电池的工作原理；②越王勾践的宝剑不锈之谜；③如何修复自由女神像?

总之,学生学习方式的改变关键在于教师要创设适当的学习环境,提供一个基于真实情境的、鼓励学生独立探究和合作的探究性化学学习环境,在学生需要帮助的时候提供“脚手架”,改变学生的认知加工策略,使学生能积极、主动地建构化学知识。