原電池原理的教學設計

原電池原理的教學設計

　　作為一名教師，有必要進行細致的教學設計準備工作，教學設計要遵循教學過程的基本規(guī)律，選擇教學目標，以解決教什么的問題。教學設計要怎么寫呢？以下是小編精心整理的原電池原理的教學設計，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。

　　教學目標：

　　一、知識與技能：

　　1、了解原電池的工作原理，原電池的構成條件并能設計簡單的原電池。

　　2、理解原電池的本質和原電池的正負極與氧化還原反應的關系。

　　二、過程與方法

　　1、通過對比實驗的探究認識到原電池在化學能轉變?yōu)殡娔苓^程中所起到的作用。

　　2、通過探究實驗，分析并歸納出形成原電池的條件。

　　3、通過多媒體動畫分析原電池中微觀粒子的移動，深入理解原電池的本質。

　　三、情感態(tài)度與價值觀

　　1、學會通過對比的方法來處理實驗結果，由具體的實驗現(xiàn)象描述逐漸形成抽象概括。

　　2、認識到科學對人類產(chǎn)生的影響是多方面的，要有辯證看待事物的眼光。

　　3、認識到個體與群體是密切相關的，從而形成“環(huán)保從我做起”的意識。

　　教學重難點：

　　1、本節(jié)教學重點：初步認識原電池概念、原理、組成及應用。

　　2、本節(jié)教學難點：通過對原電池實驗的探究，引導學生從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質以及這種轉化的綜合利用價值。

　　學情分析：

　　學生在必修1中已經(jīng)學習了氧化還原反應，對氧化還原反應的特征——“反應中有電子的得失”有較好的.認識。并掌握了氧化反應、還原反應與電子得失（化合價升降）的聯(lián)系。這將有助于學習者理解并掌握原電池的本質——氧化還原反應，以及原電池正負極與電極得失電子的關系。

　　教材分析：

　　本節(jié)課講授的是《化學—必修二》中第二章第二節(jié)——化學能與電能。在高中化學中關于原電池的內(nèi)容有兩部分，分別是必修二第二章第二節(jié)（化學能與電能）以及選修四第四章第一節(jié)（原電池）。本節(jié)課作為必修內(nèi)容中的一部分，在知識的深度上偏低，要符合所有學習者的學習情況；在廣度上要有一定的拓展，使得學習者能夠有一個較為開闊的學習視野；而在學習知識上要把握好基礎知識的框架，為部分學習者的后續(xù)學習奠定基礎。

　　教學過程：

　　【引入】同學們好，你們看這是什么？（展示手電筒、手機、MP3等電器。）

　　【學生回答】電筒、手機、MP3。

　　【引導】這些電器的工作需要什么樣的能源？從哪里獲得？

　　【學生回答】電能，電池。

　　【引導】那么電池如何能產(chǎn)生電能呢？要解決這個問題我們先回顧一下上節(jié)課所學的知識，各種形式能量之間可以相互轉化，比如化學反應中化學能可以轉化為熱能。那么電能可以由什么能量轉化來，你們了解哪些發(fā)電方式吧？

　　【學生回答】有火力發(fā)電、水力發(fā)電、風力發(fā)電、核能發(fā)電等。

　　【講述】閱讀教材40頁圖2—7、2—8及第二段了解我國發(fā)電方式和發(fā)電總量構成，以及火力發(fā)電過程中的能量轉化。

　　【分組討論】我國發(fā)電總量構成說明什么問題？火力發(fā)電過程中涉及哪些形式的能量轉化？分析火力發(fā)電的缺點？

　　【學生回答】以火力發(fā)電為主，火力發(fā)電就是通過化石燃料燃燒，使化學能轉變成為熱能，加熱水使之汽化為水蒸汽以推動蒸汽輪機，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。即存在化學能→熱能→機械能→電能幾種能量的轉化。

　　缺點包括：煤是不可再生能源、煤燃燒對環(huán)境的污染大、火力發(fā)電能量轉化過程多，能量損耗多能量利用率低。

　　【引導】從上面討論可知火力發(fā)電事實上將化學能最終轉化為了電能，只不過所需的能量轉化過程多，能量利用率低。那么我們能不能找到一種直接將化學能轉化為電能的方法呢？

　　我們再來分析一下火力發(fā)電過程中的能量轉化過程。

　　化學能→熱能→機械能→電能

　　大家覺得這一系列的能量轉化過程中最重要的一步是哪一步？為什么？

　　【學生回答】化石燃料的燃燒即化學能→熱能因為只有將化學能以熱能。

　　形式釋放出去后才可能實現(xiàn)后續(xù)過程中的能量形式轉化。

　　【引導】非常正確，由此我們可以看出在火力發(fā)電中，化石燃料的燃燒（發(fā)生氧化還原反應）是使化學能轉化為電能的關鍵。那么誰能告訴我氧化還原反應的本質是什么？

　　【學生回答】還原劑和氧化劑之間存在電子的轉移。

　　【引導】對！因此電子轉移的結果是引起物質化學鍵重新組合，同時將化學能以熱能釋放。那么如果我們能將氧化還原反應中的化學能直接以電能形式釋放，是否就可以實現(xiàn)化學能直接轉化為電能呢？

　　下面請同學們完成以下幾個探究實驗，并討論完成相關實驗報告。

　　【學生分組實驗】

　　實驗一取60mL稀硫酸置于200mL燒杯中，用pH試紙。

　　測定其pH值。然后將一塊鋅片插入稀硫酸中，觀察實驗現(xiàn)象。

　　一段時間后再測溶液的pH值，并用手觸摸燒杯外壁。

　　【學生總結】

　　Zn片逐漸溶解，Zn片表面有氣泡產(chǎn)生，溶液的。

　　pH值增大，燒杯外壁有一定溫度。

　　結論：Zn與稀H2SO4發(fā)生了化學反應。

　　【引導】請同學們思考并討論幾個問題：

　�、俑鶕�(jù)相關實驗現(xiàn)象，寫出反應方程式。

　�、诜磻�過程中有無電子轉移，如果有，分析誰得電子，誰失電子？

　　③反應過程中的能量轉化形式如何？

　　【討論并總結】pH值增大即說明溶液中的c（H+）減小，H+。

　　數(shù)目減少，有氣泡產(chǎn)生。因此反應為：

　　Zn+H2SO4  ZnSO4+H2↑。

　　Zn–2e—  Zn2+發(fā)生氧化反應。

　　2H+2e  H2↑發(fā)生還原反應。

　　化學能轉化為熱能。

　　實驗二另取60mL稀硫酸置于200mL燒杯中，用pH試紙+—Zn稀H2SO4Cu稀H2SO4。

　　測定其pH值。然后將一塊銅片插入稀硫酸中，觀察實驗現(xiàn)象。

　　一段時間后再測溶液的pH值，并用手觸摸燒杯外壁。

　　【學生總結】

　　無明顯現(xiàn)象，溶液的pH不變，燒杯外壁無溫度變化。此過程中未發(fā)生反應，實驗三另取60mL稀硫酸置于200mL燒杯中，用pH試紙。

　　測定其pH值。然后將一塊鋅片和一塊銅片同時插入稀硫酸中，觀察實驗現(xiàn)象。一段時間后再測溶液的pH值。

　　【學生總結】

　　同實驗一Zn片逐漸溶解，Zn片表面有氣泡產(chǎn)生，溶液的pH值增大，燒杯外壁有一定溫度。Cu片無明顯現(xiàn)象。

　　結論：Zn與稀H2SO4發(fā)生了化學反應。

　　Cu與稀H2SO4不發(fā)生化學反應。實驗四另取60mL稀硫酸置于200mL燒杯中，用pH試紙測定其pH值。然后將一塊鋅片和一塊銅片；同時插入稀硫酸中，用導線連接，并在導線中間連接一個電流計。觀察實驗現(xiàn)象。

　　【學生總結】

　　Zn片逐漸溶解，Cu片不溶解，Cu片表面有氣泡產(chǎn)生，溶液的pH值增大，電流表的指針發(fā)生偏轉。

　　【引導】這里出現(xiàn)了兩個比較特殊的現(xiàn)象，其一

　　Cu片表面有氣泡產(chǎn)生，其二電流表的指針發(fā)生了偏轉。請同學們結合實驗一的現(xiàn)象和結論分析為什么Cu片表面有氣泡產(chǎn)生，電流表的指針偏轉說明什么？并思考該過程中得、失電子的物質是什么？寫出相關化學反應。

　　【討論并總結】

　　1、Zn片逐漸溶解，Cu片不溶解，說明失電子的還是Zn片，Cu片并未失電子。

　　2、Cu片表面有氣泡產(chǎn)生，溶液的pH值增大，說明該氣泡仍然是H2，只不過氫ZnCu稀H2SO4離子是在銅片上獲得電子，而不是在鋅片上獲得電子。

　　3、發(fā)生的化學反應還是Zn+H2SO4  ZnSO4+H2↑

　　4、電流表的指針偏轉說明有電流產(chǎn)生，該過程獲得了電流，即實現(xiàn)了化學能轉化為電能。

　　【引導】通過同學們的討論，我們確定了在實驗四中實現(xiàn)了化學能轉化為電能，在此過程中發(fā)生的化學反應和實驗一相同，因此我們有必要分析一下為什么同一個化學反應經(jīng)過不同的實驗裝置設計實現(xiàn)了化學能轉化為了兩種不同形式的能量（熱能、電能）。這種實驗裝置的設計有什么特殊之處？

　　思考這樣幾個問題：

　　①為什么失去電子的是Zn片，而不是Cu片？

　�、趯Ρ葘嶒炓缓蛯嶒炈牡檬щ娮拥奈恢貌顒e？

　　③Cu片并未失電子，而氫離子是在銅片上獲得電子，那么Cu片上的電子是從什么地方來的？

　　【討論并總結】

　　1、Zn和Cu的金屬活潑性不一樣，Zn比Cu的失電子能力強。

　　2、實驗一中得失電子的位置均在Zn片表面，而實驗四中失電子的位置在Zn片表面（發(fā)生氧化反應），得電子的位置在Cu片（發(fā)生還原反應）。

　　3、Cu片上的電子來自于Zn片，電子經(jīng)導線從Zn片流向Cu片從而獲得電流。

　　【歸納】從同學們的討論可知，只要具有類似實驗四這種把一個氧化還原反應拆分為氧化反應和還原反應使之在不同區(qū)域進行，并通過導線傳遞氧化還原反應中的轉移電子的實驗裝置就能實現(xiàn)化學能直接轉化為電能。因此我們把這種將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。另外，根據(jù)物理學知識我們知道電流（正電荷）由正極流向負極，那么電子（負電荷）就應該從負極流向正極，因此我們可以規(guī)定實驗四中的鋅片作為負極，銅片作為正極。它們發(fā)生的反應稱為電極反應。

　　【繼續(xù)探究】

　　現(xiàn)在我給大家一些材料，各小組可以自己設計原電池，然后匯報設計結果與心得。

　�。ú牧希簩Ь�、炭棒、鐵片若干、銅片若干、燒杯、稀硫酸、檢流計、蔗糖溶液、硫酸銅溶液。）

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