1、化学能转化为电能教学设计 厦门大学附属实验中学 魏斌 一、设计意图 本节知识是苏教版化 学 必修 2专题三化学反应与能量变化第三单元化学能与电能的转化中“化学能转化为电能”一节。教材把化学能与电能转化联系起来，让学生认识到能源科学的发展与化学科学的发展息息相关。学生在学习本节内容之前已经掌握氧化还原反应的本质及化学反应中存在的能量的转化，这为学习本节内容奠定了重要的知识基础。我所在的学校是厦大附中，学生的思维普遍活跃，想法大胆又创新，具备一定的自主探究能力。 在教学中，首先利用水果电池可以使音乐芯片发声，创设 问题情境“为什么水果能产生电能”导入新课，激发学生的探究欲望。其次，对原电池工作原理
2、的学习，涉及到较多的抽象思维概念，学生理解起来较为费力。通过设计小组探究实验，引导学生在实验探究中发现问题：化学反应过程中会产生电能。再借助动画演示形象地分析原电池的工作原理，帮助学生更快更深刻地理解原电池的工作原理。并且进一步引导学生进行分组实验探究原电池的构成条件，有效地反馈学生的学习情况，从而逐步培养学生的动手实验能力和养成学生良好科学探究态度。 二、教学目标 1、 知识与技能： 通过实验探究， 知道化学能可以转化为电能； 理解原电池的工作原理和掌握原电池的构成条件； 2、过程与方法： 利用实验探究、小组交流讨论学习原电池的原理和构成条件。 3、 情感态度与价值观： 通过实验探究、小组分
3、工合作，逐步培养严谨细致的科学态度和质疑精神。 三、重点难点 【教学重点】原电池的工作原理和构成条件 【教学难点】原电池的工作原理和构成条件 四、教学方法 教法：启发法、讲授法、多媒体辅助 学法：自主学习、实验探究、小组合作相结合 五、仪器药品 仪器：点滴板、胶头滴管、烧杯、导线、电流计、砂纸、滤纸、镊子 药品：硫酸铜溶液、稀硫酸溶液、无水乙 醇、氯化铁溶液、 Zn 片、 Cu 丝、 Fe 丝、铅笔芯 六、教学过程 教学环节 创设问题情景 小组探究实验（一） 学生活动 学生 思考、 讨论、 交流 分组实验： 铜锌原电池原理 实验 1：把一块 锌片和一块铜片 分别插入 盛有稀硫酸的 点滴板空穴
4、里 。 实验 2：用导线将锌片和铜片连起来 ，同时插入 盛有稀硫酸的 点滴板空穴里 。 学生积极思考并交流讨论 学生：实验 1， 锌表面有气泡产生，铜表面无明显现象； 实验 2 中，用导线连接后，铜 片表面也有气泡冒出。 学生：这种气体可能是氢气。 学生： 锌片 质量减少，电子应该是金属锌失去的。 学生：用电流计检测。 实验 3：在实验 2 的基础上，连接一个电流计，观察指针是否偏转，偏向哪一侧？ 学生：指针偏转，偏向铜一侧。 学生：铜起到导体的作用，可以用其他的导体替换。 教师活动 打开一张音乐贺卡，音乐声响起。接着，将电池取出，音乐声停止。问：“除了将电池装回去，能使音乐声再次响起，还有其
5、他方法吗？我今天带了一个柠檬和两个导线，能让音乐再次响起吗？我们一起期待。” 【教师演示】柠檬电池让音乐贺卡再次响 起音乐。 【设问】柠檬在这里起什么作用呢 ？生活中还有哪些蔬菜水果可以做成水果电池呢？电池的工作原理又是什么呢？通过本节课的学习来揭开化学电源工作的奥秘。 接下来，请大家完成以下两组探究实验。 针对实验 2 请大家思考： 1.铜表面产生的是什么气体？如何产生的？ 2.电子从哪里来？ 3.怎样证明导线中有电子通过？ 投影： 请大家马上动手实验。 思考：在这个过程中铜没参加反应，那铜起到什么作用？能否替换？ 设计意图 通过柠檬电池让音乐贺卡发出音乐声的问题情境，以吸引学生注 意力，激
6、发学生的学习欲望。 学生通过实验探究发现问题：化学反应中会产生电能，体验自己探究知识的乐趣；更加注重实验的操作和实践能力的培养，缩短探知的时间，降低学习的难度，同时使学生进一步认识化学实验的作用，从而有限地激发学生的创造性。 活动设计 小组探究实验（二） 学生活动 学生描述电子和离子的移动方向，并分析原因。 学生思考并记录 学生小组探究实验二 指针偏向干电池正极，所以刚才的分析正确。 教师活动 该实验中电流计的指针发生偏转，说明导线中有电流通过。像这样能将化学反应中的化学能转化为电能的装置，我们称之为原电池。 【板书 】 一、原电池：将化学能转化为电能的装置。 【 ppt 演示】实验 3 的反
7、应原理微观动画图。 【设问】那么，原电池装置是如何把化学能转化为电能的呢？我们一起来分析它的工作原理。 【板书】 二、原电池的工作原理 【 ppt 演示】 工作原理： 还原氧化反应分别在正、负两极进行，还原剂 (负极 )失去电子，通过导线流向正极 ，转移给氧化剂（得电子），电子的定向移动从而产生电流。 既然是电池，那正负极如何确定呢？刚才电流计指针指向 Cu 电极，根据电子的移动方向，分析Cu 应该是正极， Zn 是负极。如果用电流计连接干电池的正负极，指针的确偏向正极，那我们的分析就正确了。那是不是这样的，我们通过小组探究实验二来验证你的猜想。 设计意图 借助 Flash动画模拟实验达到了一
8、目了然的效果，将抽象的原理形象化，让学生更加形象、生动、深刻地去认识原电池的工作原理，从而有助于培养学生的抽象思维和分析能力。 活动设计 小组探究实验（三） 问题解决 学生活动 小组探究实验三： 原电池的构成条件 归纳小结 原电池的构成条件 铁和铜，是两种活泼性不同的电极，柠檬中的柠檬酸等充当电解质溶液，金属铁可以和电解质发生氧化还原反应，形成闭合回路从而形成电流。 教师活动 要有电子的转移才能产生电流，所以要求的化学反应是氧化还原反应，那除了这个条件还需要哪些条件呢？我们继续通 过实验探究来学习。 分析装置，可以构成原电池；不能构成原电池： 负极（ Fe） : Fe-2e- =Fe2+ 正极
9、 （ C）： 2H+2e- =H2 负极 （ Al） : Al-3e- =Al3+ 正极 （ Cu）： Cu2+2e- =Cu 针对装置 要让其形成原电池可以怎么做呢？ （教师介绍盐桥，为选修学习做铺垫） 那么构成原电池需要哪些条件呢 ？ 我们一起来归纳原电池的构成条件 。 【板书】 三、组成原电池的条件 1.氧化还原反应 2.两个活泼性不同导体做电极 3.电解质溶液 4.形成闭合回路 【 思考】为什么刚才的柠檬电池可以形成电流使音乐芯片发声呢？ 设计意图 学生通过自己动手探究实验理性地分析问题、小组合作解决问题，在实验中不断地发现问题，不断解决问题，进而构建自己的知识结构，理论与实践相结合，
10、不断获得新知。 学生通过前面的实验探究三得出原电池构成的条件，解决“柠檬电池”能形成电流的原因，对原电池形成的条件加以应用，从而加深对知识的理解。 活动设计 迁移与应用 课后作业 学生活动 学生利用 提供的仪器药品设计原电池，并用实验检验： 负极（ Cu）： Cu-2e- =Cu2+ 正极 （ C） Fe3+e- =Fe2+ 1.课后查阅相关资料，结合本节课所学原电池的知识，利用生活中的废旧材料（铜线、铁线、小灯泡等）自己动手设计一个水果或者蔬菜电池。 2.完成学案 “ 化学能转化为电能 ”一节。 教师活动 【投影】 请根据以下化学反应，自己设计原电池，并画出简易装置图，写出电极反应式。 2F
11、eCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 设计意图 利用所学的原电池的工作原理及形成条件，自主完成原电池的设计。并通过小组实验来验证设计的可行性，使学生对原电池的原理和应用有更深刻的认识和体验。 对教学效果进行反馈，帮助学生巩固知识。 七、板书设计 化学能转化为电能 一、原电池 : 将化学能转化为电能的装置。 二、工作原理 负极：电子流出 /氧化反应 正极：电子流入 /还原反应 电流：外 电 路内 电 路正 极 负 极三、形成条件 氧化还原反应 两种活泼性不同的导体构成电极 电解质溶液 构成闭合回路 八、教学反思 在本 节课的学习中，学生通过三组实验探究来建构原电池工作原理、原电池正负极的判断、原电池的形成条件等知识，问题层层深入循序渐进，符合学生的认知规律。再通过教师给的 Flash 动画形象地理解了原电池的工作原理，又进行了分组实验探究原电池的构成条件，较好的掌握了本节课的重点和难点，同时也培养了学生的动手实验能力、小组分工合作能力。最后通过给定的氧化还原反应自己设计原电池并用实验验证设计方案的可行性进一步巩固了原电池的工作原理，也为下一节钢铁腐蚀的学习作了很好的铺垫。学生在整个课堂中表现出了极高的积极性和主动性，整个课堂 气氛活跃有序。不过由于本节课安排较多实验， 45分钟的时间显得有些仓促。
