《化学能转化为电能》教学设计

专题2 化学反应与能量转化

第三单元化学能与电能的转化

§2.3.1 化学能转化为电能(1课时)

教材: 苏教版必修2

江苏省沙洲中学化学教研组陈良

一．教材内容分析

《化学能转化为电能》是苏教版化学必修2中专题2化学反应与能量转化，第三单元化学能与电能的转化的第一节内容。本节的教学重点是原电池装置构成条件和工作原理，教学难点在于引导学生理解原电池装置工作原理，即氧化还原反应分别在正极发生还原反应和负极发生氧化反应，负极上失去的电子流入正极，产生电流，从而实现化学能向电能的转化。

本节的设计通过实验探究和问题探究，引导学生推导出原电池的构成和工作原理。以学生的现有的物理知识为基础，通过理论分析和实验验证，帮助学生理解原电池的构成条件。二．学生情况分析

该学习阶段的学生好奇心强，思维活跃，经过一段时间化学知识的学习，掌握了一定的化学思维方法和基本实验技能。但对实验现象的分析和实验结论的探究在处理上还有一定的欠缺，需要教师适时的引导。学生的年龄特点决定了他们对于直接的化学现象能较快的接受，而对于较抽象的概念和原理则存在理解模糊或定义不清的问题。对于《化学能转化为电能》的主要知识点中，构成原电池的工作原理，涉及到较多需要想象的抽象思维概念，学生理解起来较为费力。因此，采用实验结合理论分析的教学形式有利于学生理解相关概念。在必修1的学习中，学生已经掌握了氧化还原反应的概念及化学反应中存在能量的变化和转化，是学习本节重要的已有知识准备。

三．学习内容

1. 通过实验探究来发现问题，认识到化学能可以转化为电能；

2. 通过实验验证和理论分析，掌握原电池的工作原理和构成条件；

四．学习方式

学习过程是教师和学生的双向交流，必须坚持师生互动、互学增知的学习理念，充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用。化学作为一门以实验为基础的学科，其教学还应注重通过实验分析和验证的科学方法，让学生亲自动手去发现、分析和解决问题，推导原电池的工作原理，并总结形成原电池的条件，从而完成本节课两个知识点的教学。同时将物理学中测电流的方法与电极的确定引入到化学学习过程中。通过实验问题电池的设计，考察学生的知识掌握情况，培养学生的逆向思维能力。

五．学习过程

[板书] 化学能转化为电能

[讲述] 我们知道化学反应中，必定伴随着能量的变化，那化学能是如何转化成我们所需要的电能呢？

[ppt演示]

[讲述] 下面，我们就通过实验来探究化学能是如何转化为电能的。

[讲述] 在实验台上，有下列物品：锌片、铜片、镁片和碳棒，稀硫酸和硫酸铜溶液和几个

烧杯。此外，还有导线和电流表。首先，请大家按照幻灯片上的要求，依次完成下面的实验并观察反应现象。大家可以将稀硫酸倒入到烧杯中，大概装一半就够了。

[ppt演示] 一．发现问题

完成下列实验，将观察到的实验现象和得到的结论填写在表格中。

[学生实验] 学生动手操作，老师引导观察，并请做完实验的同学来描述一下自己观察到的现象，并做解释。

[学生回答]

实验1：锌片插入稀H2SO4后，锌片表面有气泡产生，生成无色无味的气体。这是因为锌是活泼的金属，在金属活动顺序表排在氢的前面，它能与稀H2SO4反应，置换出氢气。

铜片插入稀H2SO4后，无明显反应现象，这是因为铜是不活泼的金属，在金属活动顺序表排在氢的后面，它不能与稀H2SO4反应，置换出氢气。

实验2：锌片和铜片同时插入稀H2SO4后，锌片表面有气泡产生，而铜片表面仍然无明显反应现象。这也是和金属活动顺序表表述是一致的。

实验3：用导线连接两块金属片后，锌片表面仍有气泡产生，但同时铜片表面也有气泡冒出。

这点和我们所学的似乎有差别，不知道怎么解释。

实验4：电流表发生偏转，说明有电流产生，电流变的偏转可以分析出电流的方向。也可以根据电流表的偏转分析出电源的正极和负极。

[讲述]大家回答得都非常正确，锌是活泼金属，能与稀H2SO4反应置换出氢气。该反应的离子方程式表示如下。

[板书] Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑(氧化还原反应)

[ppt演示] 二．问题探究

[学生活动]

问题1：实验中锌片上产生的是氢气。

问题2：实验中导线相连后铜片上产生的气体成分可能是H2、SO2、H2S、O2，根据气体的气味可以知道气体不会是SO2、H2S，将气体收集起来，进行验纯实验，就可以证

明是H2。

问题3：铜片体积没有变小且溶液的颜色并没有变蓝，这表示没有铜离子形成，铜片没有溶解，说明铜片本身并没有参加反应。根据金属活动性顺序表，铜处在氢的后面，铜

不会和稀硫酸发生反应。

问题4：仔细观察一段时间，就会看到锌片表面气泡虽然减少，但是，锌片体积变小了，锌片表面的外观结构在改变，说明锌片仍然继续溶解。可以称量对比锌片反应前后的

质量关系，也可通过实验方法测定溶液中的离子存在情况，即检验Zn2+的存在。问题5：稀硫酸肯定参与了化学反应，可以通过测定反应前后的溶液的PH值。根据前面的测定产生的气体是H2，而H2中的H元素的来源只可能是硫酸中。

[学生总结]通过连接导线，该装置（实验3、4）实现了能向转化。该装置我们称为。总的反应离子方程式。

[板书] 一．原电池装置

[讲述] 两种金属同时放入稀H2SO4后，并没有改变原先的结论。但用导线连接后，我们可以看到在铜片的表面也有大量的气泡产生了，而锌片表面的气泡则减少了，这是为什么呢？而对于锌片而言不管何种情况都是表面有气泡产生，说明参与了反应，而铜片没有参加反应。那到底该装置是如何工作的呢？我们现在来分析。

[ppt演示]

基础知识准备：电池的基本构造，分为极和极。

在外电路中电流的方向，而电子运动

的方向。在内电路中电流的方向，

而电子运动的方向。在导线中传递电流的

是。

[ppt演示] 三．理论分析

分析内容分析获得问题1 该装置中锌片电极上发生了怎样的反应？

锌片应该是电池中的哪一极？写出反应。

问题2 该装置中铜片电极上发生了怎样的反应？铜片应为电池中的那一极？写出反应。

问题3 试分析上述反应中电子的转移过程。

问题4 我们知道在闭合回路中，分为外电路和内电路。试分析内电路中电解质溶液中离子的运动情况。

问题5 能用所学到的氧化还原反应理论来判断各电极的反应情况吗？

[引导] 这里，我请大家注意观察一下，连接电流计后，电流计的偏转方向是向顺时针方向