阅读下列四个有关材料。
材料一《普通高中化学课程标准(实验)》的内容标准
举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
材料二 某版本教科书的知识结构体系
《化学2》(必修)
第一章物质结构 元素周期律
第二章化学反应与能量
第一节化学能与热能
第二节化学能与电能
第三节化学反应速率和限度
材料三 [实验探究]:铜片和锌片之间用一条导线连接(导线中间连入一个电流计),平行插入盛有稀硫酸溶液的烧杯中(图4),观察现象。
原电池的示意图
现象 | |
铜片 | |
锌片 | |
电流表 |
[学与问]根据所了解的电学知识,你知道电子是怎样流动的吗你如何判定装置的正、负极。 [分析]当把用导线连接的锌片和铜片一同浸入稀硫酸中时,与铜的活动性比较,锌容易失去电子,被氧化成Zn2+进入溶液。电子由锌片通过导线流向铜片。溶液中的H+从铜片获得电子被还原成氢原子,氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。这一变化过程可以表示如下: 锌片:Zn-2e+=Zn2+(氧化反应) 铜片:2H++2e+=H2↑(还原反应) 将化学能转变为电能的装置叫做原电池。 [实践活动] 目标:根据已具备的氧化还原反应知识和电学知识,利用提供的实验用品,设计一套电池装置。 用品:镁条、铜片、铁片、导线、金属夹、手电筒用小灯泡(或发光二极管)、果汁(橙汁、苹果汁、柠檬汁等)、电流表、500ml烧杯。 设计,并动手试验,边做边改进;也可以与邻座同学进行交流讨论。 设计及记录:
实验用品及操作 | 实验现象 | 结论 |
试说明化学电池应由哪几部分构成
[小结]化学电池的反应本质——氧化还原反应。
针对原电池的构成条件,教学内容,根据上述材料完成下列任务:
(1)确定三维教学目标;
(2)确定教学重点和难点;
(3)设计教学过程;
(4)设计教学板书。
参考答案:
(1)三维教学目标:
知识与技能:
了解原电池的形成条件;了解铜锌稀硫酸原电池的工作原理;理解化学能与电能之间转化的实质;掌握化学能是能量的一种形式,它同样可以转化为其他形式的能量。
过程与方法:
通过反应物之间电子的转移的探究,理解原电池的形成是氧化还原反应的本质的拓展和运用。学会根据简单的氧化还原反应设计出一套原电池,并分析其工作原理。
情感与价值观:
通过对设计原电池装置的必要性的研究,激发学生的环保意识,感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题,形成较为客观、正确的能源观,提高开发高能清洁燃料的意识。
(2)教学重点难点
教学重点:
初步认识原电池概念、原理、组成及应用。
教学难点:
通过对原电池实验的研究,引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质,以及这种转化的综合利用价值。
(3)教学过程
教师活动 | 学生活动 |
一、实验探究引入课题 (1)锌片插入稀硫酸 (2)铜片插入稀硫酸 (3)锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸 | 观察现象 |
二、组织学生思考与交流 1.锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生 2.锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,现象又怎样为 什么 3.锌片的质量有无变化溶液中C(H+)如何变化 4.锌片和铜片上变化的反应式怎样书写 5.电子流动的方向如何 | 思考、讨论与交流老师提出的问题 |
三、设计原电池,组织学生实验探究 组织探讨实验现象的解释,抽象出原电池的概念。 | 做实验,观察、记录实验现象,填写 表格。 讨论与交流: 1.如何判定装置的正负极以及电极上的 反应。 2.此装置的实质是什么。 |
四、组织学生科学探究(实践活动) 出示老师设计的实验,启发学生自己设计实验并进行各种 尝试。 | 1.完成老师设计的实验,自主设计对比 实验并进行各种尝试,记录实验现象。 2.设计表格,整理实验信息。 |
五、引导学生进行数据处理和分析 1.引导学生将自己所做的实验及现象以表格对比的形式呈现 出来。 2.引导学生将上述各种成功将化学能转化为电能实验中的反 应,用电极反应式和总化学方程式的形式呈现出来。 | 1.填写好老师预先设计的表格以及自 己根据实验编制的表格。 2.写制作成功的原电池的电极反应式 和总化学方程式 |
六、思考与交流 (一)出示通过以上实验探究,说明化学电池由几部分构成, 它的组成条件是什么 (二)引导学生归纳总结原电池的构成条件以及化学电池的反 应本质。 | 1.学习小组之间进行讨论、交流有关原 电池的各种观点。 2.归纳出原电池的构成条件,化学电池 的反应本质。 |
(4)教学板书
第二节 化学能与电能