第二章 化学反应与能量
第二节 化学能与电能
一、教材分析:
在学习本节课之前已经学过氧化还原反应和电解质溶液并且介绍过电解方法冶炼金属(必修2第四章学习)，电解方法冶炼金属属于把电能转化为化学能的过程。而原电池则是通过氧化还原反应把化学能转化为电能的过程。从教学内容上分析，教材内容的安排顺序是根据学生已有的金属性质设计实验创设学习情景，引入认知冲突，并通过铜锌原电池实验的分析，领悟原电池的组成和原理，再利用原电池原理认识常见的化学电源，解释常见的金属腐蚀问题(必修教材没有改内容)。在教学过程中重点是通过铜锌电池实验的分析使学生理解原电池的工作原理，和通过学生自己动手进行实验探究来总结原电池的形成条件。并且难点是通过铜锌电池实验的分析让学生理解原电池的工作原理。
原电池是对金属与电解质溶液知识的结合。通过学生学习要求达到对有关“电解质溶液的酸碱性、化学反应的能量变化、氧化还原反应、金属的性质及活动强弱比较”等知识的整和。
从学生认知发展的需要分析，学生达到由认识纯金属的性质到认识不纯金属的性质的要求。在此前学习的是纯金属的性质，日常生活中接触的金属制品都是不纯金属成合金，如何解释常温下金属制品生锈的现象呢(必修教材已经删除该内容)？通过本节学习学生实现书本知识（理论）与生活实践的结合，再由生活实践的感性认识向书本知识的认识的飞跃，提高学生关注自然，社会和生活现象的热情。 二、学情分析:
在学习原电池之前，学生学生已经学习了氧化还原反应，并且对带电粒子定向移动也非常了解。这为学生学习原电池两极变化和外电路电子流向，理解原电池原理提供了理论依据。学生通过对原电池的学习增加学生对原电池的感性认识，对原电池的探究，掌握逻辑推理方法，学会归纳化学反应原理的过程和运用相关原理解决实际问题的演绎过程。但在学习过程中由于学生缺乏知识连贯性，学生可能不会判断氧化还原反应，对原电池中正负极判断及电极方程式书写会存在问题。 三、教学思路分析：
本节以构建主义理论为依据，采用实验探究教学模式。首先，创设情境（让学生来当医生，提高自己动手的积极性）→引导学生提出猜想（阿呆的病因：假牙）→设计实验验证猜想（模拟口腔环境）→学生进行自主探究（铜和锌与稀硫酸三者间的反应）→由实验概括
出概念（原电池的概念）→教师提问，学生思考的方式对铜锌电池构成进行分析→学生总结原电池的工作原理→总结原电池的特点→通过练习加深理解→再通过实验探究的方式学习原电池的构成条件→总结其构成条件→再通过课堂练习加深理解→回顾课程内容→课后活动。
教学方案设计
【教学目标】 1、知识与能力：
（1）使学生了解原电池的概念，理解原电池的化学原理。
（2）初步掌握形成原电池的基本条件。能正确规范书写电极反应方程式。 2、过程与方法：
（1）通过实验培养学生观察能力与分析思维能力。
（2）通过化学实验引导学生以问题为中心的学习方法。学会发现问题、解决问题的方法。加深理解实践→认识→再实践→再认识的辨证唯物主义的思维方法。 3情感态度与价值观：
（1）通过原电池的课堂实验，培养学生实事求是勇于创新的科学态度。 （2）激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。 【教学重点、难点】 1、教学重点：
（1）原电池的工作原理。 （2）原电池的形成条件。 2、教学难点： 原电池的工作原理 【教学方法】 1、实验探究法 2、讨论法 3、讲授法 【教学准备】
教师准备:锌片、铜片、稀硫酸、乙醇、烧杯、导线、电流计 学生准备:预习人教版高中化学新教材必修（2）第二章第二节内容 【教学过程】
【创设情境】首先，通过一个小故事来引入新课：阿呆是位漂亮、开朗、乐观的女孩,当她 开怀大笑的时候，人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗假牙其中一颗是黄的,另 一颗是不锈钢的。令人百思不解的是，自从有了这两颗假牙以后，阿呆经常头痛、失眠、心 情烦躁…医生绞尽脑汁，阿呆的病情仍未好转……一位年轻的化学家来看望阿呆，为阿呆揭 开了病因，让她重新开怀大笑起来。
【问题导入】今天，假设一下同学们就是那位年轻的化学家，请你们来为阿呆诊断一下， 的病因在哪里，并为她开一个处方，让她重新开怀大笑起来。 【初步猜想】病因到底出在哪里呢？会不会是那两颗假牙
【设计方案】是不是假牙引起的呢？我们现在模拟口腔中的环境，把烧杯想象成口腔，稀硫酸当成口腔中的唾液，用Zn和Cu分别代表口腔中的两颗假牙——不锈钢和黄金，并通过以下实验进行探究，来查找病因。（两个同学一组进行探究）
【探究实验一】将一锌片、铜片平行插入同一烧杯中（烧杯中装有稀硫酸）。 【学生】动手进行实验
【回忆】在此之前学过金属活动顺序表，排在氢前面的金属可以从酸中置换出氢气，排在氢后面的则不能从酸中置换氢气。所以锌片会与稀硫酸反应放出氢气，铜片不会与稀硫酸反应 【问题一】我们可观察到什么现象？说明了什么问题？ 【学生】观察并回答
【讲解】锌片溶解且有气泡产生，发生反应的方程式是Zn + 2H = Zn +H2↑ 铜片处没有现象
【探究实验二】在实验一的基础上用一根导线将铜片和锌片连接起来 【问题二】我们又观察到什么现象？铜片上的气泡可能是什么气体？ 【学生】观察思考并回答
【讲解】锌片溶解并有气泡冒出、铜片上有大量气泡冒出，这种气体有可能是氢气 【过渡】假设产生的气体就是氢气，H元素原来是以什么形式存在的？从氢离子到氢气，氢离子是得到电子还是失去电子？得到的电子是谁失去的？锌失去的电子是怎样转移到铜片上去的？怎么验证你的猜想？ 【学生】努力思考中
【讲解】通过验证可知铜片上冒出的气体是氢气，由此可知两金属上发生的变化是： 锌：Zn - 2e == Zn (发生氧化反应) 铜：2H+ 2e= H2 ↑(发生还原反应)
+
- _
2+
+
2+
【实验探究三】在实验二的基础上，在导线中接入一电流计 【问题三】仔细观察电流计指针有什么变化? 【学生】观察并回答
【过渡】电流计偏转说明有电流产生，有电流产生就可向外界输出电功，因此这是一套什么装置？
【学生】思考并回答
【教师】同学们回答得很好，这是一套自行放电的装置，我们把它叫做原电池，也就是我们今天要讲的新内容原电池。在生活中的电池就是应用它的原理制成的。 【板书】 原电池
一、 概念：把化学能转化为电能的装置是原电池
【过渡】既然上述装置是一个原电池装置，那么它就应该有正负极，可以用电流计指针偏转方向判断该原电池的正负极并判断外电路电子、电流的方向以及原电池内部电流流向及阴阳离子移动方向。 【学生】思考并回答
【讲解】电流计指针偏向铜片那端，所以铜片是正极，锌片是负极。 【教师】判断出了原电池的正负极，我们可以从物理角度分析电池的电极 （1）电子：从负极经导线流向正极（溶液中没有电子流）；
（2）电流：外电路从正极流向负极，电池内部溶液从负极流向正极； （3）电池内部溶液中阴阳离子：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动 正负两极的电极反应为负极(锌)：Zn - 2e- = Zn （氧化反应）
正极(铜)：2H +2e- = H2↑（还原反应） 总的离子反应方程式：Zn + 2H = Zn +H2↑
【讲解】经过对原电池从各个角度的分析，就可以推断出原电池的工作原理：原电池将氧化还原反应分开在两个电极上发生。还原剂所失去的电子通过导线流向另一电电极，氧化剂再从电极上得到电子而被还原。简而言之，就是发生氧化还原反应，将化学能转化为电能。 【板书】二、原电池工作原理：发生氧化还原反应，将化学能转化为电能。 【过渡】通过对以上内容的学习，我们来对原电池进行一个小结。 【小结】原电池特点： 电极材料 现象 电子得失 电极反应 原电池的电极 +
2+
+
2+
Zn片 Cu片 Zn片溶解 有气体产生 总的离子反应方程式 失 得 Zn - 2e- = Zn 2H +2e- = H2↑ +2++2+ 负极 正极 Zn + 2H = Zn +H2↑ 【小练习】将一铁片和铜片插入稀盐酸构成的原电池中：
正极：_____；_______________ 负极：_____；________________ 总反应：___________________
【过渡】通过刚才的介绍，我想同学们对原电池的工作原理应该有了更深一步的理解，但是还有一个问题：如何才能形成原电池？即形成原电池的条件是什么？ 【板书】三、形成原电池的条件：
【过渡】为了弄清这个问题，请大家再自主做下列这几个实验：（多媒体演示图片） 【实验一】取适量稀硫酸于烧杯中，并将两块铜片和电流计按图1方式连接好后浸入硫酸溶液中，观察现象。
【实验二】取适量稀硫酸于烧杯中，并将两块锌片和电流计按图2方式连接好后浸入硫酸溶液中，观察现象。
【实验三】取适量无水乙醇于烧杯中，并将铜片、锌片和电流计按图3方式连接好后浸入硫酸溶液中，观察现象。
【实验四】取适量稀硫酸于两只烧杯中，并将两块铜片和电流计按图4方式连接好后浸入硫酸溶液中，观察现象。如果在两烧杯间加上一根导线呢？再观察现象。
【实验五】取适量稀硫酸于烧杯中，并将铜片、锌片和电流计按图5方式连接好后浸入硫酸溶液中，观察现象。
图1 图2
图3 图4 图5
【学生】两个人一组进行实验探究，并把观察到的现象记录下来。 【实验现象记录】 实验现象记录 结论 实验一 两铜片上都没有气泡冒出； 电流计指针未发生偏转 实验二 两锌片上都有气泡冒出； 电流计指针未发生偏转 实验三 铜片和锌片上都没有气泡冒出 电流计指针未发生偏转 实验四 铜片上没有气泡冒出，锌片上有气泡冒出 电流计指针未发生偏转； 两烧杯间加上一根导线后，电流计指针发生偏转 实验五 铜片上有气泡冒出，电流计指针发生偏转 没有形成原电池 没有形成原电池 没有形成原电池 加导线后形成原电池 形成原电池 【问题讨论】这几个实验的现象分别说明了什么？形成原电池的条件是什么？ 【学生】思考记录并回答
【讲解】（1）由实验一和实验二的实验现象及结论知要形成原电池两极金属不能一样； （2）由实验三可知，烧杯中的溶液要能与金属反应； （3）由实验四和实验五 可知形成原电池要形成闭合回路。 【教师】原电池的形成条件可以总结成三点： 1、两极金属活泼性要有差异；
2、有电解质溶液，并能与负极发生自发的氧化还原反应； 3、形成闭和回路。 【板书】三、原电池的形成条件 1、两极金属活泼性要有差异；
2、有电解质溶液，并能与负极发生自发的氧化还原反应；
3、形成闭和回路。
【过渡】同学们，你们能为阿呆解决头痛的烦恼了吗？
【讲解】通过以上原电池的知识的学习呢，我们可以知道阿呆的病因就是她的两颗假牙。由于金与铁（钢的主要成分）是活动性不同的两种金属，唾液中含有电解质，构成了原电池，产生了微小的电流，使得阿呆头痛，因此只要换掉其中的一颗假牙，她就可以远离头痛烦恼，重新笑得开怀。
【过渡】如果让你们来设计一个原电池，你们的思路是怎样的呢？请同学们思考一下。 【学生】思考并回答
【讲解】要形成原电池要满足一下条件：
（1）、两个活泼性不同的电极； （2）、要有电解质溶液； （3）、电极间形成闭合回路； （4）、能自发进行的氧化还原反应。
【教师】同学们，都总结得很好，我们在设计原电池时一定要注意这几点。那同学们，我们经常强调要学以致用，因此下面我们来做几个练习。 【课堂练习】多媒体演示
1．下列关于原电池的叙述中正确的是 ( )
Ａ．原电池能将化学能转变为电能 Ｂ．原电池负极发生的电极反应是还原反应
Ｃ．原电池在工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极 Ｄ．原电池的电极只能由两种不同的金属构成 2．下列装置属于原电池的是（ ）
3．把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可组成几个原电池。若a、b 相连时a为负极；c、d相连时电流由d到c；a、c相连时c极上产生大量气泡；b、d相连时b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱为( ) A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a
【课堂总结】同学们，我们一起来回顾这堂课所学的内容，在今天的学习中，我们主要通过实验探究，学习了原电池的工作原理；电极和电极反应；构成原电池的条件。
【课后活动】课后请同学们去查一下生活中都有那些类型的电池，下节课我们接着学习原电池的应用。
板书设计：
第二节 化学能与电能
一、 概念：把化学能转化为电能的装置是原电池
二、 原电池工作原理：发生氧化还原反应，将化学能转化为电能的化学反应过程。 三、 原电池的形成条件： 1、两极金属活泼性要有差异；
2、有电解质溶液，并能与负极发生自发的氧化还原反应； 3、形成闭和回路。
