《設(shè)計(jì)原電池 化學(xué)電源》教案

《設(shè)計(jì)原電池化學(xué)電源》教案一、教材分析“化學(xué)能與電能”是高中化學(xué)必修課程中化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的內(nèi)容，與元素化合物的知識(shí)相比，“化學(xué)能與電能”概念的建構(gòu)過程具有豐富的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展價(jià)值，是高中一年級(jí)全體學(xué)生都要重點(diǎn)學(xué)習(xí)的內(nèi)容。該內(nèi)容可以安排2課時(shí)。第1課時(shí)的教學(xué)重點(diǎn)是：理解氧化還原反應(yīng)與原電池原理之間的關(guān)系，了解原電池的形成條件，分析簡(jiǎn)單原電池的工作原理；第2課時(shí)設(shè)計(jì)原電池與常見的化學(xué)電源。新課標(biāo)的內(nèi)容要求：知道化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與其他能量形式的轉(zhuǎn)化，以原電池為例認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，從氧化還原反應(yīng)的角度初步認(rèn)識(shí)原電池的工作原理。學(xué)業(yè)要求：能舉出化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)例，能辨識(shí)簡(jiǎn)單原電池的構(gòu)成要素，并能分析簡(jiǎn)單原電池的工作原理。因此，該節(jié)內(nèi)容重點(diǎn)是要讓學(xué)生體驗(yàn)作為不同角色的工作者，思考問題的不同角度，在不斷解決問題的過程中，建構(gòu)理論知識(shí)，增強(qiáng)實(shí)際分析、解決問題的能力和創(chuàng)新精神。二、學(xué)情分析初中化學(xué)已經(jīng)從燃燒的角度初步學(xué)習(xí)了“化學(xué)與能源”的一些知識(shí)，《化學(xué)能與電能》的第一課時(shí)學(xué)習(xí)了原電池的概念、原理、組成原電池的條件。由于學(xué)生之前沒有電化學(xué)的基礎(chǔ)，理解原電池原理有一定的難度。所以本課時(shí)設(shè)計(jì)：通過簡(jiǎn)單原電池裝置的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神；然后了解生活中的各種化學(xué)電源的原理，電極材料，電子流向等，既增強(qiáng)了學(xué)生的分析、綜合、應(yīng)變能力，同時(shí)又促進(jìn)了對(duì)原電池原理的進(jìn)一步理解。素養(yǎng)目標(biāo)【教學(xué)目標(biāo)】1.會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。2.知道干電池、充電電池、燃料電池等化學(xué)電源的特點(diǎn)。3.掌握構(gòu)成電池的要素，了解不同電極材料對(duì)電池性能的影響?！驹u(píng)價(jià)目標(biāo)】1、科學(xué)探究：認(rèn)識(shí)構(gòu)成原電池的條件及其原理，判斷原電池的正負(fù)極。2、創(chuàng)新意識(shí)：利用原電池原理能設(shè)計(jì)原電池。3、宏觀辨識(shí)與微觀探析：會(huì)分析物質(zhì)化學(xué)變化中的能量變化與物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系。四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1．教學(xué)重點(diǎn)：簡(jiǎn)易原電池裝置的設(shè)計(jì)2．教學(xué)難點(diǎn)：簡(jiǎn)易原電池裝置的設(shè)計(jì)五、教學(xué)方法情境引入法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、實(shí)驗(yàn)探究法、歸納總結(jié)法、查閱資料法六、教學(xué)設(shè)計(jì)思路化學(xué)電源與學(xué)生的生活息息相關(guān)，通過換位思考，讓學(xué)生擔(dān)任不同的角色，導(dǎo)出生活中同學(xué)們熟悉的各種電池的發(fā)展過程，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神；然后依次的分析，各種化學(xué)電源的原理，電極材料，電子流向，電池的缺陷，既增強(qiáng)了學(xué)生的分析，綜合，應(yīng)變能力，同時(shí)又促進(jìn)了對(duì)原電池原理的進(jìn)一步理解。七、教學(xué)流程問題導(dǎo)入-水果電池思考-設(shè)計(jì)原電池-評(píng)價(jià)任務(wù)問題引入-化學(xué)電源-評(píng)價(jià)任務(wù)課堂小結(jié)-課堂練習(xí)八、教學(xué)過程環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)環(huán)節(jié)一：設(shè)計(jì)原電池[溫故知新]原電池的構(gòu)成要素思考、回答[問題導(dǎo)入]近年來野外生存的真人秀節(jié)目在各大衛(wèi)視頻繁播放。某節(jié)目中野外生存達(dá)人用一個(gè)檸檬、一排銅釘和一排鋅釘制作的水果電池用于野外生火。你是否也可以制作一個(gè)這樣的“超級(jí)檸檬電池”呢？請(qǐng)根據(jù)原電池的構(gòu)成要素完成P37探究（小組實(shí)驗(yàn)）：閱讀課本P37探究，完成分組實(shí)驗(yàn)[提出問題]通過該探究，你得到了哪些啟示？（提示：可從水果的作用，電極材料的注意事項(xiàng)，不同材料做電極的效果等進(jìn)行匯報(bào)）思考、討論、分享[評(píng)價(jià)任務(wù)]1、2、3完成評(píng)價(jià)任務(wù)環(huán)節(jié)二：化學(xué)電源[引入問題]生活中使用的電池都有哪些？思考、討論分別介紹一次電池、二次電池、發(fā)展中的燃料電池等學(xué)習(xí)、思考、討論[評(píng)價(jià)任務(wù)]4、5完成評(píng)價(jià)任務(wù)環(huán)節(jié)三：課堂小結(jié)原電池的工作原理原電池電極類型判斷整理筆記板書設(shè)計(jì)十、課堂測(cè)評(píng)1．某興趣小組設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易原電池裝置如圖所示。該電池工作時(shí)，下列說法正確的是A．鋅片作正極B．銅片上有氣泡產(chǎn)生C．將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D．電子由銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片2．幾位同學(xué)以相同大小的銅片和鋅片為電極研究水果電池，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示:該實(shí)驗(yàn)的目的是探究水果種類和_____對(duì)水果電池電流大小的影響。該實(shí)驗(yàn)所用裝置中，負(fù)極的材料是____，該裝置將轉(zhuǎn)化為電能。能表明水果種類對(duì)電流大小有影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是___和。請(qǐng)你再提出一個(gè)可能影響水果電池電流大小的因素:。3．鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑取?1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：___________________。

(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)式：____________________________________負(fù)極反應(yīng)式：____________________________________4．下列說法正確的是A．圖1所示裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．圖2所示反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C．鋅錳干電池中，鋅筒作正極D．蓄電池充電時(shí)也發(fā)生了氧化還原反應(yīng)5．下列關(guān)于化學(xué)電池的說法不正確的是A．一次電池內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)無法逆向進(jìn)行，如鋅錳干電池B．鉛酸蓄電池屬于二次電池，充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．充電電池放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)可逆向進(jìn)行D．鋰離子電池和燃料電池都是高效、安全、環(huán)保的新型化學(xué)電池【參考答案】1．【答案】B【解析】A構(gòu)成了原電池裝置，Zn做負(fù)極，A錯(cuò)誤；B電子經(jīng)過外電路流到Cu片上，溶液中氫離子在Cu片上得電子變成氫氣，B正確；C原電池裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，C錯(cuò)誤；D電子由負(fù)極經(jīng)過外電路流到正極，D錯(cuò)誤。2．【答案】(1)電極間距離(2)鋅片；化學(xué)能(3)2、3(4)電極材料、電極材料的橫截面積、電極插入水果的深度、同種水果的成熟程度、水果的個(gè)數(shù)等合理答案均可以。【解析】(1)、根據(jù)表格，可以知道研究?jī)?nèi)容除了種類還有電極之間的距離；(2)、該裝置中，鋅比銅更活潑，鋅做負(fù)極，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；(3)、為了測(cè)定水果種類對(duì)電流大小的影響，變量為水果，電極之間的距離應(yīng)為不變量；(4)、電極材料、電極材料的橫截面積、電極插入水果的深度、同種水果的成熟程度、水果的個(gè)數(shù)等合理答案均可以。3．【答案】(1)2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+(2)2Fe3++2e-====2Fe2+Cu-2e-====Cu2+【解析】(1)、用FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板，表示的是銅與三氯化鐵的反應(yīng)(2)、將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，從反應(yīng)可以得出失去電子的為金屬銅，因此應(yīng)將Cu設(shè)置為電池的負(fù)極，正極材料選擇比Cu不活潑的金屬或者非金屬，例如碳棒，構(gòu)成原電池裝置后，電子從Cu片經(jīng)過外電路流到C棒上，負(fù)極反應(yīng)為：Cu-2e-====Cu2+，溶液中的鐵離子到正極C棒上得到電子，化合價(jià)下降，得到產(chǎn)物亞鐵離子，正極反應(yīng)為：2Fe3++2e-====2Fe2+4．【答案】D【解析】A圖1裝置并未形成閉合回路，不是原電池裝置，錯(cuò)誤；B產(chǎn)物能量低于反應(yīng)物，反應(yīng)放熱，錯(cuò)誤；C鋅錳干電池，鋅做負(fù)極，錯(cuò)誤；D蓄電池充電時(shí)，仍然需要電子的移動(dòng)和得失，為氧化還原反應(yīng)，正確。5．【答案】B【解析】A鋅錳干電池為一次電池，是不可逆電池，正確；B蓄電池充電時(shí)，應(yīng)為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，錯(cuò)誤；C充電電池放電后，充電電池反應(yīng)將會(huì)逆向進(jìn)行回到原來的物質(zhì)，重復(fù)能自發(fā)放電的過程，正確；D鋰離子電池和燃料電池都是高效、安全、環(huán)保的新型化學(xué)電池，正確?！对O(shè)計(jì)原電池化學(xué)電源》作業(yè)設(shè)計(jì)1．根據(jù)Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反應(yīng)原理所設(shè)計(jì)原電池裝置，正確的是ABCD【參考答案】D【質(zhì)量水平】考點(diǎn)細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平設(shè)計(jì)原電池A電解質(zhì)溶液的選擇L2B電極的活潑性判斷L1C電解質(zhì)溶液的選擇L2D原電池裝置的設(shè)計(jì)L22．關(guān)于化學(xué)電源：①銀鋅紐扣電池；②氫氧燃料電池；③鋅錳干電池；④鉛蓄電池；⑤鋰電池，有關(guān)說法正確的是A．②和③都屬于綠色電池 B．①和④都屬于二次電池C．①和③都屬于一次電池 D．⑤的電解液可為水溶液【參考答案】C【質(zhì)量水平】考點(diǎn)細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平常見化學(xué)電源A綠色電池L1B二次電池L1C一次電池L1D電解質(zhì)判斷L23．如圖為發(fā)光二極管連接檸檬電池裝置，下列說法正確的是A．該裝置實(shí)現(xiàn)了電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B．電子由銅經(jīng)發(fā)光二極管流向鐵環(huán)C．可將檸檬替換成盛裝酒精溶液的裝置 D．負(fù)極的電極反應(yīng)為：【參考答案】D【質(zhì)量水平】考點(diǎn)細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平水果電池A能量轉(zhuǎn)化L1B電子流向L2C電解質(zhì)溶液的選擇L2D電極方程式書寫L24．下列有關(guān)電池的說法中，不正確的是A．燃料電池是一種高效且對(duì)環(huán)境友好的新型電池，燃料儲(chǔ)存在電池內(nèi)部B．鉛蓄電池是可充電電池，電極的正極材料為PbO2C．手機(jī)上用的鋰離子電池收于二次電池D．鋅銅原電池在工作時(shí)，電子沿外電路從鋅電極流向銅電極【參考答案】A【質(zhì)量水平】考點(diǎn)細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平化學(xué)電池A燃料電池L2B鉛蓄電池C鋰離子電池D銅鋅原電池5．原電池是直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。(1)如圖所示：按照構(gòu)成原電池的基本要素來看，Zn的作用是(填字母，下同)____；稀硫酸的作用是________。a．負(fù)極反應(yīng)物b．負(fù)極材料c．正極反應(yīng)物d．正極材料e．離子導(dǎo)體f．電子導(dǎo)體(2)①在Cu-Zn原電池中，Zn片上發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。Cu片上發(fā)生的電極反應(yīng)為________。②外電路中電子流向_____極；內(nèi)電路溶液中SO移向___極。③能證明化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為________。(3)某原電池的總反應(yīng)為Zn+Cu2+=Cu+Zn2+，該原電池正確的組成是__。(4)從化學(xué)的角度分析，原電池裝置產(chǎn)生電流的原因是：原電池可將________，并通過能導(dǎo)電的物質(zhì)形成閉合回路，產(chǎn)生電