《化学反应与能量变化 第3课时》公开课教学设计【化学人教版高中必修（新课标）】

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1、第一节 化学反应与能量变化第3课时 本章教材分析1.教材地位和作用(1)本章内容分为两个部分化学反应与能量变化、化学反应速率和限度，都属于化学反应原理范畴，是化学学科最重要的原理性知识之一，也是深入认识和理解化学反应特点 和进程的入门性知识。同时，本章内容又在社会生产、生活和科学研究中有广泛的应用，对人类文明进步和现代化发展有重大价值，与我们每个人息息相关。因此，化学能对人类的重要性和化学反应速率、限度及其条件控制对化学反应的重要性，决定了本章学习的重要性。初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修4化学反应原理中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统、深入地学习化学反应

2、与能量、化学反应速率和化学平衡的原理。本章内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又是为选修4化学反应原理的学习奠定必要的基础。学生通过学习化学能与热能、化学能与电能的相互转化及其应用，对化学在提高能源的利用率与开发新能源中的作用与贡献有初步的认识；通过引入新型化学电池开发与利用的知识，学生将对化学的实用性和创造性有更多的体会；通过对化学反应速率和限度的学习与讨论，学生将对化学反应的条件有更深的认识。这些都会增进学生对化学学习的兴趣，使学生体会化学学习的价值。(2)内容的选择与呈现新课程标准关于化学反应与能量及化学反应速率与限度的内容在初中化学、高中必修模块和选修模块中均有安排，既有学习的阶段

3、性，又有必修、选修的层次性，在具体内容上前后还有交叉和重叠，学生概念的形成和发展呈现一种螺旋式上升的状态。根据新课程标准，关于化学反应中能量变化的原因，在此只点出化学键的断裂和形成是其主要原因，并笼统地将化学反应中吸收或放出能量归结为反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低，不予深究。关于化学能与热能、化学能与电能的相互转化，侧重讨论化学能向热能或电能的转化，以及化学能直接转化为电能的装置化学电池，主要考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。在化学电池中，通过原电池和传统干电池(锌锰电池)初步认识化学电池的化学原理和结构，并不要求上升为规律性的知识；通过介绍新型电池(如锂离子电池、燃料电池等)体现化

4、学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观。关于化学反应速率及其影响因素，通过实例和实验使学生形成初步认识，不涉及对反应速率进行定量计算或同一反应中不同物质间反应速率的相互换算。反应限度是通过实验和化学史实(炼铁高炉尾气之谜)来说明其存在，虽涉及了反应的“可逆性”及“平衡状态”，但未从原理、定义的高度予以重点讨论。反应条件的控制是建立在上述二者的基础之上，选取了“燃料的燃烧效率”这一常见的典型例子进行综合分析，从中了解控制反应条件的重要性，训练分析问题的思路与方法。这一实例分析，既与学生的日常生活经验相联系，又与初中“燃料的燃烧”相衔接。本章在选材上尽量将化学原理与实验、实例相结合，对化学概

5、念或术语(如化学能、化学电池、催化剂、反应限度等)采用直接使用或叙述含义而不下定义的方式出现，以降低学习的难度。同时注意与学生经验、社会发展、高新技术、化学史实、相关学科(如物理、生物等)相联系，力求使本章学习内容在相应的“知识生态”中呈现，体现其知识的生长性、环境性、综合性和发展性。2.教学重点和难点教学重点(1)化学能与热能之间的内在联系，以及化学能与热能的相互转化。(2)化学能与电能之间相互转化。(3)化学反应速率和反应的限度。教学难点(1)化学能与热能之间的内在联系。(2)化学能转化为电能的原理。(3)化学反应的限度。 教材分析本节在学习第六章化学能与热能的基础上，进入化学能与电能的学

6、习。学生已经了解了化学能转化为热能的相关知识。通过本节知识的学习既可以为前面所学知识增加感性认识材料，又可以深化对化学反应与能量的理解，起到承上、加深巩固的作用。同时可以帮助学生认识到化学在促进社会发展、改善人类生活条件等方面所起到的重要作用。原电池的构成、原电池原理是本节重要内容，通过对原电池原理、干电池、新型电池的学习，使学生体会化学对社会发展和人类进步的重要作用。 学情分析1.学生的知识、技能的基础。学生在学习本节之前，已初步理解了能量守恒的化学思想，知道化学能可以转化为热能。但学生对化学能转化为其他形式的能、转化原理的认识有待进一步培养和提高。2.学生认知心理特点及认知发展水平。对化学

7、实验充满期待和向往，所以应创设教学情境，激发学习兴趣，用兴趣带动学习。 教学目标【知识与技能】(1)理解化学能与电能之间转化的实质。(2)掌握化学能是能量的种形式，它同样可以转化为其他形式的能量。(3)了解金属的腐蚀及防腐措施。【过程与方法】通过反应物之间电子的转移的探究，理解原电池的形成的本质是氧化还原反应的拓展和运用。【情感态度与价值观】发展学生学习化学的兴趣，使其乐于探究化学能转化为电能的奧秘，有将有关化学知识应用于生产、生活实践的意识。 教学重难点【教学重点】初步认识原电池的概念、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

8、及这种转化的综合利用价值。 教学方法实验导入、实验引导、现象观察，通过分析实验现象得出化学能转化为电能的原理，进而学习原电池的组成条件、工作原理，掌握化学能转化为电能的过程。 教学过程一、导入新课【实验探究】【讲述】我们日常使用的电能主要来自于火力发电。火力发电是通过化石燃料的燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，简介转化为电能。其中燃烧（氧化还原反应）是关键。化学能燃料燃烧热能蒸汽轮机机械能发电机电能要想使氧化还原反应释放的能量直接转化为电能，就要设计一种装置，使反应中的电子转移在一定条

9、件下形成电流。化学电池就是这样一种装置。二、推进新课教学环节一：原电池装置【讲述】电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一-种二次能源，又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄相机这切都依赖于电池的应用。那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？这就让我们用化学知识揭开电池这个谜。【板书】二、化学反应与电能一、化学能与电能的相互转化1.燃煤发电的过程化学能燃料燃烧热能蒸汽轮机机械能发电机电能 【板书】2.燃烧的本质氧化还原反应【讲解】氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子转移的过程，电子转移引起原子的重新组合，伴随着体系能量的变化。要使氧化还原反应释放的能量不

10、通过热能而直接转化为电能，就要设计一种装置，使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。如果要把可产生的电能以化学能的形式储存起来，这就是我们这节课要研究的重要知识点原电池。【板书】3.原电池实验探究【学生探究】实验6-3(1)分别将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。(2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。(3)如图所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。实验步骤现象1.锌片插入稀硫酸2.铜片插入稀硫酸3.用导线连接锌片和铜片4.用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表【质疑】电流表指针发生了偏转。根据你所了解的电学知识，你知道电子是怎样

11、移动的吗？(设计意图：通过实验装置的简单变化，突出电流表指针发生偏转这个中心现象，激发学生的探索渴望。)教学环节二：原电池概念、构成及电极判断【板书】二、原电池的概念1.原电池原理【分析】当把用导线连接的锌片和铜片一同浸入稀硫酸中时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，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+铜片：2H+2e-=H2总反应：Zn+2H+=Zn2+H2【板书】(1)原电池：将化学能转变为电能的装置叫做原电池。【板书】(2)原电池的电极：负极

12、：发生氧化反应，电子流出(流向正极)的一极。正极：发生还原反应，电子流入(来自负极)的一极。【学生探究】根据铜锌原电池，填写下表：电极电极材料电极反应反应类型得失电子的粒子电子流动方向负极正极两个电极反应与总反应有什么关系？【学生思考】概括组成原电池需要的条件。【板书】(3)组成原电池的条件：要有活泼性不同的两个电极(如金属与金属、金属与非金属)。要有电解质溶液(酸、碱、盐的溶液均可)。形成闭合回路。自发的氧化还原反应。【板书】(4)原电池的原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属(负极)流向较不活泼的金属(正极)。(设计意图：将学生看似散乱知识碎片整理出易于掌握的科学规律是化学学习

13、的最常见的学习方法。)【总结提升】2.根据原电池原理设计原电池原电池的设计方法：设计原电池，第一要确认化学反应是能自发进行的氧化还原反应；第二将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应；第三是根据原电池构成的条件确定原电池的正、负极和电解质溶液；第四是设计出原电池示意图。【例题】能否利用氧化还原反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2设计一个原电池？如果可以，画出装置示意图。【分析】化学反应符合设计要求。该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：氧化半反应(负极反应)：Cu-2e-=Cu2+还原半反应(正极反应)：2Fe3+2e-=2Fe2+结合原电池构成的条件，负极材料为铜，正极材

14、料选用金属性弱于铜的导体石墨，电解质溶液为FeCl3溶液。示意图如下：教学环节三：金属的电化学腐蚀【板书】三、金属的电化学腐蚀【知识拓展】1.不纯的金属(或合金)在电解质溶液中的腐蚀，因形成原电池，加速金属腐蚀。2.金属腐蚀的防护：改变金属内部组成结构，可以增强金属耐腐蚀的能力。如制成不锈钢。在金属表面覆盖一层保护层，以断绝金属与外界物质接触，达到耐腐蚀的效果(油脂、油漆搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜)。电化学保护法：牺牲活泼金属保护法，外加电流保护法(将在以后学习)。(设计意图：利用学到的知识应用于实践是学习的最终目的和学习的最高境界。)三、课堂练习1.铁制品上的铆钉应该选用下列哪

15、些材料制成()A.铝铆钉B.铜铆钉C.锌铆钉D.锡铆钉2.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化()A.不变B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小3.对铜锌稀硫酸构成的原电池，当导线中有2 mol电子通过时，理论上的两极变化是()锌片溶解了65 g锌片增重了32.5 g铜片上析出1 g H2铜片上析出1 mol H2A.B.C.D.4.X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，则X、Y、Z三种金属的活动性顺序为()A.XYZB.XZYC.YXZD.YZX5.将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中，下列叙述正确的是()A.该装置能形成原电池，其中铝是负极B.该装置能形成原电池，其中铜是负极C.该装置不能形成原电池D.以上说法均不正确6.微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源，这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I-。