《化學(xué)能與電能》教學(xué)設(shè)計(jì)
作為一無(wú)名無(wú)私奉獻(xiàn)的教育工作者，總歸要編寫(xiě)教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)設(shè)計(jì)是教育技術(shù)的組成部分，它的功能在于運(yùn)用系統(tǒng)方法設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，使之成為一種具有操作性的程序。那么寫(xiě)教學(xué)設(shè)計(jì)需要注意哪些問(wèn)題呢？以下是小編為大家整理的《化學(xué)能與電能》教學(xué)設(shè)計(jì)，希望能夠幫助到大家。
《化學(xué)能與電能》教學(xué)設(shè)計(jì)1
知識(shí)與技能：
1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究原電池中發(fā)生的反應(yīng)，認(rèn)識(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的基本原理。
2、學(xué)會(huì)分析、推理、歸納和總結(jié)的邏輯思維方法，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)和小組合作學(xué)習(xí)，體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程。
4、了解各類(lèi)電池在生產(chǎn)、生活實(shí)際中的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)化學(xué)的價(jià)值。增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。
過(guò)程與放法：
1、經(jīng)歷對(duì)化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步理解探究的意義，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法。
2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)及原電池的構(gòu)成條件。
情感態(tài)度價(jià)值觀：
1、發(fā)展學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，樂(lè)于探究化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的奧秘，體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛和喜悅。
2、贊賞化學(xué)科學(xué)對(duì)個(gè)人生活和社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)。
教學(xué)重難點(diǎn)：
1、認(rèn)識(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的基本原理
2、了解各類(lèi)電池在生產(chǎn)、生活實(shí)際中的應(yīng)用
教學(xué)過(guò)程
創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景
電能是現(xiàn)代社會(huì)最清潔、也是最重要的二次能源，人類(lèi)生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面都離不開(kāi)它。而火力發(fā)電又在電能生產(chǎn)中占有相當(dāng)大的比重，是電能最主要的來(lái)源。
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提問(wèn)
燃燒的本質(zhì)是什么？火力發(fā)電中能量的轉(zhuǎn)化方式是怎樣的？火力發(fā)電又有哪些優(yōu)
點(diǎn)和缺點(diǎn)呢？
學(xué)生討論、分析
激疑
針對(duì)火力發(fā)電的缺點(diǎn)，能否通過(guò)某些方式將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能呢？
分組實(shí)驗(yàn)探究
鋅銅原電池原理
實(shí)驗(yàn)1：把一塊鋅片和銅片同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯里。
實(shí)驗(yàn)2：用導(dǎo)線將鋅片和銅片連起來(lái)。
實(shí)驗(yàn)3：在導(dǎo)線中接入一個(gè)靈敏電流計(jì)。
將實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象和自己的結(jié)論記錄下來(lái)。
學(xué)生交流、討論
1、實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2中的現(xiàn)象有何不同？是什么原因造成的？
2、鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，銅片表面有氣泡產(chǎn)生，你認(rèn)為這種氣體可能是什么？鋅片和銅片上可能分別發(fā)生什么反應(yīng)？如何證明？
3、靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明有電流通過(guò)，你如何解釋這一現(xiàn)象？該裝置的正負(fù)極分別是什么？請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明之。
教師講解
原電池的定義；鋅銅原電池的工作原理；電極反應(yīng)式及電池總反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。
設(shè)疑
通過(guò)剛才的實(shí)驗(yàn)我們可以體會(huì)到，化學(xué)能在原電池裝置中可以直接轉(zhuǎn)化為電能，
那么，符合什么條件的裝置才能構(gòu)成原電池呢？
分組實(shí)驗(yàn)探究
原電池的構(gòu)成條件。
學(xué)生討論歸納
原電池的構(gòu)成條件：
1、兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極。
2、電解質(zhì)溶液。
3、構(gòu)成閉合回路。
4、能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。
反思與評(píng)價(jià)
在剛才的分組實(shí)驗(yàn)中，同伴或其他組的同學(xué)的哪些做法對(duì)你有啟發(fā)？你又提出了
哪些好的思路？根據(jù)提供的儀器、藥品，你現(xiàn)在還能設(shè)計(jì)出其它的.原電池裝置嗎？
課后作業(yè) 制作水果電池
小結(jié)
通過(guò)前面的兩組分組實(shí)驗(yàn)，我們了解了原電池的工作原理和構(gòu)成條件，同學(xué)們對(duì)于通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行化學(xué)研究的思路、方法也一定有了更深的體會(huì)。為了滿足生產(chǎn)、生活、科學(xué)研究等各方面的需要，科學(xué)家尤其是化學(xué)家根據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)出了許許多多形狀各異、用途不同的實(shí)用電池，極大地方便了我們的生活，也有力地促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展。
那么，你所知道的電池有哪些呢？
學(xué)生舉例
教師引導(dǎo)學(xué)生分析
常見(jiàn)電池的組成和工作原理。
鞏固練習(xí)
相同條件下，純鋅粒和粗鋅粒與同濃度的稀硫酸反應(yīng)的速率一樣嗎？為什么？假如要求你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明你的觀點(diǎn)，你的實(shí)驗(yàn)方案是怎樣的？證據(jù)和結(jié)論又是什么？
補(bǔ)充練習(xí)
1、根據(jù)Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反應(yīng)原理設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，當(dāng)Zn為負(fù)極時(shí)，正極可以選用的金屬材料是：
A鎂B石墨C鋁D鉛
2、X、Y、Z都是金屬，把X投入Z的硝酸鹽溶液中,X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時(shí)，Y為電池的負(fù)極，X、Y、Z三種金屬的活潑性順序?yàn)椋海ǎ?/p>
AXYZBXZYCYXZDYZX
3、電工操作規(guī)程中規(guī)定不能把銅導(dǎo)線與鋁導(dǎo)線連接在一起，其中的化學(xué)原理是──────
──────。
4、市場(chǎng)上出售的熱敷袋中含有鐵屑、炭粉、木屑和少量氯化鈉、水等，熱敷袋啟
用前，用塑料袋和空氣隔絕，啟用時(shí)打開(kāi)塑料袋，輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。試回答下列
問(wèn)題：
�。�1）熱敷袋產(chǎn)生熱量的來(lái)源是
�。�2）炭粉的主要作用是
�。�3）加入NaCl的作用是
5、生活中，有些金屬制品在使用一段時(shí)間后會(huì)失去表面的光澤，嚴(yán)重的會(huì)變得銹跡斑斑影響使用，尤其是鋼鐵制品在潮濕的空氣里很容易生銹，你知道這是什么原因嗎？試結(jié)合生活實(shí)際討論防止鋼鐵生銹的方法。
答案：1.BD2.C余略
教學(xué)反思：
《化學(xué)能與電能》教學(xué)設(shè)計(jì)2
三維目標(biāo)：
①通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究初步認(rèn)識(shí)一些常見(jiàn)的化學(xué)電源。
知識(shí)與技能：
�、谀軓哪芰哭D(zhuǎn)化、裝置、電極反應(yīng)等方面區(qū)別充電和放電反應(yīng)。
�、鄢醪搅私饣瘜W(xué)電源在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。
過(guò)程與方法：
�、賹W(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)、查閱資料等多種方法獲取信息。
�、谕ㄟ^(guò)對(duì)幾種新型實(shí)用電池的認(rèn)識(shí)，提高自主學(xué)習(xí)化學(xué)的能力。
情感、態(tài)度
�、賹㈦姵氐闹R(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，使學(xué)生體會(huì)學(xué)以致用。
與價(jià)值觀
②通過(guò)了解電池對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)，逐步形成可持續(xù)發(fā)展的思路。
教學(xué)重點(diǎn)：
各種電池的區(qū)別及優(yōu)缺點(diǎn)
教學(xué)難點(diǎn)：
能量轉(zhuǎn)化、裝置、電極反應(yīng)等方面區(qū)別充電和放電反應(yīng)
教學(xué)方法：
分析比較法
教學(xué)準(zhǔn)備：
多媒體課件、實(shí)驗(yàn)用品
教學(xué)過(guò)程：
第二課時(shí)
【復(fù)習(xí)】
請(qǐng)同學(xué)們利用銅和硝酸銀的反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，指出正負(fù)極，寫(xiě)出電極反應(yīng)。
[引言] 干電池是我們常用的電池，干電池大家非常熟悉，其實(shí)干電池是化學(xué)電源的一種，化學(xué)電源就是利用原電池原理制造的具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的各種電池。它的內(nèi)部構(gòu)造大家清楚嗎？它的放電原理是什么？下面讓我們具體來(lái)了解化學(xué)電源。
化學(xué)電源就是利用原電池原理制造的具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的各種電池，簡(jiǎn)稱電池。
二、發(fā)展中的化學(xué)電源
1、干電池
最早使用的，大家熟悉的干電池——鋅錳電池。它是一種一次性電池，放電后不能充電（內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的）。
[觀察]干電池的外型，說(shuō)出在日常生活中的用途，了解干電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
【圖片和實(shí)物展示】
①干電池的構(gòu)造：石墨棒、MnO2糊、NH4Cl糊、鋅筒。
②電極反應(yīng)：
正極：2NH4++ 2e- = 2NH3+H2 負(fù)極：Zn － 2e- → Zn2+
總反應(yīng)：Zn +2NH4+= Zn2++ 2NH3+H2
2MnO2+H2=2MnO(OH) ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2
�、蹆�(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：體積小，攜帶方便。
缺點(diǎn)：一次性電池，放電之后不能充電。鋅皮被腐蝕而穿導(dǎo)致電解液外溢。廢舊電池污染環(huán)境。
�、芨倪M(jìn)：外殼套上金屬筒或塑料筒的方法改成了防漏電池；將糊狀NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上作了改進(jìn)，制成了堿性鋅錳電池，延長(zhǎng)了電池的使用壽命。
[思考與交流] 干電池即使不使用，過(guò)一段時(shí)間也會(huì)失效，在購(gòu)買(mǎi)、保存和使用干電池方面你有何經(jīng)驗(yàn)和建議？
提示：購(gòu)買(mǎi)后及時(shí)使用；電器暫時(shí)不用時(shí)，將電池及時(shí)取出；新舊電池不要混合使用；舊電池要集中處理等等。
[過(guò)渡]干電池雖然有體積小，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，但是一次性電池，放電之后不能充電，易造成污染。所以，可充電電池是一種實(shí)用價(jià)值更高的電池，現(xiàn)在廣泛的應(yīng)用于各種電器中。
【問(wèn)題】
請(qǐng)同學(xué)們舉例說(shuō)明，哪些電器中使用了可充電電池。汽車(chē)用的電瓶是一種什么樣的化學(xué)電源？
2、充電電池
充電電池又稱為二次電池，它在放電時(shí)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行（利用直流電進(jìn)行充電），使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。這樣可以實(shí)現(xiàn)：化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能（放電）、再由電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能（充電）的循環(huán)。
�。�1）鉛蓄電池
�、俳Y(jié)構(gòu)：
[展示] 鉛蓄電池（簡(jiǎn)稱蓄電池）：
②電池反應(yīng)（放電）：
正極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- → PbSO4 + 2H2O
負(fù)極：Pb + SO42- - 2e- → PbSO4
總反應(yīng)：PbO2 + 4H+ + SO42- + Pb ==2PbSO4 + 2H2O
�、蹆�(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：可以循環(huán)使用，更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
缺點(diǎn)：由于電池制造工藝等方面存在不足，實(shí)際上沖放電電池的沖放電次數(shù)仍有限制，且使用是否得當(dāng)，對(duì)電池的工作狀態(tài)及壽命影響很大。
應(yīng)用：最早使用的充電電池是鉛蓄電池。目前，汽車(chē)上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池。
（2）鎳鎘電池
由于現(xiàn)代社會(huì)對(duì)耗電量高的便攜式電器需求很大，所以化學(xué)家研制了新型的.封閉式體積小的充電電池——鎳鎘電池。
�、匐姵胤磻�(yīng)（放電）：
正極：2NiO(OH) + 2H2O + 2e- → 2Ni(OH)2 + 2OH-
負(fù)極：Cd + OH- - 2e- → Cd(OH)2
總反應(yīng)：Cd + 2NiOOH + 2H2O = Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
�、趦�(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：體積小攜帶方便，可鎳鎘電池以反復(fù)充電500次以上。
缺點(diǎn)：鎘是致癌物質(zhì)，廢棄的鎳鎘電池如不回收，會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，這制約了鎳鎘電池的發(fā)展。鎳氫電池的面世初步解決了這個(gè)問(wèn)題。
應(yīng)用：廣泛用于收錄機(jī)、無(wú)線對(duì)講機(jī)、電子閃光燈、電動(dòng)剃須刀等。
�。�3）鋰離子電池
目前，手機(jī)常見(jiàn)電池類(lèi)別有：Ni-MH（鎳氫電池）、Li-ion（鋰電池）、LiB（液體鋰離子電池）、LiP（聚合物鋰離子電池）。
優(yōu)點(diǎn)：重量小，綠色環(huán)保。
缺點(diǎn)：能量?jī)?chǔ)存少，使用時(shí)間短。
應(yīng)用：筆記本電腦、移動(dòng)電話、數(shù)碼照相機(jī)、攝像機(jī)等等。
【思考與交流】
課本43頁(yè)
【過(guò)渡】
燃料燃燒是一種劇烈的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)燃燒釋放的熱能再轉(zhuǎn)化為電能（如火力發(fā)電），其能量轉(zhuǎn)化率不高。我們來(lái)學(xué)習(xí)一種新型電池—燃料電池。
3、燃料電池
【分析】
燃料電池就是利用原電池的工作原理將燃料和氧化劑（如O2）反應(yīng)所放出的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種高效、對(duì)環(huán)境友好的裝置。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率理論上可以高達(dá)85%~90%（現(xiàn)在實(shí)際利用率已達(dá)到40%~60%）。
①燃料電池組成：
燃料：氫氣、甲烷（天然氣）、甲醇、乙醇、汽油等。
氧化劑：氧氣、空氣等。
電極：石墨
電解質(zhì)：硫酸或KOH溶液
【思考與交流】
從組成上看，燃料電池與普通干電池和可充電電池有何不同？
燃料電池與普通干電池和可充電電池比較：普通干電池和可充電電池反應(yīng)物儲(chǔ)存于電池內(nèi)部，燃料電池反應(yīng)物不是儲(chǔ)存于電池內(nèi)部，由外部設(shè)備提供。電池裝置只是反應(yīng)器。
�、陔姌O反應(yīng)：以氫氧燃料電池為例：
電解質(zhì)：H2SO4
負(fù)極：2H2－4e- ＝4H+； 正極：O2＋ 4H+＋4e-＝ 2H2O
總反應(yīng)：2H2＋O2＝2H2O
電解質(zhì)：KOH
正極：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-；負(fù)極：2H2 + 4OH- － 4e- → 4H2O
總反應(yīng)：2H2 + O2 == 2H2O
�、蹆�(yōu)點(diǎn)：燃料可以從外部源源不斷的輸入，能量利用率高，減少?gòu)U電池的污染，電池反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。
〖過(guò)渡〗其實(shí)最好最清潔、最經(jīng)濟(jì)、最實(shí)用的能源是太陽(yáng)，我們可以探究以下太陽(yáng)能的利用。
〖板書(shū)設(shè)計(jì)〗
二、發(fā)展中的化學(xué)電源
1、干電池（鋅錳電池）
2、充電電池：（1）鉛蓄電池 （2）鎳鎘電池 （3）鋰離子電池
3、燃料電池
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