2023-2024学年人教版新教材必修第二册 第六章第一节 化学反应与能量变化（第2课时） 教案

第一节化学反应与能量变化第2课时化学反应与电能一、教材分析本节课是以人教版教材《化学必修2》第六章第一节“化学反应与能量变化”中的第二课时“化学反应与电能”为教学内容进行设计的。本节是电化学基础知识，也是本章关键内容。融合了氧化还原反应、能量转换、原电池原理应用、电解质溶液、金属活泼性和物理中电学等知识等，综合性较强。学好本节内容有利于学生形成一个将氧化还原反应、能量转换、元素化合物知识、电解质溶液，金属腐蚀和防护、等知识联络起来知识网络，又对选修中“电解池”内容进行铺垫，起到承上启下的作用。本节学习对培养学生从实践到理论，又从理论到实践认知规律提升有很大作用，原电池在实际生活、工农业生产、科学研究中应用十分广泛，所以学好本节知识，含有比较关键理论意义和现实意义。教材中安排了【实验6-3】、实验活动6，引导学生通过观察、比较、分析，从而得到原电池的构成条件，同时凸显对学生实验能力的培养。新课标对本节课的要求是：注重从生活经验和已有知识出发，联系日常生活中常见的各种电池，通过对实验现象的观察和分析，帮助学生更好地理解和掌握本节知识。本节课知识的理论性比较强，涉及的化学原理与学生经验的联系较弱，需要学生通过动手探究原电池的反应原理，运用已有的知识认识和理解本节核心知识，使学生的知识结构得到重建，并让学生感受从理论到实践的应用以及化学与生活的紧密联系。二、课标要求1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。体会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。2.能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。3.能从物质及能量变化的角度评价燃料的使用价值。能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。三、教学目标及重难点1.学生通过实验探究认识原电池的工作原理和构成条件，初步形成原电池概念。能够写出电极反应式和电池反应方程式。2.学生通过对化学能转化为电能的学习，体验科学探究的过程，理解科学探究的意义，理解科学探究的基本过程和方法，初步养成科学探究的能力。3.能对自己探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习化学的能力。4.学生通过探究化学能转化为电能的奥秘，提高学习化学的兴趣和热情，体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题，逐步形成正确的能源观。教学重难点：通过动手探究原电池的反应原理，运用已有的知识认识和理解本节核心知识，使学生的知识结构得到重建，并让学生感受从理论到实践的应用以及化学与生活的紧密联系。四、教学方法基于本节课的教学目标、教学重难点以及学生的学习情况，确定了本节课的教学方法：即以认知—发现学习理论为基础，采取情景激学法、探究实验促学法、分析推理和比较归纳法以及多媒体辅助手段等。五、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图课堂导入北京冬奥会作为我国在提出“碳达峰、碳中和”目标后的首个世界级体育盛会，其最大的特色之一就是“绿色环保”，这其中科技的作用功不可没。会上多项新型技术突破不仅吸引了各行各业的关注，更向世界展示了一个有责任、有担当的大国形象。作为科技迷的小明，也对本次冬奥会“黑科技”之一——氢氧燃料电车产生了浓厚的兴趣，可是让正读初三的他疑惑的是，氢气和氧气在火炬中可以燃烧，为什么在电车中，没有点燃的条件仍然可以发生反应，甚至产生电流推动客车运行呢？作为学长学姐的你们，可以用所学的知识帮助小明解决疑惑吗？创设融入生活的真实情境，激发学生的探究兴趣。任务一：选择能量的转化形式小明同学通过查阅资料，将氢气内燃机与氢氧燃料电池的不同绘制成表格，请阅读下面的资料，解答他的几条疑问。给出资料卡片1，让学生思考下列问题：1.同样都是对H2化学能的利用，两种设备哪种更优？2.对于2H2+O2=2H2O反应，为什么可以形成电流？（提示1：物理中，电荷的定向移动形成电流。）（提示2：请同学们画出单线桥，从氧化还原的角度分析原因。）3.对于同一个反应，为什么前者没有直接形成电流，而后者却直接形成了？小明同学跃跃欲试，想把刚学过的两个反应设计成电池：①Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑②2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O请你帮他判断。1.体会能量的不同转化形式；2.明确原电池的设计前提：需要自发进行的氧化还原反应；3.猜想造成两种能量转化方式的原因，明确对于原电池装置需要得失电子的两个场所。4.初步建立原电池思维模型。分析反应类型，结合思维模板选择能被设计成电池的反应。通过对比氢气内燃机和氢氧燃料电池的不同，体会氢气和氧气反应被设计成电池的原因，体会对于同一种能量，有不同的利用方式，可以进行选择。通过对思维模板的应用选择合适的反应。任务二：探究能量的转化装置请根据给出的药品和仪器，将Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑设计可以产生电流的装置，实验时要注意观察和记录实验现象，尝试画出装置图并解释原因。实验药品：锌片×2、铜片、石墨、塑料吸管、乙醇、1mol/L稀硫酸实验仪器：导线、电流表、塑料槽、洗瓶【资料卡片2】①电流表指针偏转方向与电子流动方向一致②溶液中的电阻远远大于导线中的电阻请学生上台展示设计的装置图，并说出看到的现象。动画展示：锌铜原电池工作原理请同学上台，由特殊到一般，抽取原电池的思维模型。通过投影照片，展示学生所做实验，请学生解释原因并总结构成原电池装置的必要条件。根据给出的实验药品和仪器，自主设计并完成实验。通过选择不同的电极材料、电解质溶液与非电解质溶液等，探究构成原电池的必要条件。通过对现象的思考，尝试猜想原电池工作原理。根据锌铜原电池的工作原理抽取出一般模型。通过对比不用组之间的实验现象，总结构成原电池装置的必要条件学生合作探究，设计实验方案，总结原电池的构成条件，构建研究原电池的思维模型，建立三个维度。结合氧化还原反应的知识，培养学生提取总结能力，以及证据推理与模型认知的学科核心素养。任务三：优化能量的转化路径任务3-1寻找带动小车的最优组合成功设计出锌铜原电池后，小明迫不及待地把这个装置连接上小车，想带动小车运行，大家也来试一试吧！提问：小车未动，猜想是什么原因？结合思维模板，引导学生从三个维度去思考优化方式。请学生说出实验方案，然后开始实验，组间竞争，看哪组先让小车跑起来。给出资料卡片4：25°任务3-2完成氢氧燃料电池的设计通过你的帮助，小明同学终于知道了原电池的一般模型，现在总算可以设计氢氧燃料电池了吧！请帮助他完成。反应原理：2H2+O2=2H2O1.画出装置图2.指出正负极3.分析电子流向、离子流向4.体会这种新型电池的优异性将锌铜原电池连接小车，发现未动，快速讨论，集体回答：小车电阻太大，锌铜原电池产生的电流强度不够。确定从能量维度、原理维度和装置维度优化原电池。通过对三个维度的应用，改进原电池装置，最终选择镁-石墨-稀硫酸以及镁-铜-稀硫酸的组合使小车成功运行。通过对思维模板的应用，设计出氢氧燃料电池，将传统电池再一次优化。通过问题设置，设计有思维深度的教学问题，让学生基于问题进行分析探究、交流讨论，运用思维模板优化能量的转化路径，在实际问题解决中促进学生化学学科核心素养。树立学生绿色可持续发展的观念，也通过冬奥会这一体育盛事，激发学生的民族自豪感，培养学生强国有我，青年敢为的爱国主义精神，在化学课堂中渗透德育。课下活动查阅电池发展史，体会科学家探索真理道路的艰辛，了解电池的优化过程。查阅氢氧燃料电池的实际结构，同学间讨论设计的原因。项目延伸，调动学生积极性，让学生主动探索，培养学生团队合作能力，动手能力，加深对原电池知识的理解六、教学反思1.本节课让学生基于真实、有意义的问题情境，感受化学能转化为电能的研究价值和学科魅力。在教学设计中始终站在学生的角度看问题，按照学生的认知规律和心理需求来设计、组织教学。以驱动性任务为引领，注重过程性知识的获得，这种课堂为学生化学核心素养的培