化学反应为人类提供能源

陈彩凤化学学院学号：05211046化学反应为人类提供能源一、教材分析教材：鲁科版化学必修2第2章第3节第二部分（一）知识脉络承接本章第一节中化学反应中能量释放问题，以“化学能如何转变成电能”为例解释了“为什么说化学反应为人类提供了能源”，并说明了化学在能源开发和利用方面的作用。作为化学必修模块中基本概念、基本理论的最后一节，本节承担着对前面知识的回顾、总结，以及深化和提升学生对化学研究的应用价值的认识的双重任务。（二）知识框架化学反应的利用（三）新教材的主要特点：除了要求学生掌握“原电池的工作原理”等具体的知识点外，致力于培养学生从大视野、高观点、多角度了解化学在人类社会发展中的作用，以及化学研究的前沿。二．教学目标（一）知识与技能目标1、使学生对“利用化学反应造福人类”认识进一步具体化。2、引导学生以及原电池的工作原理。3、通过“活动·探究—原电池的工作原理”，培养学生的观察能力，实验能力和分析推理能力。4、利用“化学前沿”、“资料在线”等拓展性栏目，为学生提供丰富的材料，开拓他们的视野，使他们从更多角度体会化学科学与人类文明和社会发展的密切关系。（二）过程与方法目标1、通过“交流·研讨”，提高学生的分析、比较、综合的能力。2、通过“活动·探究”，培养学生的观察能力和分析解决问题的能力。（三）情感态度与价值观目标1、通过教材中活动栏目的设计，培养学生的探索精神和实事求是的科学态度。2、提升学生对化学反应价值的认识，赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献。能量变化为人类提供能源如何将化学能转化为电能原电池的工作原理陈彩凤化学学院学号：05211046三、教学重点、难点（一）知识上重点、难点怎样将化学能转化为电能。（二）方法上重点、难点探究物质制备的一般思路的形成，能量转化研究的利用。四、教学准备（一）学生准备1、预习“第三节化学反应的利用“中的“交流·研讨”；3、收集身边的废旧电池，思考生活、生产中能量的来源及利用。（二）教师准备1、教学媒体、课件；2、编制“活动·探究”活动报告及评价表。五、教学方法实验探究法，启发、讨论六、教学过程【引入】通过上节课的学习我们知道化学反应能产生新物质，那除此之外，化学反应还能带来什么呢？我们知道：物质发生化学反应的实质是旧化学键断裂、新化学键生成；当生成新化学键所释放的能量大于破坏旧化学键所吸收的能量时，化学反应会释放能量。【投影】对教材50页“交流·研讨”的分析和整理。【评述】即热饭盒的原理：1molMg(24.30g)和水混合产生的热量足可以把1L水从室温加热到100℃。焊接钢轨是铝与铁的氧化物反应时释放出大量的热，使生成的铁熔化成铁水。即热饭盒能加热食物，铝热剂能焊接钢轨，都是化学反应过程中产生的能量以热能的形式释放出来，被人们所利用。【板书】二、化学反应为人类提供能源1、化学能与热能的转化【讨论】①在你的周围有哪些化学能转化成热能的实例？②为提高能量转化效率和热能利用率提供建设性的意见。③预测将化学能转化为热能的应用前景。【点评】让学生充分发挥想象，鼓励合理的方案。【过渡】化学能不仅可以转变成热能，人们还可以通过氧化还原反应将化学能转化成电能。电池就是利用化学反应产生电能的装置。【展示】展示学生收集的废旧电池。【讲述】我们可以通过原电池的工作原理来认识化学能是如何转化成电能的。【活动探究】按要求完成以下实验，通过对实验现象的观察和分析初步了解原电池的工作原理。【演示实验】图2-3-7。将铜片、锌片插入稀硫酸中，然后用导线将铜片、锌片连接起来，并接入一支电流表，观察发生的现象。【观察、思考】你观察到了什么现象？？你能从中得出什么结论？【现象】锌片溶解，铜片表面有气泡产生；电流表指针偏转。【学生分析】铜片质量未变化，锌和稀硫酸发生了反应。陈彩凤化学学院学号：05211046【质疑】请尝试用氧化还原知识分析锌片、铜片上发生反应的情况。【媒体演示】动画展示原电池的工作原理。【引导学生分析】在实验中，当把铜片和锌片同时浸入稀硫酸时，由于金属锌比金属铜活泼，锌原子容易失去电子被氧化成Zn2+进入溶液中，锌片上的电子通过导线流向铜片，溶液中的H+从铜片获得电子而被还原成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。可见，原电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置。【讲述】在原电池中电子流出的一极是负极（如锌片），电极被氧化，发生氧化反应；电子流入的一极是正极（如铜片），H+在正极上被还原。在铜锌原电池中，负极自身被氧化，而正极作为载体，溶液中的离子在正极上发生还原反应。【板书】2、化学能与电能间的转化⑴原电池的反应原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属。【结论】锌片：Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)铜片：2H++2e-=H2↑(还原反应)【研究】让学生指出所收集的废旧电池的正负极。分析为什么干电池用久了外壳会变软？【思考、讨论、小结】原电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置，但是在原电池中，铜片并没有参加反应，那么，铜片的作用是什么呢？电子在电压的作用下，才能发生定向移动形成电流。当锌片和铜片同时浸入电解质溶液时，由于两种金属的原子失电子的能力不同，会在两者之间形成电势差，当用导线将锌片和铜片连接起来时会产生电流。不仅铜，任何与锌活泼性不同的金属，在电解质溶液中都能形成原电池，还可以用导电的碳棒（石墨）来替代铜片，作为原电池的正极。【引申】原电池装置中气体未从锌片上直接放出，也说明了，原电池的反应比一般的化学反应速率快。【过渡】这种原电池不能提供持续、稳定的电流，实际应用的电池的物质组成和内部结构比它要复杂得多。【观察、交流】观察所收集的电池的外观，初步分析电池的类型、用途，交流结果。【媒体投影】各种各样的电池。【介绍、投影】⑵电池的分类。①干电池（一次电池）：日常使用的锌锰电池②蓄电池（二次滇池）：汽车用的铅蓄电池、手机用的镍氢电池、锂电池③燃料电池：用于航天、军事领域。教材图2-3-10、图2-3-11。【点评】让学生认识到生活中的电池是一种能源，以生活实际帮助学生理解和消化本节内容。陈彩凤化学学院学号：05211046【阅读理解】教材52页第二段：化学能与光能之间的相互转化。【板书】3、化学能与光能之间的相互转化。【讲述】在现代科学技术领域，化学能与光能的相互转化是非常重要的研究课题，这方面的研究对于光化学电池、太阳能分解水制氢等高新技术的发展具有十分重要的意义。【过渡】化学能以多种途径进行着转化，并直接参与到整个自然界的能量循环之中。人类生命活动所需要的能量，也是由营养物质在体内代谢过程中所发生的各种化学反应释放出来的。在能源问题备受瞩目的今天，化学科学将在能源的开发和利用方面发挥非常重要的作用。【阅读、思考】教材52页“资料在线”：合理利用化学能源、太阳能利用的前景、安全利用能源。【讲述】人们不仅利用化学反应制造丰富多彩的物质、提供赖以生存的能量，还利用化学反应开发了各种分析技术来确定各种物质的组成、结构以及测定物质有关组分的含量等。例如，在农业生产和研究中，人们需要了解土壤中营养元素的种类及含量，以做到合理施肥，达到提高农业生产水平的目的；在病理诊断化验、药品质量鉴定、环境监测等领域，也都需要利用化学反应对样品进行分析。【总结】通过探究“原电池的原理”，认识了化学能与电能间的相互转化。化学科学与人类文明和社会发展有着十分密切的关系。人们的吃、穿、用、行无不紧紧地依赖着化学科学。人们就是利用各种各样的物质以及它们所发生的化学反应来解决所面临的诸多问题的。其实，人们在利用化学反应的同时，也加深了对化学反应规律及其实质的认识。【板书设计】二、化学反应为人类提供能源1、化学能与热能的转化2、化学能与电能间的转化⑴原电池的反应原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属。锌片：Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)负极铜片：2H++2e-=H2↑(还原反应)正极3、化学能与光能之间的相互转化。