人教版选修四第四章《电化学基础》《原电池》教学设计.pdf

1 第四章第一节原电池 一、教学设计思路 新课标对本节教材的教学要求是“学生能从根本上了解化学能与电能之间发生转化的原因；能 正确书写电极反应式和电池反应方程式。”基于此， 我认为：本节内容是在必修2：化学能与电能 的基础上，通过对电池效率的探究，引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念，从本质上了解原 电池的工作原理，是在必修2 基础上的深化。于是我以下面的思路进行教学设计。 通过影视片段导入，引导学生提取情节涉及到的利用化学物质“造电”信息，明确本节课的学 习内容。通过使学生置身情境，发现问题，通过实验探究继而解决问题。 1情境线： 影片主人公要想回到未来世界，必须与未来世界沟通，即利用通讯设备收到未来世 界的讯号，可惜通讯设备没有电了。本节课，同学们就是要为主人公设计出一个“电池”。根据必修 二的知识，设计“铜锌稀硫酸”原电池，发现电池输出电能不够大，引出探究一“原电池输出 电能的能力” 。选用“铜锌硫酸铜”原电池，电流是大了，但也出现缺陷：电流越来越小，不能 产生稳定的电流，从而进行探究二“如何改进实验，提供持续稳定的电流”，引出加盐桥的原电池的 学习。通过参与思考实践，为主人公设计出一个既可以给通讯设备提供相应的电流，又能够持续稳 定地供电的电池。 2实验线： 根据影片所给信息，设计“铜锌稀硫酸”原电池。复习原电池构成条件后， 根据 Zn + Cu 2+ = Zn2+ + Cu，设计“铜锌硫酸铜”原电池。 通过观察比较电流计指针偏转的角度， 完成探究一“原电池输出电能的能力”影响因素。对实验现象“锌片上也有铜附着”进行再分析， 提出问题“能否设法阻止溶液中的Cu2+在负极表面还原” ，让学生讨论进行改进，并完成教材实验4 1 探究二“原电池（加盐桥）” 。了解盐桥的作用，并感受设置盐桥不是一个普通的技术改进，而 是对旧的思维模式的一个质的突破。 二、教案 课题原电池授课人乐敏单位湖北省武穴中学 教学目标 知识与技能 ：了解原电池的构成、工作原理，了解半电池、盐桥、内电路、外电路等 概念；理解电极反应式和电池反应方程式；了解电池电能输出能力大小的影响因素。 过程与方法 ：通过实验探究和问题讨论的过程，对比新旧知识，体验获取新知识的过 程；了解利用实验探究化学物质的一般方法，初步形成分析推理、对比归纳的能力。 情感态度与价值观：在实验过程中，学会透过现象分析本质的科学方法；使学生体会 理论与实际应用的不同，在过程中体验科学探究的艰辛与喜悦，感悟科学研究对人类 进步的推动作用。 教学重点原电池的工作原理，电极反应式和电池反应方程式的书写，盐桥的作用 教学难点原电池的工作原理 教学方法讲授法、实验探究法、讨论法 仪器、用品 电流计，导线，铜、锌、铁电极，U型管 ( 盐桥 ) ，0.1 mol/L硫酸铜溶液，0.1 mol/L 硫酸锌溶液，蔗糖溶液，烧杯，砂纸，滤纸 2 教师活动学生活动教学意图 【引入新课】刚过完的国庆假期，大家都 做了些什么？在家里玩电脑、看动漫？一 旦停电了，大家是不是感到非常苦恼？可 以说电已经融入了我们的生活，重要性无 需多言。请大家欣赏一段影片，看看穿越 到秦朝的主人公有什么苦恼？ 【播放影片】 【提出问题】你知道主人公描述的是什么 装置吗？你能否设计出影片中的装置？这 个装置能够产生电流要满足什么条件？ 观看影片，思考情节中 关乎的化学知识。 回忆必修二原电池 知识，复习原电池的定 义，构成条件 动手书面设计出铜- 锌 稀硫酸原电池 截取影视片段，寓教于乐， 使学生意识到要做生活中 的有心人。 【点评，引导复习】 （此部分重点引导学生 回顾重点知识） 评价学生书面设计的简单原电池，引导学 生复习原电池的工作原理 【结合口诀】升者负极降者液，只要惰者 为正极 指 定 学 生 回 答 正 负 电 极、外电路电子移动、 内电路阴阳离子的移动 方向 结合学生 “最近发展区” 复 习巩固必修2 中所学原电 池知识，进一步明确原电池 的装置构成、 反应本质和工 作原理。 培养学生的总结归纳能力 【过渡】清楚了原理，大家现在跃跃欲试， 想为主人公设计原电池了吧！请大家试着 用提供的材料设计电池，来探究这两组原 电池的放电情况。 将学生分成两大组进行，要求认真观察、 记录现象，并解释现象 【教师提示】正负极不要接反,电流计已 被改装，电流大小只读数字，不带单位； 将电极与电流表接好后再将电极放入电 解质溶液中并观察电流大小；保持电极 间距及面积相等。 选择合适的电极材料和 电解质溶液，组装原电 池，观察、记录现象， （电 流计的开始计数大小及 变化、两电极上的变化） 相互讨论 回顾旧知， 动手尝试， 再现 必修二简单原电池的学习 情境，在此基础上展开深层 次的实验探究。 【实验探究一】原电池输出电能的能力 【推测第二组原电池的放电大小】 【小结】原电池输出电能的能力：首先取 决于原电池的反应物的氧化还原能力，同 时，装置设计的合理性以及影响电极反应 观察对比电流计指针偏 转情况，学生借助金属 活动性顺序分析上述实 验电流大小不同的原因 尝试从电池总反应给出 结论：电解液相同时， 物质的还原性越强，原 电池输出电能的能力越 强。 根据实验结论，推测得 出结论一：负极相同时， 物质的氧化性越强，原 电池输出电能的能力越 基于学生的认知基础，发现 规律，培养学生的动手操作 能力，使学生形成通过现象 分析原因揭示本质的 科学的学习方法； 明确化学 是一门实验科学。 Cu Zn CuSO4 A Cu Fe CuSO4 A Cu Zn H2SO4 A Cu Zn CuSO4 A A Cu 稀硫 Zn 3 的条件也是影响因素。强。 【提问】刚刚大家在做实验的时候，有没 有注意到电流大小的变化？是不是一直指 示着最大值？ 【现象再分析】为什么负极的锌片也有红 色物质析出？ 【解释原因】由于锌片与硫酸铜溶液直接 接触，会有铜在锌片表面析出，锌表面也 构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析 出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌 片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池， 也就没有电流产生。 一段时间后：锌片逐渐 溶解，也有红色物质析 出，铜片有红色物质析 出，指针偏转角度变小， 最后指向零。 产生认知冲突： 发现原电池 在实现化学能与电能转化 过程中存在的缺陷，进而提 出解决方案。 【过渡】请大家思考上述电池是否具有实 用性？ 【引导学生提出设想】作为原电池，其功 能就是要将化学能转化成电能，上述实验 中负极上的变化势必影响原电池的供电效 率。 能否设法阻止溶液中的Cu 2+在负极表面 还原？ 【讨论交流】负极不能 与反应的电解液直接接 触，不与锌反应的溶液， 一般加金属对应的盐溶 液 【实验探究二】设计如 左图，但是没有电流 【讨论原因】没有形成 闭合回路 一步步地剖析，大胆猜想， 逐步探究。 【引导学生提出方案】要是有一份充满了 离子的溶液，能和两个烧杯连通，则就能 同时向两边补充阴阳离子，维持两边的电 中性。有没有这样一个“法宝”呢？ 【实验探究二原电池（加盐桥）】 【介绍盐桥】 1、盐桥中装有饱和的KCl 溶 液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止 管中溶液流出。 （实验室提供的是装有饱和 KCl 溶液的 U 型管，用棉花堵住）K +和 Cl- 能在胶冻内自由移动。 【实验改进】 加饱和 KCl 溶液琼脂盐桥，观察电 流计的示数，获得了较 长时间的稳定电流 【拿出盐桥】观察现象， 电流计不再偏转，体会 盐桥的作用 观看flash动画，结合 观察到的现象，理解原 电池（加盐桥）的工作 原理 【书写两个半电池的电 使学生体会理论与实际应 用的不同， 使学生体验科学 探究的艰辛与喜悦 Cu Zn A ZnSO4溶液 CuSO4溶液 Cu Zn CuSO4 A 4 【盐桥的作用】 （1）使两溶液保持电中性； （2）形成闭合回路； （3）提高电能转化效率。 原电池（加盐桥）的优点： 能产生持续、稳定的电流。 【播放flash解释原电池（加盐桥）的工 作原理】， 【口诀记忆】升者负极，降者正，桥连两 池阳各同 极反应和电池总反应】 【回答】 闭合回路的形成（外电 路电子流动；内电路盐 桥中阴阳离子的移动） 【理解必修二中简单的 原电池到原电池（加盐 桥）的跨越】盐桥为原 电池持续、稳定地产生 电 流 创 造 了 必 要 的 条 件。 理解两类原电池原理上的 一致性，夯实电化学基础。 【过渡】通过大家一步步的探索，我们设 计出了能够产生持续稳定电流的原电池装 置。也就是“加盐桥的原电池”，使得氧化 剂和还原剂近乎完全隔离，并在不同的区 域之间通过特定的装置实现了电子的定向 转移。可以说，在原电池中设置盐桥不是 一个普通的技术改进，而是对旧的思维模 式的一个质的突破。 聆听思考 在过程中体验科学探究的 艰辛与喜悦， 感悟创新 （盐 桥引入）的妙处。 【小结】到此，我们可谓帮助主人公解决 了他的难题，当然，设计的是实验室电池， 真正的实用电池条件要求是更苛刻的。我 相信大家在帮助他的过程中肯定理解了原 电池原理，那么赶紧试试身手吧！请完成 导学案上相应题目。 【完成导学案上题目】学以致用，巩固知识。 三、板书设计 第一节原电池 一、原电池基本概念 1、定义 2、构成条件 二、原电池输出电能的能力大小 取决于组成原电池反应物的氧化还原能力 三、原电池的工作原理（加盐桥） 1、电极反应（铜锌硫酸铜原电池为例） 锌半电池（负极） ： Zn-2e - =Zn 2+ 铜半电池（正极） ： Cu 2+2e-=Cu 2、电池总反应：Zn+Cu 2+=Zn2+Cu 3、闭合回路的形成 外电路：电子从负极流向正极；内电路：由盐桥连通，Cl- 向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动。 4、盐桥的作用：连通两电解质溶液，保持两溶液电中性，提高电能转化效率。 5 第四章第一节原电池学案 一、学习目标 1、知识与技能 ：了解半电池、盐桥、内电路、外电路等概念；理解电极反应式和 电池反应方程式；了解电池电能输出能力大小的影响因素 2、过程与方法 ：通过实验探究和问题讨论的过程，了解利用实验探究化学物质的一般 方法，初步形成分析推理、对比归纳的能力。 3、情感态度与价值观 ：体会理论与实际应用的不同，体验科学探究的艰辛与喜悦，感 悟科学研究对人类文明的推动作用，享受化学世界的奇妙与和谐。 二、学习活动 （一）复习巩固 判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反 应式 . 归纳总结 1、原电池的构成条件： 2、原电池反应的本质： （二）实验探究（ 1） 1.探究目的：不同原电池的放电情况。 2.实验用品：电流计，导线，铜、锌、铁电极，U型管 ( 盐桥 ) ，0.1 mol/L 硫酸铜溶液，0.1 mol/L A CuSO4溶液 Cu Zn A CuSO4溶液 Cu Fe A 稀盐酸 Cu Ag A ZnSO4溶液 Cu Zn CuSO4溶液