4.1 原电池 教案 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一节 原电池 教案 教学目标 教学目标： （1）通过复习回顾，认识原电池的组成条件，建立原电池装置的认识模型。 （2）通过从单液原电池到双液原电池的学习认识盐桥、离子交换膜的作用，掌握原电池的工作原理、能准确判断离子移动方向，正确书写电极反应式，能设计原电池。 （3）通过原电池装置优化探究过程，感受原电池的价值，了解化学在生产生活中的应用，培养可持续发展的意识，增强社会责任感， 评价目标： （1）通过复习回顾和新课讲授，诊断并发展学生对原电池的组成条件及其工作原理（经验水平、概念原理水平）。 （2）通过分析单液原电池的弊端并提出改进措施，诊断并发展学生对原电池的认识进阶（宏观水平、微观水平、内涵水平） （3）通过对原电池装置优化探究过程，诊断并发展学生的认识思路结构化水平（视角水平、内涵水平）和学生对化学价值的认识水平（学科和社会价值视角）。通过对学生实验操作的评价，诊断并发展学生实验操作水平。 教学重难点 教学重点：原电池的原理及相关应用 教学难点：以原电池原理来设计更好的原电池 教学过程 1.新课导入 【创设情境】播放“美国特斯拉电动跑车”视频 介绍风靡全球的特斯拉电动跑车的优良性能，与其电池的性能是离不开的。 导入我们的课程类型是试验探究课，今天我们要一起来学习“原电池实验的高效化与微型化创新改进” 2.新课讲授 概念建构 1.原电池的概念 教学目标： （1）通过复习回顾，认识原电池的组成条件，建立原电池装置的认识模型。 评价目标： （1）通过复习回顾和新课讲授，诊断并发展学生对原电池的组成条件及其工作原理（经验水平、概念原理水平）。 【回顾概念】原电池是将化学能转化为电能的装置。 【设疑】我们知道，将锌片、铜片置于硫酸铜溶液中并以导线连接起来组成原电池。可以获得电流，然而这种原电池中氧化反应与还原反应并没有完全隔开，我们如何进行改进呢？ 【实验】教师演示实验4-1，学生试观察现象。 【回答】 实验装置 装置一 装置二 实验现象 电流表 指针偏转 指针偏转；取出盐桥，电流表的指针回到零点 电极变化 锌片逐渐溶解，铜片上有红色固体生成 ①左边烧杯中的锌片逐渐溶解，右边烧杯中的铜片上有红色固体析出 ②取出盐桥，铜片上不再有固体析出，锌片上也不再溶解 电流变化 一段时间后，电流会逐渐衰弱 产生的电流持续、稳定   3、实验探究 【思考与交流】 1.盐桥的作用是什么？2.为什么装置一电流逐渐衰弱，装置二电流持续、稳定？ 【讲解】带着问题，我们一起来分析原电池的工作原理。在盐桥存在时，在ZnSO4溶液中，锌片逐渐溶解，即Zn被氧化，Zn失去电子，生成Zn2+进入溶液。Zn失去的电子，经导线流向铜片，CuSO4溶液中的Cu2+从铜片上得到电子，被还原为金属铜并沉积在铜片上。随着反应的进行，左边烧杯溶液中c(Zn2+)增大，右边烧杯溶液中c(Cu2+)减小。盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液，使左、右烧杯中的溶液均保持电中性，氧化还原反应得以持续进行，从而原电池不断地产生电流。 【思考】试分析取出盐桥后电流表的指针回到零点的原因。 【回答】取出盐桥后，由于锌原子失去电子成为Zn2+进入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电；同时Cu2+得到电子成为铜并沉积在铜片上，使CuSO4溶液因SO42-相对较多而带负电。这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流表指针不发生指针偏转的现象。 【总结】盐桥的作用：盐桥在原电池中起导电作用，使整个装置形成闭合回路，盐桥导电利用的是阴、阳离子的定向移动，使电解质溶液保持电中性，从而使原电池能相对持续、稳定地产生电流。 思考：同学们思考一下，双液原电池的有什么缺点？我们可以如何改进？ 4、继续探究，再上高新 教学目标： （2）通过从单液原电池到双液原电池的学习认识盐桥、离子交换膜的作用，掌握原电池的工作原理、能准确判断离子移动方向，正确书写电极反应式，能设计原电池。 评价目标： （2）通过分析单液原电池的弊端并提出改进措施，诊断并发展学生对原电池的认识进阶（宏观水平、微观水平、内涵水平） 【实验探究一】：比较单双液原电池优缺点 单液原电池虽然电流大，但是不稳定，有很大的能耗；双液原电池虽然电流稳定，但是电流又比较小，效率不高。 【思考与交流】为什么双液原电池的电流如此小？如何改进出更高效的原电池呢？ 分组讨论：提出各种可能性 提示：请同学们思考，离子在两种电池的电解质溶液中的运动有何不同？ 展示：单液原电池和双液原电池微观粒子运动图像 基于以上分析，同学们再讨论得出结论：盐桥的加入，使得离子通道变得又长又窄。 继续提问：那我们如何改进新的装置，能够使得电池更高效。 通过观察提示图片分析： 展示图片：三峡大坝的图片，可以U型管变为直线型盐桥 改进方案： 【实验探究二】提醒：没有凝胶该怎么办呢？有浸泡了KCl饱和溶液的土豆泥代替 学生组装好装置，进行测量 【思考与交流】对比U型管盐桥原电池，培养皿原电池的优缺点是什么？（从电流大小、稳定性、药品用量三个方面思考，并填写实验报告） 学生通过对比两组电池，发散思维，为后面创新改进打下基础。 5，再进一步探究 教学目标： （3）通过原电池装置优化探究过程，感受原电池的价值，了解化学在生产生活中的应用，培养可持续发展的意识，增强社会责任感， 评价目标： （3）通过对原电池装置优化探究过程，诊断并发展学生的认识思路结构化水平（视角水平、内涵水平）和学生对化学价值的认识水平（学科和社会价值视角）。通过对学生实验操作的评价，诊断并发展学生实验操作水平。 【实验探究三】原电池的高效化创新改进 【思考与交流】培养皿原电池电流增大数倍，药品用量大，能否设计更微型化的原电池？ 引导：1、滤纸既可以吸收大量溶液，作为反应池； 2在教师引导下得出创新方案2： （1）滤纸条作为反应池； （2）占有饱和KCl溶液滤纸当做盐桥； 学生议论纷纷，讨论得出创新方案2，并根据实验步骤进行实验操作，得出实验结论。 【思考与交流】是否还能够设计出更高效，微型的电池呢？ 联想到纽扣电池，利用隔板或者隔膜隔开正负极以及两种电解质溶液 引入膜电池。 6.课堂小结 [师]通过本节课的学习，我们要理解原电池工作的原理，并且应用原电池原理解决电化学的相关问题。可以设计出更高效化、微型化的电池。 板书设计 原电池的工作原理 原电池：化学能转化为电能的装置  原电池的构成条件：两极、一液、一线、一反应 原电池的原理： 学科网（北京）股份有限公司 $$