4.1 原电池 教学设计 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

原电池 一、复习内容分析 原电池与其他的能源相比有许多的优点，如能量转换率高，供能稳定可靠：可制成各种形状大小，不同容量、电压的电池及电池组：使用方便、易于维护，是现代生产、生活、国防中大量使用的一种能源。正是由于这些原因，高考关于原电池的考题频频出现，电极反应方程式的书写更是考查的重点。分析近年的高考试题，电极反应方程式的书写主要有两大类型：一电化学知识每年必考，近年来电化学的试题设计突出“理论联系实际，强调学以致用”。注重以化工生产的真实过程为问题情境，以电化学知识为载体，将化学研究的基本思路与方法、基本概念与原理、重要物质的性质与应用巧妙的融合于试题中，考查考生应用实践能力。 二、学情分析 学生已有氧化还原反应、金属活动性、电解质溶液等知识基础，且在必修二和选修四的学习中已经完成原电池的基本原理部分：具备一定的讨论分析、归纳总结的能力。但是学生在解答新型原电池这类题时出现思维无序、知识综合能力缺乏、对细节的把握能力差等问题，得分率往往是偏低的。 三、复习目标及对应的结构水平 1、掌握原电池的构成条件，理解原电池的工作原理、能正确判断电极名称、电子流向、电流方向、了解金属发生电化学腐蚀的原因（单点、多点结构） 2、能根据电池装置、总反应方程式书写出电极反应和总反应方程式（关联结构） 3、能够敏捷、准确地获取试题所给的相关信息，并与已知知识整合，在分析评价的基础上提高应用新信息的能力（抽象拓展结构） 四、教学重难点 重点： 原电池基础内容（正负极、电子、电流、离子方向）的判断、反应原理等 难点：能在具体的情景中整合新旧知识，正确书写电极和电池反应方程式 五、教学方法 教学内容及SOLO分类水平 可选择的教学方法 原电池的构成条件、理解原电池的工作原理、正负极、电子流向、离子移动方向的判断、了解金属发生电化学腐蚀的原因 讲述法、多媒体法、模型建构法 电极反应和总反应方程式 讲述法、引导法 根据反应原理，设计原电池 小组讨论法、讲授法、 六、教学过程 复习教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 环节1：原电池的概念和构成条件 教师强调： ①电池的电极反应一定是氧化还原反应，但电池总反应却不一定是氧化还原反应；沉淀反应、中和反应等非氧化还原反应也可以设计为原电池。 ②介质既可以是电解质的水溶液，也可以是能传导离子的固体电解质，还可以是有机电解质溶液。 1、概念 原电池是把化学能转化为电能的装置。 2．构成条件 ① 活动性有差异的两种金属（或一种是非金属导体）作电极； ② 两极均插入电解质溶液； ③ 两极相连形成闭合电路。 ④ 一个自发的氧化还原反应。 学生回忆相关内容 该内容为单点结构内容，以多媒体辅助进行教学，直观地向学生呈现知识内容，学生只需要进行回忆复习即可。 环节2：原电池的原理 播放动画：原电池的原理，并引导学生进行总结。 学生认真观看动画，然后用自己的话总结原电池工作原理： ① 负极上还原性较强的物质失去电子发生氧化反应， ② 电子从负极经外电路流向正极（产生电流）， ③ 正极上氧化性较强的物质得到电子发生还原反应。 ④内电路电解质内离子定向移动，产生电流。 未回答问题同学参与点评。 该环节内容为多点结构内容，通过具体生动的动画将学生看不见的微观世界宏观化，帮助学生理解原电池的化学原理，同时明确原电池的能量变化和原电池的概念。（要提醒学生只是按本课的需要进行模拟，事实并非完全如此） 环节3：电源正负极的判断、电子的移动方向、电流的移动方向 在解答原电池的题目时，判断电源的正负极是第一步需要做的工作，下面请同学们依据已学知识、教材，说出判断电源正负极的方法。 教师修正学生答案：①电极材料活泼性作为判断依据的时候，属于一般规律，有特殊。例如还需要注意电解质溶液（例：Mg-Al-NaOH（aq）电池、Fe-Cu-浓硫酸）以及电池类型（燃料电池不能用电极活泼性作为判断依据）等 ④电极质量判断也是一般规律，特殊：在电极上面又生成难溶物 请学生挨个回答判断方法（以负极为例） ①电极材料（活泼金属） ②电极反应（氧化反应） ③电子流向（电子流出） ④电极现象（质量减小） ⑤离子移向（阴离子移向） 学生聆听，补充笔记 环节4：原电池电极方程式的书写 在书写原电池电极方程式的时候，首先判断正负极，抓住电极反应：负极氧化，正极还原，同时需要特别注意的是，要充分考虑到电解质溶液是否参与反应，从而确定电极反应产物（电极产物在电解质溶液环境中应稳定存在）。两电极反应式相加，等于总反应方程式。 学生根据自己的情况，补充内容，在脑海中生成自己的知识体系。 电极方程式书写，是本节内容的难点，也是学生高考时候的难点，内容属于关联结构，对学生要求比较高，直接采用讲授法，直观地向学生呈现书写原则和方法，有利于学生接受。 环节5：电极方程式的书写（练习） 类型1（简单）：根据原电池装置，书写电极反应式（电解质溶液不参与反应） 例1： 类型2：根据原电池装置和总反应方程式，书写电极反应式（电解质溶液参与反应） 例2：银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意图如图所示： 类型3：根据总反应方程式 例3：利用反应Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋设计了原电池 (1)该原电池的负极材料是________，发生________(填“氧化”或“还原”)反应。 （2）负极：________ 正极：________ 类型4：根据题目信息，电解质溶液中微粒的变化，书写电极方程式。 例4：如图所示原电池的盐桥中装有饱和K2SO4溶液，电池工作一段时间后，甲烧杯中溶液颜色不断变浅。 学生书写: 负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：Cu2++2e-=Cu 总方程式：Zn +Cu2+=Cu+ Zn2+ 负极：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2（由于Zn失去电子以后生成的二价离子在遇到电解质溶液时要进一步发生反应，故最终产物为Zn(OH)2） 正极：Ag2O＋H2O+2e－=2Ag＋2OH－（由于此方程中，正极比较复杂，所以采用总反应式减负极的方法，保证把负极反应物/产物减完） 根据总反应方程式，将其拆分成两个电极方程式，用过方程式发生的反应类型，从而确定是正极还是负极。 学生：Cu-2e－= Cu2＋（失电子发生氧化反应，负极） 2Fe3＋+2e－=2Fe2＋ （得电子发生还原反应，正极） 根据题目信息，甲中有颜色的是高锰酸钾,由于颜色在变浅，说明高锰酸钾在被消耗，变成二价锰离子，由于溶液呈酸性，高锰酸根中的氧结合氢离子，生成水 MnO4－+5e－+8H＋=Mn2＋+4H2O（发生还原反应，正极） 因此乙烧杯失去电子，发生氧化反应，为负极 Fe2＋-e－=Fe3＋ 电极反应式的书写属于关联结构内容，对学生能力要求比较高，本环节，将通过练习不同类型的原电池书写习题，根据学生思维能力，由浅入深地引导学生书写电极反应式；同时学生根据几种不同类型的原电池题型，进行辨析，对电极方程式的书写不再感到陌生，达到高考要求。 再次过程中，学生可以相互讨论，得出正确答案，真正成为学习的主人，从而加深印象。 环节6：原电池工作原理的应用 请同学们根据教辅所归纳内容，理解并总结原电池工作原理的应用 看书，勾划重点 1、用于比较金属活动性强弱（两种金属作为两电极时，活泼金属为负极） 2、用作金属的防护（由于负极要发生损耗，所以将被保护金属作为正极） 3、加快氧化还原反应速率（例：锌和稀硫酸反应，加入少量硫酸铜，形成原电池） 4、使变黑的银质器皿复原 5、设计原电池（重点） 对该部分内容进行升华，以体现“化学与生活”的紧密联系，培养学生的核心素养，同时增加学生的兴趣 环节7：原电池的设计 请同学们分组讨论，根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计的原电池，并画出原电池的简易装置图。 教师巡视学生答题情况，引导有困难的学生，对有部分学生答案进行修正。 根据学生回答的信息，可以给学生补充双液电池装置图。 学生展开讨论，给出电极方程式和装置图。 根据总反应方程式，拆分为两个电极反应式： Cu-2e－= Cu2＋(负极) 2Fe3＋+2e－=2Fe2＋（正极） 分析：根据电极反应式，Cu为负极材料，正极材料活泼性需要比负极弱，所以正极可以为石墨电极，其中正极方程式中出现了2Fe3＋，只能你来源于电解质溶液，故电解质溶液为FeCl3或者Fe2(SO4)3. 装置图如下： 设计原电池这部分内容为抽象拓展结构，对学生思维要求比较高，学生可以通过自己设计原电池，更深入地了解原电池，形成更为完整地知识体系，同时老师可以通过学生完成任务的情况，设计情况，清晰地了解学生的障碍点、以及学生的思维层次，及时引导学生，帮助学生思维更上一个台阶。 环节8：总结 对该节内容进行简短的总结 学生根据自己的情况，补充内容，在脑海中生成自己 的知识体系 归纳总结，目的在于将内容系统地联系起来，帮助学生完成知识的建构。 七、作业布置 SOLO结构层次 学生作业 单点结构 判断： 1、在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极。 2、铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生。 3、两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极 多点结构 4、利用反应Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋设计了如图所示的原电池。回答下列问题： (1)该原电池的负极材料是________，发生________(填“氧化”或“还原”)反应。 (2)X是____________，图中“→”表示________的方向。 (3)盐桥中的SO42－移向________溶液。 关联结构 5、M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋=N＋M2＋；②M、P 用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是(　　) A．P＞M＞N＞E B．E＞N＞M＞P C．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N 抽象拓展结构 6、如图所示是原电池的装置图。请回答： (1)若C为稀H2SO4，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为______________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)。 (2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为________，B(正极)极材料为________，溶液C为____________。 (3)若C为CuCl2溶液，Zn是____极，Cu极发生________反应，电极反应式为______________________。 反应过程溶液中c(Cu2＋)________(填“变大”“变小”或“不变”)。 学科网（北京）股份有限公司 $$