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》教学设计 ———寻求稳定高效的化学电源 1、 教学与评价目标 ㈠教学目标 1.以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。 2.通过实验证据发现真实问题，进一步思考解决问题，完善原电池思维模型；培养学生发现问题、解决问题的关键能力，提高学生证据推理与模型认知、科学探究与创新意识的核心素养。 3. 探究双液原电池的原理，了解科学探究的步骤，提高科学探究的能力。掌握构建原电池模型的方法，建立守恒观念。 4.了解化学在生产生活和科技领域的应用，感受化学学科的价值与美丽，强化社会责任感。 ㈡评价目标 1.能识别化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质； 2.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池； 3.通过实验，认识电极反应、电极材料、离子导体、电子导体是电池构成的基本要素 2、 教学重难点 ⑴重点：原电池的工作原理；电极反应的分析和表征 ⑵难点：盐桥和离子交换膜的作用；原电池思维模型的建构 3、 教学过程 创设情境，导入课题 【情境】石墨烯手机充电 5 秒钟，可以使用一周；石墨烯新能源汽车，充电 10 分钟，可以续航 1000 公里。 【问】该电池为何能有如此长的待机时间和如此大的续航能力呢？ ………….引入本节课题。 【设计意图】激发学生的学习兴趣，培养学生观察生活中的现象并积极思考。 环节一、探究单液原电池 ( Cu Zn A )任务一：用铜片、锌片，CuSO4溶液设计原电池 【思考】 1.判断电路中电子的流向，阴阳离子的流向 2.判断正负极，书写电极反应方程式 3.预测能观察到的现象 任务二：实验探究，验证预测 【演示实验1】让学生观察负极现象及电流的变化 【演示实验2】利用数字化手持技术探究电流变化及温度变化 【实验现象】①电流表指针偏转。②锌片和铜片上均有红色固体生成。 ③溶液温度升高。 ④一段时间后，电流会逐渐减小。 【问题1】为什么锌片表面附着红色固体？ 【问题2】从能量转化角度思考，电流衰减的原因？ 单液原电池的缺点： ①锌与CuSO4溶液直接接触，发生置换反应，导致部分化学能转为热能，造成能量损耗。 ②工作时，锌片上也有铜析出，原电池的电动势很快降低，电压不稳定 【问题3】怎样改进原电池装置，获得稳定的电流？ 改进方法：①将锌与硫酸铜溶液分开②加一个合适的“桥梁”沟通两种电解质溶液 环节二、探究双液原电池 任务一：认识盐桥 1.盐桥：通常是将浸泡了饱和KCl溶液的琼胶装在U型管中。 特点： ①.盐桥中的K+、Cl-可以自由移动 ②.琼胶起到固定作用，防止KCl溶液直接流出来。 ③.离子只出不进。 任务二：双液原电池的工作原理 【问题1】盐桥中的离子运动方向是怎样的？ K+向正极移动，Cl-向负极移动 【问题2】盐桥的作用？ ①沟通内电路，形成闭合回路 ②平衡两侧的电荷，使溶液保持电中性； ③避免电极与电解质溶液的直接接触，放电更持久。 【练习评价】依据氧化还原反应：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示。 请回答下列问题： (1)电极X的材料是___， 电解质溶液Y是_____________。 (2)银电极的电极反应式是____________________； X电极的电极反应式是________________。 (3)外电路中的电子是从___________极流向___________极。 (4)该原电池的正极是____，还可以选用____________等材料。 【任务三】利用数字化实验探究双液铜锌原电池工作效率 双液原电池 优点：电流稳定 不足：电流小 【问题3】双液原电池电流弱的原因是什么？ 引入盐桥后内阻变大 【问题4】能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？？ 环节三 隔膜原电池 【任务一】认识隔膜 1.隔膜：将电池的正负极材料隔开，防止两极接触发生短路 （不同的膜形成不同的离子通道）。 2.常见的三种离子交换膜 ①阳离子交换膜：只允许阳 离子通过 ②阴离子交换膜：只允许阴离子通过 ③质 子 交 换 膜：只允许H+通过 【任务二】初步认识隔膜电池 学科网（北京）股份有限公司 $$