4.1 原电池的工作原理 教学设计-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学教学设计聚焦原电池工作原理及盐桥电池，从日常电池导入，回顾必修原电池概念，通过单液电池电流减小的异常现象制造矛盾，引导学生分析问题，为构建盐桥电池模型铺垫，形成从已知到未知的学习支架。 特色是以科学探究为主线，通过单液与盐桥电池对比实验、问题链引导（如“如何阻止铜离子在锌片还原”），培养科学思维中的证据推理与模型认知，结合离子交换膜电池联系生活实际，落实科学探究与实践及科学态度与责任，助力学生深化原理理解，为教师提供素养导向的教学范式。

原电池的工作原理教学设计及教学反思 一、课标解读 1. 内容要求：了解原电池的工作原理； 2. 学业要求：能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 二、教材分析 从学科核心知识看，新课标更注重发挥学科核心知识的认识发展功能，如原电池和电解池工作原理要求中，新课标描述为“认识电解在实现物质转化和能量储存中的具体应用”。学科核心知识是学科能力的基础，需转化为自觉主动的认识角度和思路才能转化为学科能力和学科素养。 从学科核心观念看，新课标更注重化学的学科价值。学业要求中，对电化学的应用未局限于金属防腐的传统素材，更关注自然环境和社会生活中的能源利用问题，让学生利用所学知识分析和解决真实情境下的化学问题，凸显学科价值，彰显社会情怀。此外，新课标还强调迁移能力，将具体技能要求融入学业要求中，例如“能设计简单的原电池和电解池”，利用知识解释事物、由已知推测未知，是创新能力的核心要素。 三、学情分析 通过初中化学和高中化学必修模块的学习，学生已了解氧化还原反应知识，初步认识到原电池能将化学能转化为电能；选修中学了热化学和电解的知识，从物质的反应、微粒的运动、能量的转化等角度，为原电池的学习奠定了基础。但原电池内容涉及到微观的氧化还原反应、微粒的迁移等微观的认识发展以及分析贯定化学反应的基本思路的培养，会对学生的认知发展带来障碍。 虽原电池知识难度从必修到选修是螺旋上升过程，但学生因电化学知识欠缺、受物理学知识影响以及对语言的错误理解，导致对原电池存在认知障碍（例如：如何认识电极材料与电极反应物的关系、电解质溶液与电极反应的关系；如何认识原电池中氧化反应、还原反应分开进行；怎样从微观视角分析原电池中微粒的运动与反应？） 四、素养目标 【教学目标】 1. 掌握原电池的概念和盐桥电池的工作原理； 2. 学会设计原电池； 3. 体会盐桥电池的优点和应用。 【评价目标】 1. 通过体验化学能转化为电能的探究过程，诊断学生对原电池工作原理的掌握程度； 2. 通过对单液原电池与盐桥原电池的设计对比，学会比较、评价设计方案； 3. 通过自主探究根据现象设疑、根据疑问求解的模式，诊断并发展学生的证据推理能力与模型认知素养。 五、教学重点、难点 - 教学重点：了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。 - 教学难点：①原电池中盐桥的作用分析；②从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。 六、教学方法 教法 核心内容 学法 建立模型、认识模型、应用模型、评价模型 原电池 交流合作、演绎推理、总结归纳 七、教学思路 以“化学电源”为核心，围绕教学目标、教学环节、设计意图、素养水平展开： 1. 再探单液原电池：回忆概念为后期探究铺垫，分析异常实验现象，制造矛盾冲突（素养水平1）； 2. 探究双液-盐桥原电池工作原理：通过设疑、圈探、研讨改进单液原电池的方法，构建盐桥原电池（素养水平2）； 3. 对比单液与双液-盐桥原电池的实验现象：学生通过对比实验充分体现探究成果，达情绪高潮（素养水平2、3）； 4. 利用设计带盐桥的电池：通过自主设计电池，检测学习效果，加强对原电池原理的理解（素养水平2、3）； 5. 盐桥变更-认识离子交换膜电池、构建盐桥原电池模型：培养科学进取精神，从课堂走向生活，提升实践思考探究能力；内化巩固原电池工作原理（素养水平4）。 八、教学过程 环节 教师活动 学生活动 温故知新 【新课导入】日常生活中很多活动依靠电池供能，展示常见电池；回顾必修 2 中 “化学能转化为电能的装置 —— 原电池”，提问 “已学原电池能否投入实际应用？” 回顾旧知、完成学案 【投影 + 提问】展示装置，提问 “三、四、五构成原电池的原因？其他装置不能构成的原因？” 【思考回答】第三、四、五是原电池；其他装置因 “无活性不同电极、无电解质溶液、无闭合回路” 等不能构成 【小结】原电池构成条件：自发氧化还原反应、两种活性不同电极、电解质溶液、闭合回路 【书写】电极反应式和总反应式 【提问】以装置五为例，复习铜锌原电池工作原理。 　 再探单液电池 【提问】预测装置五工作时的实验现象 【思考回答】电流表指针偏转、铜片有铜析出 【过渡 + 演示实验 1】将锌片、铜片与电流表串联，放入Cu溶液中；引导学生记录现象并填表 观察实验并记录：锌片有铜析出；电流减小、不稳定；锌片被铜覆盖 【问题 1】为什么电流会逐渐减小？ 【讨论回答】锌片表面析出铜，形成原电池，加快铜析出，减弱外输电流 【小结】简单原电池无法输出稳定电流，原因是锌片上有铜析出。 　 探究双液 - 盐桥电池 【交流・研讨一】引导学生分析原电池改进方向： 讨论改进方案： 问题 2：能否阻止铜离子在锌片表面还原？ 生 1：将Zn从Cu中分离 问题 3：锌片应插入什么溶液？ 生 2：锌片插入Zn，铜片插入Cu 问题 4：如何连接装置、使电解质溶液连通成闭合回路？ 生 3：用导线连接电极，用盐桥连通溶液 【小结】需要 “架在两烧杯上、持续提供离子” 的装置 观察实验现象：有盐桥时指针稳定偏转、铜片析铜、锌片溶解；取出盐桥无电流 【科学视野】展示离子迁移速率表，引导选择盐桥试剂（如KCl)） 【回答】盐桥作用：①联通溶液，形成闭合回路；②保持溶液电中性，使反应持续进行 【演示实验 2】用盐桥连接Zn（锌片）、Cu（铜片）溶液，串联电流表；提示观察 “指针偏转、溶液变化、电极变化、取出盐桥后的变化” 　 【分析 + 研讨二】分析盐桥中离子移动方向和作用 　 【过渡 + 分析】将盐桥原电池拆分为 “锌半电池、铜半电池”，解释 “外电路（电子导电）、内电路（离子导电）” 的闭合回路。 　 盐桥变更 - 认识离子交换膜电池 【过渡】盐桥引入后电流稳定，但电流强度小；实际应用中盐桥内阻大，故用 “离子交换膜” 替代 理解离子交换膜的优势，联系生活实例 【 展示】展示离子交换膜电池结构（替代盐桥），说明其 “选择性透过离子、隔离反应物” 的优点 【拓展】举例氢氧燃料电池用离子交换膜，联系生活中的电池。 设想未来电池的发展 【总结】从简单原电池到盐桥原电池、离子交换膜电池，体现 “理论到应用需克服困难” 举例生活中的电池，畅述未来电池发展趋势 【设问】电池已普及，未来发展趋势是什么？引导课后查阅资料。 九、板书设计 （板书图示：原电池工作原理） 十、课堂练习（典型性、代表性和覆盖面） 1. 将锌片、铜片、盐桥、导线、电流计和Zn溶液、Cu溶液连接成装置，下列叙述正确的是（ ） A. 构成原电池，锌片作正极 B. 铜片上有铜析出，锌片上没有 C. 铜片附近铜离子浓度不变 D. 导线中电子的方向是铜片流向锌片 2. “暖宝宝”主要原料：铁粉、活性炭、水、食盐等（活性炭是电极之一，食盐溶于水形成电解质溶液）。下列说法错误的是（ ） A. 活性炭作正极，加速铁粉的氧化 B. “暖宝宝”放出的热量是铁氧化时产生的 C. “暖宝宝”使用前要密封保存，使之与空气隔绝 D. 活性炭最终将转化为二氧化碳 3. 下列现象中，不是由于原电池反应造成的是（ ） A. 含杂质的锌与盐酸反应比纯锌与盐酸反应速率快 B. 金属在潮湿的空气中易腐蚀 C. 纯铁和盐酸反应，如滴入几滴硫酸铜溶液，则可加快反应速率 D. 纯银器表面变黑 4. 按选项要求组成的原电池中，总反应为的是（ ） 教学反思 1.成功之处： 学生参与度高：通过多样化的教学方法和互动环节，吸引了学生的注意力，激发了他们的学习兴趣和积极性。我通过小组讨论、问题抢答等方式，让学生在交流中碰撞思想，共同解决问题，培养了学生的合作精神和沟通能力。 2.不足之处： 部分学生理解困难：由于原电池的知识相对抽象，部分学生在理解上存在困难，需要在后续的教学中加强对学生基础知识的巩固和拓展。在实验环节中，部分学生对于实验操作不够熟练，导致实验结果不够准确，需要在实验前加强对学生的实验指导和训练。在课堂时间的管理上存在一定的问题，导致部分知识点讲解不够深入，需要在后续的教学中合理安排时间，确保每个知识点都能得到充分的讲解和讨论。 针对以上不足之处，改进措施： 在后续的教学中，我将合理安排课堂时间，确保每个知识点都能得到充分的讲解和讨论。根据学生的反馈情况，灵活调整教学内容和进度。 学科网（北京）股份有限公司 $