4.1.1用“锌”电亮美好生活-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原理及优化，以“用‘锌’电亮美好生活”为主题，通过盐水灯实验（一杯水一勺盐让LED灯亮）导入，激发兴趣后复习单液原电池，结合数字化实验探究效率问题，递进至双液原电池（盐桥作用）及隔膜原电池，构建完整知识脉络。 特色在于生活情境融入（科学态度与责任）、数字化实验实时监测电流（科学探究与实践）及动画演示离子迁移，跨学科结合物理I=U/R分析内阻优化隔膜设计（科学思维）。学生通过实验探究与小组讨论提升能力，教师可直接应用，高效落实核心素养，深化原电池理解。

附件： 原电池教学设计 课程基本信息 课题 用“锌”电亮美好生活 课型 新授课 学科 化学 年级 高二 学段 高中 版本章节 人教版第四章第一节 【素养目标】 1.宏观辨识与社会责任：认识化学能转化为电能的实际意义及重要应用，体会化学与物理跨学科融合，关联生活体会其价值。 2.变化观念与平衡思想：从氧化还原反应本质，初步认识原电池能量转化及工作原理。 3.证据推理与模型认知：了解原电池工作原理，明确其构造组成，构建原电池核心模型。 4.科学探究与创新意识：能分析解释原电池工作原理，设计简单原电池，通过数字化实验创新实验方案（单液原电池→双液原电池→隔膜原电池）。 教学重难点 重点：原电池原理、盐桥的作用、探究能力的培养。 难点：原电池设计改进、探究能力的培养。 学情分析 学生已具备氧化还原反应的基础知识，能初步理解电子转移过程，但对原电池的优化设计（如盐桥、隔膜）缺乏系统认识，需通过实验和图示加深理解 教学准备 教师准备：实验器材：盐水灯，铜片、锌片、CuSO₄溶液、盐桥、数字化实验设备等，希沃白板多媒体课件、动画演示、板书设计。 学生准备：提前预习导学案，自主阅读课本96-97页 教学过程 教学任务 教学内容 学生活动 设计意图 新课导入 同学们，假设我们在野外露营时突然停电了，周围一片漆黑。这时如果我说——只需要一杯水和一勺盐，就能让灯泡亮起来，你们相信吗？ 1.连接锌片和碳片电极到LED灯上（此时灯不亮）； 2.加入盐水，LED灯逐渐亮起。 协助教师搭建实验器材，投影实验现象到多媒体。 激发兴趣，利用盐水灯的工作原理，引出课题“用“锌”电亮美好生活”，让课堂赋予生活情境| 复习回顾 根据盐水灯工作原理，回答単液电池相关问题 一、单液原电池相关知识（以锌铜硫酸铜原电池为例） 1.原电池是 装置。2.原电池的构成条件有哪些? 3.单液原电池的工作原理 多媒体展示学生的导学案完成情况，并且让学生说，教师补充。 【学生笔记】电子不下水（电子只在导线和电极移动，不可进入到溶液中）； 离子不上岸（离子会在电解质溶液中定向移动，不进入导线）。 复习回顾，巩固単液电池知识点，方便到双液电池的过渡。 环节一：数字化实验探究单液原电池的电池效率（以锌铜硫酸铜原电池为例） 【任务一】描述观察到的现象: 1.锌片 ，铜片 ，溶液温度 。 2.一段时间后，电流逐渐 ，能量变化： 。 数字化实验实时监测电流变化 建立基础知识框架 环节二：探究双液原电池 【任务二】实验分析现象背后的原因 问题引导： 1.为什么锌片上有铜析出？ 2.从物理学和能量角度分析电流衰减的原因。 （I=U/R，R=ρ*L/ S) 学生归纳：单液原电池的缺点： 1.锌片与铜片直接接触，发生了 反应，导致部分化学能转化为热能。 2.工作时，锌片上也有铜析出， 跟硫酸铜溶液的接触面积，原电池的电动势很快降低，电流变化： 。 培养科学探究能力 讨论：怎样改进单液原电池装置，提高能量转化效率，获得稳定的电流？ 改进方法： 【任务三】认识盐桥 1.盐桥：①通常是将浸泡了 溶液的琼脂装在U型管中。②琼脂的作用：防止 ；③ 能在胶冻内自由移动。 2.实验4-1：取出盐桥，观察电流变化 有盐桥存在时，电流表指针 ，取出盐桥，电流表指针 。 小组交流讨论回答以下问题： 1.盐桥如何选择？盐桥中的离子迁移方向？ 2.盐桥的作用是什么？盐桥能否用导线代替？ 解决单液电池的缺陷的关键：将锌与硫酸铜溶液分开，得到了两个反应区 小组讨论，回答相关问题，，教师补充 学生通过阅读材料概括盐桥选择条件，，提高学生获取材料的能力；同时通过小组讨论，提高学生交流表达与概括能力 【任务四】阅读教材97页，了解双液原电池的工作原理和各部分的作用 学生通过动画演示离子迁移过程进行小结：双液原电池及其工作原理（与单液对比，【温故而知新】第3问） 1.通过动画演示离子迁移过程，提高学生课堂专注度； 2.学生通过对比学习，加深对知识点的印象与理解； 3.了解原电池工作原理，明确其构造组成，构建原电池核心模型。 总结双液原电池的优缺点： 学生通过单液电池和双液电池数字化实验数据，概括双液原电池的优缺点 提高学生概括能力，为后续隔膜电池知识做铺垫。 环节三：隔膜原电池 【任务五】小组讨论，从物理学角度分析引入盐桥后电流较小的原因 1.内阻： ，导致欧姆损耗（I=U/R)，内阻R增大使I减小）。 2.离子迁移效率低： ①距离： ，导致离子需穿过盐桥，路径比单液电池更长。 ②通道： ，导致盐桥的横截面积有限，离子通量受限（类比水管粗细影响水流）。 ③容量： ，盐桥中可移动离子数量有限，无法快速补充电荷。 讨论：如何设计一种改进材料：既能避免 Zn和Cu²⁺直接接触，又能平衡电荷，还能减小内阻装置？ 小组讨论，从物理学角度分析 (I=U/R，R=ρ*L/ S)，学生分享答案 认识化学能转化为电能的实际意义及重要应用，体会化学与物理跨学科融合，关联生活体会其价值。 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 通过。 ②阴离子交换膜：只允许 通过。 ③质子交换膜：只允许 通过。 【任务六】初步认识隔膜，思考：隔膜的作用是什么？右图原电池应该选择什么类型的离子交换膜？里面的离子是如何移动的呢？离子浓度怎样变化？离子交换膜 小组讨论，学生分享答案 初步认识隔膜电池 练习评价 【学以致用】1.利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。 设计双液原电池过程分析：(1)负极的材料是 ，该负极反应式是 。该原电池的正极是 ，还可以选用 等材料。该正极反应式是 。 (3)外电路中的电子是从 极流向 极。 (4)画出原电池的示意图 2.下列装置中，能组成原电池的是 (　 ) 2.如下图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是 (　 　) A.外电路的电流方向为：X→外电路→Y B.若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为Zn C.若两电极都是金属，则它们的活动性为X>Y D.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 黑板展示原电池设计，实时反馈 重视课堂价，检测学习效果 【课后作业】 1.进行思维建模绘制反应原电池工作原理的示意图（含电子、离子流向），完成课本P96-97思考与讨论。 2.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。 3.高密度储能电池锌溴电池如图所示，总反应为Zn+Br2=ZnBr2。下列说法错误的是( ) A．电极M为正极 B．负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+ C．随着放电的进行，ZnBr2溶液的浓度减小 D．每转移2mole-，理论上有1mol Zn2+通过 板书设计/课堂小结 原电池：化学能→电能 单液电池：能量损耗大，电压不稳定 双液电池：盐桥沟通电路，电流稳定 隔膜电池：选择性透膜，高效节能 教学反思 本节课通过实验与数字化手段结合，学生参与度高，对原电池的优化理解更深入；部分学生对盐桥作用理解仍模糊，后续可通过模型制作加深理解。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $