第四章第一节 原电池教学设计_2026—2027学年高二上学期化学人教版选择性必修一

该高中化学教学设计聚焦双液原电池原理及模型建构，通过复习单液原电池构成与原理，引导学生设计装置、书写电极反应并绘制工作示意图，建构原电池模型，再分析单液电池弊端，自然过渡到双液电池优化，形成从必修到选择性必修的知识支架。 此资料以实验探究为核心，通过分组对比锌铜单液电池预测与实际现象差异，分析弊端原因并设计盐桥双液电池，体现科学探究与实践。小组合作从构成条件和原理建构二维思维模型，培养科学思维中的模型认知。动画模拟微观过程助力宏观辨识与微观探析，既提升学生证据推理能力，又为教师提供清晰教学思路与可操作活动设计。

选择性必修一第四章第一节 原电池 【教材分析】 前面已经学完高一人教必修第一册第一章氧化还原反应，已有了氧化还原理反应的理论基础，也学过了必修第二册第六章第一节 化学能与电能的转化之后，继续通过实验探究分析单液原电池在实际应用中存在的弊端和原因，如何优化设计，改进实验，分析实验现象，理解双液原电池的工作原理，通过合作探究分组实验，建构双液原电池模型，并能设计双液原电池，从而理解双液原电池的工作原理。本节课为下节课之化学电源的过渡起到承上启下的作用。 新课标的内容要求：能认识化学能与电能之间的相互转化，分析、理解原电池的构成及工作原理，能设计具有一定功能的简单的原电池。 【学情分析】 学生的现有水平分析： ①已掌握了氧化还原反应的本质和单液原电池的基本原理 ②已了解构成简单原电池的基本条件 ③已具备实验观察、分析、比较以及简单实验设计能力 学生的困难障碍分析： ①观察、记录实验现象往往会遗漏 ②缺乏模型构建的认知 ③由宏观现象分析微观本质能力较弱 【教学目标】 ①以氧化还原反应的角度以及铜、锌和稀硫酸单液原电池的能量转化角度出发，从宏观和微观的角度分析原电池工作原理，建立宏观辨识与微观探析意识。 ②通过分组实验探究，体验科学探究过程，培养科学探究与创新意识。 ③由单液原电池过渡、优化到双液原电池，培养观察和分析能力，提升证据推理与模型认知的学科素养。 【教学重点与难点】 重点：双液原电池的原理及电极反应式的书写 难点：双液原电池思维模型的建构 【教法与学法】 教法：多角度启发、引导法、实验探究、动画模拟等 学法：实验探究、分析讨论、归纳总结等 【教学设计思路】 首先，复习单液原电池、分析原电池原理，建构原电池模型。然后，剖析单液原电池的弊端，寻找解决方案，设计双液原电池。最后，练习巩固和检验效果。思路清晰，层层递进，环环相扣。 【教学过程设计】 ①复习单液原电池的构成条件及工作原理。 ②实验探究分析单液原电池在实际应用中存在的弊端和本质原因。 ③建构双液原电池模型，设计盐桥原电池。 ④原电池思维模型应用。 【教学过程】 【环节一】复习旧知，建构原电池模型 【活动】学生通过设计原电池，进行复习巩固，学案展示，相互批改，建构原电池的工作原理模型 ①设计原电池装置，并写出电极反应 ②原电池的正负极怎么判断？ ③电解质溶液中阴阳离子如何移动？ ④绘制锌铜-硫酸铜原电池工作原理示意图（注明原电池的组成；表明氧化反应和还原反应发生的区域；表明电子的运动方向和阴离子、阳离子的迁移方向） 【环节二】探秘单液原电池，发现不足，改进装置 【活动1】学生根据反应原理，预测实验现象，进行实验探究，对比实验现象与预测的不同。 实验装置 电极反应 预测实验现象 实际现象 负极Zn -2e =Zn2+ 正极 Cu2++2e=Cu 1）电流表示数发生偏转 2）锌片逐渐溶解 3）铜片表面有红色物质析出 1）电流减弱 2）锌片表面有红色物质析出 3）铜片表面有红色物质析出 【活动2】学生讨论分析单液原电池在实际应用中存在的弊端和本质原因 【提出问题】 ①锌片表面附着的大量红色固体是如何产生的？ ②电流不稳定，减弱原因？ 【学生分析】由于锌与硫酸铜溶液直接接触，把部分化学能转化为热能，时间稍长电流很快会衰减，能量转化率不高，并且虽然外电路断开，但内部继续发生反应，故单液原电池不适合实际生产应用。 【设问】怎么改进装置，避免锌与硫酸铜溶液溶液接触？改进的关键问题是什么？ ①同学代表分析双液电池的工作原理。 ②盐桥的作用：连通内电路，形成闭合回路；平衡两池电荷，保持溶液的电中性；把Zn与CuSO4溶液分开，避免自反应的发生，提高电能的转化率。 ③锌片和铜片分别做负极和正极电极材料，电子定向移动构成电子导体，盐桥中离子定向移动构成离子导体。 【提问】从双液电池的原理看出，反应的本质仍是还原剂与氧化剂发生氧化还原反应，与单液电池的原理是相同的，那同学们对比单双液电池在装置和原理有何异同？ 【活动4】学生分析对比单双电池的异同 【归纳总结】相同点：氧化还原原理、电极反应相同；都能产生电流；外电路都是电子的定向移动产生。 不同点：单液电池是Zn与CuSO4直接接触，发生自反应，电流不稳定，能量转化率低。双液电池是Zn与CuSO4分开，电极反应在两个区域进行，电流稳定，能量转化率高。 【活动5】小组合作，从原电池的构成条件和原电池的原理两个角度建构二维思维模型，讨论分析，不断完善原电池的思维模型 【归纳总结】建构原电池的思维模型 【环节四】原电池思维模型应用 【活动1】根据离子反应Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu，设计盐桥原电池 ①写出电极反应式 ②找出电极材料及电解质溶液 ③画出装置图 ④设计原电池的基本步骤是什么？ 【活动2】某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O＞Fe3＋，设计了盐桥式原电池，盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述正确的是(　　) A．甲烧杯的溶液中发生还原反应 B．乙烧杯中发生的电极反应为： 2Cr3＋＋7H2O－6e－=Cr2O＋14H＋ C．外电路的电流方向是从b到a D．电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯 【答案】C【解析】 A:因Cr2O＞Fe3＋，所以甲烧杯发生氧化反应，甲是原电池的负极 B:乙烧杯发生还原反应，乙是原电池的正极，电极反应为Cr2O＋14H＋+6e－=2Cr3＋＋7H2O C:外电路的电流方向是从正极到负极 D:原电池SO移向甲 【活动3】二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池将化学能转变成电能的同时，实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，降低了成本提高了效益，其原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A． Pt1电极附近发生的反应为 SO2＋2H2O－2e－=SO＋4H＋ B． 该电池放电时电子从Pt1电极经过外电路 流到Pt2电极 C．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－=2O2－ D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1 【答案】C 【解析】C．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－+4H+=2H2O 【课堂小结】师生共同总结单液和双液原电池的模型及工作原理。 【课后拓展】数字化实验表明，双液电池电流稳定，但是电流小，也不适合实际生产，课后探讨影响电流小的原因有哪些？如何改进？可以查询资料。 【教学反思】遵循新课改理念是本节课设计的宗旨，以问题为线索通过实验探究将基础知识的教学与探究性学习相结合，充分体现了以学生为主体的教学理念。课堂上采用实验探究，动画模拟，让学生通过观察、探究、讨论交流等探究性学习方式，构建了双液电池模型，促进学生化学核心素养。由于成功组织实施师生互动，学生注意力集中，思维也得到拓展，顺利的完成了本节课的教学目标。 学科网（北京）股份有限公司 $