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2019-2020年高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 4.1 原電池教案 新人教版選修4 一、教學(xué)目標(biāo) 知識與技能：深入了解原電池的工作原理。通過三次理論分析使學(xué)生對原電池的形成條件產(chǎn)生更完整的認(rèn)識。學(xué)會書寫電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)。能根據(jù)反應(yīng)設(shè)計簡單的原電池。 過程與方法：學(xué)生通過橘子電池的實驗活動，體驗建構(gòu)模型的過程。通過Zn-CuSO4電池的設(shè)計活動，感悟科學(xué)探究的思路和方法，進(jìn)一步體會控制變量在科學(xué)探中的應(yīng)用。 情感態(tài)度與價值觀：介紹電池發(fā)展史，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，感受原電池原理應(yīng)用于化學(xué)電源開發(fā)的關(guān)鍵作用。通過雙液電池模型的建構(gòu)，滲透對立統(tǒng)一的辯證唯物主義思想。 二 教學(xué)重點：原電池工作原理和形成條件 三 教學(xué)難點：氧化還原反應(yīng)完全分開在兩極發(fā)生(分池、分液) 四 教學(xué)方法：實驗探究 五、教學(xué)過程與教學(xué)資源設(shè)計 教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 展示圖片 復(fù)習(xí)已知 【引入】展示各種電池圖片，電池的作用。 【復(fù)習(xí)】銅鋅原電池裝置中正負(fù)極分別發(fā)生了什么反應(yīng)？電流是如何產(chǎn)生的？ 【回顧復(fù)習(xí)】化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 【復(fù)習(xí)】原電池工作原理： 負(fù)極：氧化反應(yīng) 失電子 正極：還原反應(yīng) 得電子 電子從負(fù)極流向正極， 陰離子從正極流向負(fù)極，形成閉合回路。 第一次理論分析，復(fù)習(xí)已經(jīng)掌握的原電池原理和形成條件，為后面的深化發(fā)展提供基礎(chǔ)。 橘子實驗 提煉模型 【連接】在必修中有一個家庭實驗——設(shè)計水果電池。 【提出實驗內(nèi)容】現(xiàn)在給你提供了以下材料，請你設(shè)計橘子電池，觀察實驗現(xiàn)象并提煉出原電池模型。 可供選擇的材料： 靈敏電流計、銅絲、鋅條、導(dǎo)線、培養(yǎng)皿、橘子 【小組實驗】 【方案展示，提煉模型】 通過橘子實驗的方案討論，使學(xué)生從“單瓣”→“兩瓣”形象實驗演化成“單池”→“雙池”的模型建構(gòu)；從“膜”上升到“鹽橋”的認(rèn)識。 第二次理論分析提出雙池-鹽橋模型，在模型分析中再次強(qiáng)調(diào)電流的形成過程，同時強(qiáng)調(diào)鹽橋的作用。 序號 方案、現(xiàn)象 方案1 Zn片和Cu片同時插入一瓣橘子中 (有電流) 方案2 Zn片和Cu片分別插入未分開的兩瓣橘子中 (有電流) 方案3 Zn片和Cu片分別插入分開的兩瓣橘子中 (無電流) 交流方案，匯總 教師引導(dǎo)，學(xué)生主動建構(gòu)模型，集體討論修改： 方案1： 方案2： 【針對方案2提問】為何兩瓣未分開的橘子也能產(chǎn)生電流？ 【針對方案3提問】為何兩瓣分開的橘子不能產(chǎn)生電流？如何改進(jìn)，產(chǎn)生電流？ 【教師演示兩種解決方案】“連隧道”(用吸滿果汁的導(dǎo)管連通)、“搭橋”(用浸有NaCl溶液的濾紙條連接)。 【提問】這兩種解決方案為何能產(chǎn)生電流？請?zhí)釤捘Ｐ汀? 【知識介紹】在化學(xué)實驗中常用的鹽橋是在U型管里裝含有瓊膠的飽和KCl溶液。 【可能解釋】因為兩瓣中間的膜可以讓離子通過，離子定向移動形成閉合回路。 【可能解釋】未形成閉合回路。解決方法：將兩瓣橘子貼在一起。 還有可能會有將其浸入電解質(zhì)溶液中。 【可能解釋】在“隧道”和“橋”中離子能夠定向移動，構(gòu)成閉合回路。 【提煉模型】 實驗探究 完善認(rèn)識 【連接】水果中含有電解質(zhì)溶液，因此可以設(shè)計水果電池實現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的過程。如何將化學(xué)反應(yīng)設(shè)計成原電池裝置呢？ 【提出問題】現(xiàn)有反應(yīng)Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu，如何設(shè)計成原電池裝置？ 【組織學(xué)生交流，確定設(shè)計思路】先將氧化還原反應(yīng)拆分，再根據(jù)反應(yīng)確定電極材料和電解質(zhì)溶液。 【提出實驗?zāi)康摹堪贷}橋模型，根據(jù)Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu反應(yīng)設(shè)計成原電池裝置。 【指導(dǎo)學(xué)生實驗】 注意電極材料的選擇。 注意電解質(zhì)溶液的選擇。 注意記錄實驗現(xiàn)象。 聯(lián)系已學(xué)知識，回憶根據(jù)化學(xué)反應(yīng)設(shè)計成原電池裝置的思路和方法。 思路1：先選材料，后定反應(yīng)。 Zn是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)； Cu是正極，發(fā)生還原反應(yīng)。 思路2：先拆反應(yīng)，后選材料。 Zn-2e-=Zn2+ 氧化反應(yīng) 負(fù)極 Cu2++2e-=Cu還原反應(yīng) 正極 可供使用的儀器和藥品：靈敏電流計、銅片、鋅片、導(dǎo)線、培養(yǎng)皿、ZnSO4溶液、NaCl溶液、CuSO4溶液、浸NaCl溶液的濾紙條(鹽橋)。 注意：及時清洗電極。 【小組實驗設(shè)計方案，并實施】 通過方法討論和交流，后面學(xué)生實驗過程會有的放矢，防止漫無目的的實驗。 通過實驗活動，感悟科學(xué)探究的思路和方法，進(jìn)一步體會控制變量在科學(xué)探究中的應(yīng)用。 在討論交流方案的過程中，學(xué)生對實驗現(xiàn)象的解釋，深入認(rèn)識原電池原理和形成條件，上升到完整認(rèn)識。通過雙液電池模型的建構(gòu)，滲透對立統(tǒng)一的辯證唯物主義思想。 【交流方案】 【方案1】為何Zn表面會變黑？ 從能量轉(zhuǎn)化的角度說明什么 方案 負(fù)極 負(fù)極液 正極 正極液 現(xiàn)象 1 Zn CuSO4 Cu CuSO4 Zn表面變黑 有電流產(chǎn)生 2 Zn ZnSO4 Cu CuSO4 Zn表面不變黑 有電流產(chǎn)生 3 Zn NaCl Cu CuSO4 Zn表面不變黑 有電流產(chǎn)生 問題？ （分析現(xiàn)象）Zn接觸到CuSO4溶液，會直接發(fā)生置換反應(yīng)。說明Zn失去的電子并沒有完全轉(zhuǎn)化成電能，電能轉(zhuǎn)化率較低。 【方案2】為何會產(chǎn)生電流？ （理論分析）①因負(fù)極和正極已有提供電子和接受電子的物質(zhì)，兩者存在電勢差，有電子定向移動的趨勢。 ②當(dāng)通過鹽橋連接兩極時，陰離子從正極溶液通過鹽橋向負(fù)極移動，此時形成閉合回路，就形成了電流。 【問題】負(fù)極液的作用？正極液的作用？ （學(xué)生通過對比分析）負(fù)極液只起導(dǎo)電作用；正極液中Cu2+發(fā)生還原反應(yīng)，且起導(dǎo)電作用。 【總結(jié)交流】你對原電池原理的認(rèn)識。 回顧歷史 發(fā)展創(chuàng)新 【介紹電池發(fā)展史】 通過今天的實踐活動，聯(lián)系電池發(fā)展史，你有哪些感想？ 交流感受。 介紹電池發(fā)展史，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，感受原電池原理應(yīng)用于化學(xué)電源開發(fā)的關(guān)鍵作用。 [作業(yè)布置]：課后作業(yè)P73面 第2、3、6題 [板書設(shè)計]： 第一節(jié)：原電池 一、原電池的概念：直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。 二、原電池的本質(zhì)：氧化還原反應(yīng) 三、構(gòu)成原電池的條件： 1、兩極：活性不同的兩極電極材料（可以是兩種活性不同的金屬或金屬與非金屬） 2、電解質(zhì)溶液：要求電極材料在電解質(zhì)溶液中能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng) 3、要形成一個閉合的回路。 簡稱“兩極一液一線”