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人教版選修4化學(xué)反應(yīng)原理 2019-2020年人教版高中化學(xué)選修四：4-1原電池 教案 一、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能：深入了解原電池的工作原理。通過(guò)三次理論分析使學(xué)生對(duì)原電池的形成條件產(chǎn)生更完整的認(rèn)識(shí)。學(xué)會(huì)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(jì)簡(jiǎn)單的原電池。 過(guò)程與方法：學(xué)生通過(guò)橘子電池的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，體驗(yàn)建構(gòu)模型的過(guò)程。通過(guò)Zn-CuSO4電池的設(shè)計(jì)活動(dòng)，感悟科學(xué)探究的思路和方法，進(jìn)一步體會(huì)控制變量在科學(xué)探究中的應(yīng)用。 情感態(tài)度與價(jià)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(guò)雙液電池模型的建構(gòu)，滲透對(duì)立統(tǒng)一的辯證唯物主義思想。 二 教學(xué)重點(diǎn)：原電池工作原理和形成條件 三 教學(xué)難點(diǎn)：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(shí)驗(yàn)探究 五、教學(xué)過(guò)程與教學(xué)資源設(shè)計(jì) 教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn) 提煉模型 【連接】在必修中有一個(gè)家庭實(shí)驗(yàn)——設(shè)計(jì)水果電池。 【提出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】現(xiàn)在給你提供了以下材料，請(qǐng)你設(shè)計(jì)橘子電池，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并提煉出原電池模型。 可供選擇的材料： 靈敏電流計(jì)、銅絲、鋅條、導(dǎo)線、培養(yǎng)皿、橘子 【小組實(shí)驗(yàn)】 【方案展示，提煉模型】 通過(guò)橘子實(shí)驗(yàn)的方案討論，使學(xué)生從“單瓣”→“兩瓣”形象實(shí)驗(yàn)演化成“單池”→“雙池”的模型建構(gòu)；從“膜”上升到“鹽橋”的認(rèn)識(shí)。 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(guò)程，同時(shí)強(qiáng)調(diào)鹽橋的作用。 序號(hào) 方案、現(xiàn)象 方案1 Zn片和Cu片同時(shí)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(wú)電流) 交流方案，匯總 教師引導(dǎo)，學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)模型，集體討論修改： 方案1： 方案2： 【針對(duì)方案2提問(wèn)】為何兩瓣未分開的橘子也能產(chǎn)生電流？ 【針對(duì)方案3提問(wèn)】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(wèn)】這兩種解決方案為何能產(chǎn)生電流？請(qǐng)?zhí)釤捘Ｐ汀? 【知識(shí)介紹】在化學(xué)實(shí)驗(yàn)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?yàn)閮砂曛虚g的膜可以讓離子通過(guò)，離子定向移動(dòng)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(huì)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(dòng)，構(gòu)成閉合回路。 【提煉模型】 實(shí)驗(yàn)探究 完善認(rèn)識(shí) 【連接】水果中含有電解質(zhì)溶液，因此可以設(shè)計(jì)水果電池實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的過(guò)程。如何將化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池裝置呢？ 【提出問(wèn)題】現(xiàn)有反應(yīng)Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu，如何設(shè)計(jì)成原電池裝置？ 【組織學(xué)生交流，確定設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)?zāi)康摹堪贷}橋模型，根據(jù)Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池裝置。 【指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)】 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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 聯(lián)系已學(xué)知識(shí)，回憶根據(jù)化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)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(jì)、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(shí)清洗電極。 【小組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，并實(shí)施】 通過(guò)方法討論和交流，后面學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程會(huì)有的放矢，防止漫無(wú)目的的實(shí)驗(yàn)。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，感悟科學(xué)探究的思路和方法，進(jìn)一步體會(huì)控制變量在科學(xué)探究中的應(yīng)用。 在討論交流方案的過(guò)程中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋，深入認(rèn)識(shí)原電池原理和形成條件，上升到完整認(rèn)識(shí)。通過(guò)雙液電池模型的建構(gòu)，滲透對(duì)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(huì)變黑？ 從能量轉(zhuǎn)化的角度說(shuō)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(wèn)題？ （分析現(xiàn)象）Zn接觸到CuSO4溶液，會(huì)直接發(fā)生置換反應(yīng)。說(shuō)明Zn失去的電子并沒(méi)有完全轉(zhuǎn)化成電能，電能轉(zhuǎn)化率較低。 【方案2】為何會(huì)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(shì)差，有電子定向移動(dòng)的趨勢(shì)。 ②當(dāng)通過(guò)鹽橋連接兩極時(shí)，陰離子從正極溶液通過(guò)鹽橋向負(fù)極移動(dòng)，此時(shí)形成閉合回路，就形成了電流。 【問(wèn)題】負(fù)極液的作用？正極液的作用？ （學(xué)生通過(guò)對(duì)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(duì)原電池原理的認(rèn)識(shí)。 回顧歷史 發(fā)展創(chuàng)新 【介紹電池發(fā)展史】 通過(guò)今天的實(shí)踐活動(dòng)，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(jì)]： 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(gè)閉合的回路。 簡(jiǎn)稱“兩極一液一線”