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2019-2020年人教版選修4 第4章第1節(jié) 原電池 教案 一、 教學設(shè)計思路 【課程標準與教材分析】 (一)課程標準：新課標要求學生能從根本上了解化學能與電能之間發(fā)生轉(zhuǎn)化的原因；能正確書寫電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式，解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因。 (二)教材分析：本節(jié)內(nèi)容是在《必修2》中第二章第二節(jié)《化學能與電能》的基礎(chǔ)上，進一步介紹原電池的組成和工作原理，通過對電池效率的探究，引出半電池、鹽橋、內(nèi)電路、外電路等概念，從本質(zhì)上了解原電池的工作原理，是在必修2基礎(chǔ)上的深化。 【教學設(shè)計基本思路】 本節(jié)課在設(shè)計上，希望能通過對必修2相關(guān)知識的回顧復習，逐步深化了解原電池的工作原理。因此，圍繞“原電池的設(shè)計”展開思路，結(jié)合學生的認知能力和必修2中相關(guān)知識的介紹，以實驗探究的模式，設(shè)計了四個遞進的問題，以問題的逐步解決推進教學進程。 什么樣的化學反應(yīng)可以設(shè)計成原電池？ 原電池在設(shè)計上有什么條件？ 如何改進原電池，使之能持續(xù)產(chǎn)生穩(wěn)定的電流？ 原電池的供電能力與哪些設(shè)計因素有關(guān)？ 【教學設(shè)計重點】 采用問題探究法貫穿全局，充分尊重學生的認知結(jié)構(gòu)，以復習的形式引入新課，在對舊知識的歸納總結(jié)中引出問題：什么樣的化學反應(yīng)可以設(shè)計成原電池？再在解決問題的過程中不斷引發(fā)新問題，問題的設(shè)計過渡自然、層層遞進，在對問題的探討過程中實現(xiàn)本節(jié)課的教學目標。 二、 教學設(shè)計方案 教學目標 一、 知識與技能 1、了解原電池的工作原理。 2、掌握構(gòu)成原電池的條件。 3、能夠正確書寫電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。 二、過程與方法 1、體驗化學能轉(zhuǎn)化為電能的探究過程。 2、通過分組實驗培養(yǎng)觀察能力與分析思維能力。 3、學習以問題為中心的學習方法，學會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方法。 4、加深理解實踐→認識→再實踐→再認識的辨證唯物主義的思維方法。 三、情感態(tài)度價值觀 通過一些實驗和科學探究過程，增強探索化學反應(yīng)原理的興趣，樹立學習和研究化學的志向。 重點 進一步了解原電池的工作原理，能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式 難點 原電池的工作原理 教學方法 啟發(fā)式實驗引導探究法 儀器、用品 燒杯、U形管、表面皿、電流表、鹽橋、導線、金屬Cu、Zn、Fe、Al和CuSO4、ZnSO4、KCl等溶液，以及人體電池等自制教具。 教師活動 學生活動 設(shè)計意圖 [引入]今天我們上課需要擴音設(shè)備、投影設(shè)備、照明設(shè)備，它們的使用都和電有關(guān)。在高一時，我們就學習了一種能將化學能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，大家還記得是什么嗎？ [過渡]這節(jié)課我們將繼續(xù)探討原電池的有關(guān)知識。 [板書]第一節(jié) 原電池 [播放課件] Cu-Zn原電池的裝置圖和氫氧燃料電池示意圖。 [復習]回憶高一實驗時觀察到的現(xiàn)象。判斷Cu-Zn原電池的正負極、寫出電極反應(yīng)式。再判斷氫氧燃料電池的正負極、寫出電極反應(yīng)式。 [啟發(fā)]寫總反應(yīng)方程式，歸納共性 [板書]一、什么樣的化學反應(yīng)可以設(shè)計成原電池？ [投影板書]氧化還原反應(yīng)、自發(fā)反應(yīng)。 [探究] Zn與CuSO4溶液的反應(yīng)是能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，請利用Zn+ CuSO4＝Cu +ZnSO4原理設(shè)計原電池。 [提問]在設(shè)計的時候用了哪些儀器、藥品？為什么？ [板書]二、原電池在設(shè)計上有什么條件？ [分組實驗]請各小組按照自己的設(shè)計組裝儀器，開始實驗，記錄反應(yīng)初始時及反應(yīng)后1分鐘、2分鐘、3分鐘時電流表的讀數(shù)。（注意整個過程不要挪動電極）3分鐘實驗完成后再取出電極，觀察電極變化。 [提問]為什么電流會衰減？請從各個組件的變化上進行分析。 [播放課件]微觀動畫展現(xiàn)實驗過程。 [結(jié)論]由于Zn片與CuSO4溶液直接接觸，在反應(yīng)一段時間后，難免溶液中有Cu2+在Zn片表面被直接還原，一旦有少量Cu在Zn片表面析出，即在Zn表面也構(gòu)成了原電池，進一步加速Cu在負極表面析出，致使向外輸出的電流減弱。當Zn片表面完全被Cu覆蓋后，反應(yīng)終止。 [展示]化學電源圖片 [過渡]這樣的原電池能不能用來做電源？如何改進原電池，使之能持續(xù)產(chǎn)生穩(wěn)定的電流？ [板書]三、如何改進原電池，使之能持續(xù)產(chǎn)生穩(wěn)定的電流？ [演示實驗]除去Zn片表面附著的Cu，重新放回CuSO4溶液中，電流表讀數(shù)恢復到初始值。 [引導]作為原電池，其功能就是將化學能轉(zhuǎn)換為電能，上述實驗中負極上的變化影響了供電效率。今天演示的簡易裝置可以通過取出電極擦拭來消除這一改變，可是，生活中的化學電源能取出電極來擦拭嗎？所以我們在設(shè)計上要加以改進。是否可以從源頭上設(shè)法阻止溶液中的銅離子在負極鋅片上被還原？ [演示實驗]在學生指導下進行課本實驗4-1的演示。 [提問]從原電池的形成條件來看， 只差第三個條件——構(gòu)成閉合回路。用導線？還是電解質(zhì)溶液？ [討論]裝置改進后能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原因？ [練習]寫出電極反應(yīng)式。 [播放課件]微觀動畫展現(xiàn)實驗過程。 [講述]分析半電池反應(yīng)，鹽橋的作用。 [投影板書]1、思路：使鋅與銅離子不直接接觸。 2、措施：鹽橋 作用：構(gòu)成閉合通路 [過渡]所有牌號的干電池質(zhì)量都一樣嗎？ [教具展示]人體電池。 [講述] 原電池的輸出電能的能力：首先取決于組成原電池的反應(yīng)物的氧化還原能力；同時裝置設(shè)計的合理性以及影響電極反應(yīng)條件也是至關(guān)重要的因素。 [板書]四、原電池的供電能力與哪些設(shè)計因素有關(guān)？ [投影板書]與組成原電池的反應(yīng)物的氧化還原能力和裝置設(shè)計的合理性等因素有關(guān)。 [練習]利用Cu+2AgNO3＝Cu(NO3)2+2Ag原理，如何設(shè)計一個能持續(xù)產(chǎn)生電流的原電池裝置？ [回答]原電池。 [回答] Cu-Zn原電池 鋅片（－）：Zn-2e-＝Zn2+ 銅片（＋）：2H++2e-＝H2↑ 氫氧燃料電池： 負極：2H2- 4e-＝4 H+ 正極：O2+4 H+ +4e-= 2 H2O [回答] Zn+2H+＝Zn2+ +H2↑ 2H2 +O2＝2 H2O 氧化還原反應(yīng)、自發(fā)反應(yīng)。 [練習]畫裝置圖。 [回答]1、活性不同的兩種金屬。 2、電解質(zhì)溶液。 3、要形成一個閉合的回路 [學生實驗]現(xiàn)象：電流表指針偏轉(zhuǎn)，電流表讀數(shù)為0.10A，1分鐘后電流表讀數(shù)為0.08A，2分鐘后電流表讀數(shù)為0.06A，3分鐘后電流表讀數(shù)為0.05A。Cu片表面有Cu析出，同時，Zn片表面也幾乎被Cu全部覆蓋。 [回答]導線、電流表無變化；CuSO4溶液中Cu2+濃度有少量減??；Zn片幾乎完全被Cu覆蓋。 [討論]將負極與電解質(zhì)溶液分開。 [學生指導] 1、分成兩個燒杯，另一個裝ZnSO4溶液。 [分析]①若是導線，形成原電池時，在兩極形成電荷堆積，導線上不能形成離子的定向移動，無法形成持續(xù)穩(wěn)定地電流。 ②若是電解質(zhì)溶液，外電路的電子定向移動，內(nèi)電路離子也定向移動，構(gòu)成一個內(nèi)外循環(huán)的通路，就可以得到持續(xù)穩(wěn)定地電流。 [回答]鋅片（－）：Zn-2e-＝Zn2+ 銅片（＋）：Cu2++2e-＝Cu [互動]體驗兩極材料不同時的電流強弱是不一樣的，兩極材料相同時，不同的人實驗時電流的強弱也是不一樣的。 復習原有知識，在已有知識的基礎(chǔ)上衍生出新知識內(nèi)容。 讓學生通過類比，自己歸納原電池反應(yīng)本質(zhì)。 先動手設(shè)計，后從自己的設(shè)計中總結(jié)構(gòu)成原電池的條件。 承前啟后，讓學生明白，理論知識運用于實際還是會遇到很多困難。 通過形象的動畫展示，加強形象思維。 培養(yǎng)學生分析問題的能力。 檢驗學生的理解情況，將課堂的主體地位還給學生。 通過自制的人體電池教具，讓學生體驗電極材料等條件不同時電流的差別，新奇試驗讓知識的學習饒有興致。 三、 教學設(shè)計板書 第四章 電化學基礎(chǔ) 第一節(jié) 原電池 一、什么樣的化學反應(yīng)可以設(shè)計成原電池？ 二、原電池在設(shè)計上有什么條件？ 三、如何改進原電池，使之能持續(xù)產(chǎn)生穩(wěn)定的電流？ 四、原電池的供電能力與哪些設(shè)計因素有關(guān)？