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1、2022年人教版選修4 第4章第1節(jié) 原電池 教案
一、 教學(xué)設(shè)計(jì)思路
【課程標(biāo)準(zhǔn)與教材分析】
(一)課程標(biāo)準(zhǔn)：新課標(biāo)要求學(xué)生能從根本上了解化學(xué)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(xué)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(xué)能與電能》的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(xué)設(shè)計(jì)基本思路】
本節(jié)課在設(shè)計(jì)上，希望能通過對必修2相關(guān)知識的回顧復(fù)習(xí)，逐步深化了解原電池的工作原理。因此，圍繞
2、“原電池的設(shè)計(jì)”展開思路，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知能力和必修2中相關(guān)知識的介紹，以實(shí)驗(yàn)探究的模式，設(shè)計(jì)了四個(gè)遞進(jìn)的問題，以問題的逐步解決推進(jìn)教學(xué)進(jìn)程。
什么樣的化學(xué)反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池？
原電池在設(shè)計(jì)上有什么條件？
如何改進(jìn)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(jì)因素有關(guān)？
【教學(xué)設(shè)計(jì)重點(diǎn)】
采用問題探究法貫穿全局，充分尊重學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，以復(fù)習(xí)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(xué)反應(yīng)可以設(shè)計(jì)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(jì)過渡自
3、然、層層遞進(jìn)，在對問題的探討過程中實(shí)現(xiàn)本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。
二、 教學(xué)設(shè)計(jì)方案
教學(xué)目標(biāo)
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(yàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的探究過程。
2、通過分組實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)觀察能力與分析思維能力。
3、學(xué)習(xí)以問題為中心的學(xué)習(xí)方法，學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方法。
4、加深理解實(shí)踐→認(rèn)識→再實(shí)踐→再認(rèn)識的辨證唯物主義的思維方法。
三、情感態(tài)度價(jià)值觀
通過一些實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究過程，增強(qiáng)探索化學(xué)反應(yīng)原理的興趣，樹立學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的志向。
重點(diǎn)
進(jìn)一步了解原電池的工作
4、原理，能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式
難點(diǎn)
原電池的工作原理
教學(xué)方法
啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)探究法
儀器、用品
燒杯、U形管、表面皿、電流表、鹽橋、導(dǎo)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(xué)生活動
設(shè)計(jì)意圖
[引入]今天我們上課需要擴(kuò)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(shí)，我們就學(xué)習(xí)了一種能將化學(xué)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(fù)習(xí)
5、]回憶高一實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的現(xiàn)象。判斷Cu-Zn原電池的正負(fù)極、寫出電極反應(yīng)式。再判斷氫氧燃料電池的正負(fù)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(xué)反應(yīng)可以設(shè)計(jì)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(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，請利用Zn+ CuSO4＝Cu +ZnSO4原理設(shè)計(jì)原電池。
[提問]在設(shè)計(jì)的時(shí)候用了哪些儀器、藥品？為什么？
[板書]二、原電池在設(shè)計(jì)上有什么條件？
[分組實(shí)驗(yàn)]請各小組按照自己的設(shè)計(jì)組裝儀器，開始實(shí)驗(yàn)，記錄反應(yīng)初始時(shí)及反應(yīng)后1分鐘、2分鐘、3分鐘時(shí)電流
6、表的讀數(shù)。（注意整個(gè)過程不要挪動電極）3分鐘實(shí)驗(yàn)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(gè)組件的變化上進(jìn)行分析。
[播放課件]微觀動畫展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程。
[結(jié)論]由于Zn片與CuSO4溶液直接接觸，在反應(yīng)一段時(shí)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(jìn)一步加速Cu在負(fù)極表面析出，致使向外輸出的電流減弱。當(dāng)Zn片表面完全被Cu覆蓋后，反應(yīng)終止。
[展示]化學(xué)電源圖片
[過渡]這樣的原電池能不能用來做電源？如何改進(jìn)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(jìn)原電池，使之能
7、持續(xù)產(chǎn)生穩(wěn)定的電流？
[演示實(shí)驗(yàn)]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(fù)到初始值。
[引導(dǎo)]作為原電池，其功能就是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，上述實(shí)驗(yàn)中負(fù)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(xué)電源能取出電極來擦拭嗎？所以我們在設(shè)計(jì)上要加以改進(jìn)。是否可以從源頭上設(shè)法阻止溶液中的銅離子在負(fù)極鋅片上被還原？
[演示實(shí)驗(yàn)]在學(xué)生指導(dǎo)下進(jìn)行課本實(shí)驗(yàn)4-1的演示。
[提問]從原電池的形成條件來看， 只差第三個(gè)條件——構(gòu)成閉合回路。用導(dǎo)線？還是電解質(zhì)溶液？
[討論]裝置改進(jìn)后能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原
8、因？
[練習(xí)]寫出電極反應(yīng)式。
[播放課件]微觀動畫展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)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(shí)裝置設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)的合理性等因素有關(guān)。
[練習(xí)]利用Cu+2AgNO3＝Cu(N
9、O3)2+2Ag原理，如何設(shè)計(jì)一個(gè)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(fù)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(xí)]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(gè)閉合的回路
[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]現(xiàn)象：電流表指針偏轉(zhuǎn)，電流
10、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(shí)，Zn片表面也幾乎被Cu全部覆蓋。
[回答]導(dǎo)線、電流表無變化；CuSO4溶液中Cu2+濃度有少量減?。籞n片幾乎完全被Cu覆蓋。
[討論]將負(fù)極與電解質(zhì)溶液分開。
[學(xué)生指導(dǎo)] 1、分成兩個(gè)燒杯，另一個(gè)裝ZnSO4溶液。
[分析]①若是導(dǎo)線，形成原電池時(shí)，在兩極形成電荷堆積，導(dǎo)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
11、路的電子定向移動，內(nèi)電路離子也定向移動，構(gòu)成一個(gè)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(yàn)兩極材料不同時(shí)的電流強(qiáng)弱是不一樣的，兩極材料相同時(shí)，不同的人實(shí)驗(yàn)時(shí)電流的強(qiáng)弱也是不一樣的。
復(fù)習(xí)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(xué)生通過類比，自己歸納原電池反應(yīng)本質(zhì)。
先動手設(shè)計(jì)，后從自己的設(shè)計(jì)中總結(jié)構(gòu)成原電池的條件。
承前啟后，
12、讓學(xué)生明白，理論知識運(yùn)用于實(shí)際還是會遇到很多困難。
通過形象的動畫展示，加強(qiáng)形象思維。
培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。
檢驗(yàn)學(xué)生的理解情況，將課堂的主體地位還給學(xué)生。
通過自制的人體電池教具，讓學(xué)生體驗(yàn)電極材料等條件不同時(shí)電流的差別，新奇試驗(yàn)讓知識的學(xué)習(xí)饒有興致。
三、 教學(xué)設(shè)計(jì)板書
第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)
第一節(jié) 原電池
一、什么樣的化學(xué)反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池？
二、原電池在設(shè)計(jì)上有什么條件？
三、如何改進(jìn)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(jì)因素有關(guān)？
2022年人教版選修4 第4章第1節(jié) 原電池 教案
