2019-2020年人教版選修4 第4章第1節(jié) 原電池 教案.doc

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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)生轉化的原因；能正確書寫電極反應式和電池反應方程式，解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因。 (二)教材分析：本節(jié)內容是在《必修2》中第二章第二節(jié)《化學能與電能》的基礎上，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、內電路、外電路等概念，從本質上了解原電池的工作原理，是在必修2基礎上的深化。 【教學設計基本思路】 本節(jié)課在設計上，希望能通過對必修2相關知識的回顧復習，逐步深化了解原電池的工作原理。因此，圍繞“原電池的設計”展開思路，結合學生的認知能力和必修2中相關知識的介紹，以實驗探究的模式，設計了四個遞進的問題，以問題的逐步解決推進教學進程。 什么樣的化學反應可以設計成原電池？ 原電池在設計上有什么條件？ 如何改進原電池，使之能持續(xù)產生穩(wěn)定的電流？ 原電池的供電能力與哪些設計因素有關？ 【教學設計重點】 采用問題探究法貫穿全局，充分尊重學生的認知結構，以復習的形式引入新課，在對舊知識的歸納總結中引出問題：什么樣的化學反應可以設計成原電池？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、掌握構成原電池的條件。 3、能夠正確書寫電極反應式和電池反應方程式。 二、過程與方法 1、體驗化學能轉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，能夠寫出電極反應式和電池反應方程式 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 設計意圖 [引入]今天我們上課需要擴音設備、投影設備、照明設備，它們的使用都和電有關。在高一時，我們就學習了一種能將化學能直接轉變?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、寫出電極反應式。再判斷氫氧燃料電池的正負極、寫出電極反應式。 [啟發(fā)]寫總反應方程式，歸納共性 [板書]一、什么樣的化學反應可以設計成原電池？ [投影板書]氧化還原反應、自發(fā)反應。 [探究] Zn與CuSO4溶液的反應是能自發(fā)進行的氧化還原反應，請利用Zn+ CuSO4＝Cu +ZnSO4原理設計原電池。 [提問]在設計的時候用了哪些儀器、藥品？為什么？ [板書]二、原電池在設計上有什么條件？ [分組實驗]請各小組按照自己的設計組裝儀器，開始實驗，記錄反應初始時及反應后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。 [結論]由于Zn片與CuSO4溶液直接接觸，在反應一段時間后，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)產生穩(wěn)定的電流？ [板書]三、如何改進原電池，使之能持續(xù)產生穩(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？所以我們在設計上要加以改進。是否可以從源頭上設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——構成閉合回路。用導線？還是電解質溶液？ [討論]裝置改進后能產生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原因？ [練習]寫出電極反應式。 [播放課件]微觀動畫展現(xiàn)實驗過程。 [講述]分析半電池反應，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：構成閉合通路 [過渡]所有牌號的干電池質量都一樣嗎？ [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物的氧化還原能力；同時裝置設計的合理性以及影響電極反應條件也是至關重要的因素。 [板書]四、原電池的供電能力與哪些設計因素有關？ [投影板書]與組成原電池的反應物的氧化還原能力和裝置設計的合理性等因素有關。 [練習]利用Cu+2AgNO3＝Cu(NO3)2+2Ag原理，如何設計一個能持續(xù)產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、自發(fā)反應。 [練習]畫裝置圖。 [回答]1、活性不同的兩種金屬。 2、電解質溶液。 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，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若是電解質溶液，外電路的電子定向移動，內電路離子也定向移動，構成一個內外循環(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，在已有知識的基礎上衍生出新知識內容。 讓學生通過類比，自己歸納原電池反應本質。 先動手設計，后從自己的設計中總結構成原電池的條件。 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、 教學設計板書 第四章 電化學基礎 第一節(jié) 原電池 一、什么樣的化學反應可以設計成原電池？ 二、原電池在設計上有什么條件？ 三、如何改進原電池，使之能持續(xù)產生穩(wěn)定的電流？ 四、原電池的供電能力與哪些設計因素有關？