6.1.3 设计原电池 化学电源 教学设计(共一课时) 高中化学人教版（2019）必修第二册

《设计原电池 化学电源》教学设计
一、教材分析
“化学能与电能”是高中化学必修课程中化学反应规律的内容，与元素化合物的知识相比，“化学能与电能”概念的建构过程具有丰富的化学学科核心素养的发展价值，是高中一年级全体学生都要重点学习的内容。该内容可以安排2课时。第1课时的教学重点是：理解氧化还原反应与原电池原理之间的关系，了解原电池的形成条件，分析简单原电池的工作原理；第2课时设计原电池与常见的化学电源。
新课标的内容要求：知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。学业要求：能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。因此，该节内容重点是要让学生体验作为不同角色的工作者，思考问题的不同角度，在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。
二、学情分析
初中化学已经从燃烧的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，《化学能与电能》的第一课时学习了原电池的概念、原理、组成原电池的条件。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。所以本课时设计：通过简单原电池装置的设计，增强学生的创新精神；然后了解生活中的各种化学电源的原理，电极材料，电子流向等，既增强了学生的分析、综合、应变能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。
素养目标
【教学目标】
1.会设计简单的原电池。
2.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。
3.掌握构成电池的要素，了解不同电极材料对电池性能的影响。
【评价目标】
1、科学探究：认识构成原电池的条件及其原理，判断原电池的正负极。
2、创新意识：利用原电池原理能设计原电池。
3、宏观辨识与微观探析：会分析物质化学变化中的能量变化与物质微观结构的关系。
四、教学重点、难点
1．教学重点：简易原电池装置的设计
2．教学难点：简易原电池装置的设计
五、教学方法
情境引入法、任务驱动法、实验探究法、归纳总结法、查阅资料法
六、教学设计思路
化学电源与学生的生活息息相关，通过换位思考，让学生担任不同的角色，导出生活中同学们熟悉的各种电池的发展过程，增强学生的创新精神；然后依次的分析，各种化学电源的原理，电极材料，电子流向，电池的缺陷，既增强了学生的分析，综合，应变能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。
七、教学流程
问题导入-水果电池思考-设计原电池-评价任务
问题引入-化学电源-评价任务
课堂小结-课堂练习
八、教学过程
环节 教师活动 学生活动
环节一： 设计原电池 [温故知新]原电池的构成要素 思考、回答
[问题导入]近年来野外生存的真人秀节目在各大卫视频繁播放。某节目中野外生存达人用一个柠檬、一排铜钉和一排锌钉制作的水果电池用于野外生火。你是否也可以制作一个这样的“超级柠檬电池”呢？请根据原电池的构成要素完成P37探究（小组实验）： 阅读课本P37探究，完成分组实验
[提出问题]通过该探究，你得到了哪些启示？（提示：可从水果的作用，电极材料的注意事项，不同材料做电极的效果等进行汇报） 思考、讨论、分享
[评价任务] 1、2、3 完成评价任务
环节二： 化学电源 [引入问题]生活中使用的电池都有哪些？ 思考、讨论
分别介绍一次电池、二次电池、发展中的燃料电池等 学习、思考、讨论
[评价任务]4、5 完成评价任务
环节三： 课堂小结 原电池的工作原理 原电池电极类型判断 整理笔记
板书设计
十、课堂测评
1．某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是
A．锌片作正极
B．铜片上有气泡产生
C．将电能转化为化学能
D．电子由铜片经导线流向锌片
2．几位同学以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如下表所示:
该实验的目的是探究水果种类和_____对水果电池电流大小的影响。
该实验所用装置中，负极的材料是____ ，该装置将 转化为电能。
能表明水果种类对电流大小有影响的实验编号是___和 。
请你再提出一个可能影响水果电池电流大小的因素: 。
3．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1) 写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：___________________。
(2) 若将(1)中的反应设计成原电池,请在方框内画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。
正极反应式：____________________________________
负极反应式：____________________________________
4．下列说法正确的是
A．图1所示装置能将化学能转化为电能
B．图2所示反应为吸热反应
C．锌锰干电池中，锌筒作正极
D．蓄电池充电时也发生了氧化还原反应
5．下列关于化学电池的说法不正确的是
A．一次电池内部的氧化还原反应无法逆向进行，如锌锰干电池
B．铅酸蓄电池属于二次电池，充电时化学能转化为电能
C．充电电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可逆向进行
D．锂离子电池和燃料电池都是高效、安全、环保的新型化学电池
【参考答案】
1．【答案】B
【解析】
A构成了原电池装置，Zn做负极，A错误；
B电子经过外电路流到Cu片上，溶液中氢离子在Cu片上得电子变成氢气，B正确；
C原电池装置将化学能转化为电能，C错误；
D电子由负极经过外电路流到正极，D错误。
2．【答案】(1)电极间距离 (2)锌片；化学能 (3)2 、3 (4)电极材料、电极材料的横截面积、电极插入水果的深度、同种水果的成熟程度、水果的个数等合理答案均可以。
【解析】
(1)、根据表格，可以知道研究内容除了种类还有电极之间的距离；
(2)、该装置中，锌比铜更活泼，锌做负极，化学能转化为电能；
(3)、为了测定水果种类对电流大小的影响，变量为水果，电极之间的距离应为不变量；
(4)、电极材料、电极材料的横截面积、电极插入水果的深度、同种水果的成熟程度、水果的个数等合理答案均可以。
3．【答案】(1)2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+
(2) 2Fe3++2e-====2Fe2+　 Cu-2e-====Cu2+
【解析】
(1)、用FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板，表示的是铜与三氯化铁的反应
(2)、将该反应设计为原电池，从反应可以得出失去电子的为金属铜，因此应将Cu设置为电池的负极，正极材料选择比Cu不活泼的金属或者非金属，例如碳棒，构成原电池装置后，电子从Cu片经过外电路流到C棒上，负极反应为：Cu-2e-====Cu2+，溶液中的铁离子到正极C棒上得到电子，化合价下降，得到产物亚铁离子，正极反应为：2Fe3++2e-====2Fe2+
4．【答案】D
【解析】
A图1装置并未形成闭合回路，不是原电池装置，错误；
B产物能量低于反应物，反应放热，错误；
C锌锰干电池，锌做负极，错误；
D蓄电池充电时，仍然需要电子的移动和得失，为氧化还原反应，正确。
5．【答案】B
【解析】
A锌锰干电池为一次电池，是不可逆电池，正确；
B蓄电池充电时，应为电能转化为化学能，错误；
C充电电池放电后，充电电池反应将会逆向进行回到原来的物质，重复能自发放电的过程，正确；
D锂离子电池和燃料电池都是高效、安全、环保的新型化学电池，正确。
（编写：杨媛 修订：陈汉 申定： ）
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