4.1 原电池 教学设计 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 4.1 原电池 教学设计 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-11-22 16:09:41 | ||
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文档简介
《原电池》教学设计
———寻求稳定高效的化学电源
教学与评价目标
㈠教学目标
1.以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。
2.通过实验证据发现真实问题，进一步思考解决问题，完善原电池思维模型；培养学生发现问题、解决问题的关键能力，提高学生证据推理与模型认知、科学探究与创新意识的核心素养。
3. 探究双液原电池的原理，了解科学探究的步骤，提高科学探究的能力。掌握构建原电池模型的方法，建立守恒观念。
4.了解化学在生产生活和科技领域的应用，感受化学学科的价值与美丽，强化社会责任感。
㈡评价目标
1.能识别化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质；
2.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池；
3.通过实验，认识电极反应、电极材料、离子导体、电子导体是电池构成的基本要素
教学重难点
⑴重点：原电池的工作原理；电极反应的分析和表征
⑵难点：盐桥和离子交换膜的作用；原电池思维模型的建构
教学过程
创设情境，导入课题
【情境】石墨烯手机充电 5 秒钟，可以使用一周；石墨烯新能源汽车，充电 10 分钟，可以续航 1000 公里。
【问】该电池为何能有如此长的待机时间和如此大的续航能力呢？
………….引入本节课题。
【设计意图】激发学生的学习兴趣，培养学生观察生活中的现象并积极思考。
环节一、探究单液原电池
(
Cu
Zn
A
)任务一：用铜片、锌片，CuSO4溶液设计原电池
【思考】 1.判断电路中电子的流向，阴阳离子的流向
2.判断正负极，书写电极反应方程式
3.预测能观察到的现象
任务二：实验探究，验证预测
【演示实验1】让学生观察负极现象及电流的变化
【演示实验2】利用数字化手持技术探究电流变化及温度变化
【实验现象】①电流表指针偏转。②锌片和铜片上均有红色固体生成。
③溶液温度升高。 ④一段时间后，电流会逐渐减小。
【问题1】为什么锌片表面附着红色固体？
【问题2】从能量转化角度思考，电流衰减的原因？
单液原电池的缺点：
①锌与CuSO4溶液直接接触，发生置换反应，导致部分化学能转为热能，造成能量损耗。
②工作时，锌片上也有铜析出，原电池的电动势很快降低，电压不稳定
【问题3】怎样改进原电池装置，获得稳定的电流？
改进方法：①将锌与硫酸铜溶液分开②加一个合适的“桥梁”沟通两种电解质溶液
环节二、探究双液原电池
任务一：认识盐桥
1.盐桥：通常是将浸泡了饱和KCl溶液的琼胶装在U型管中。
特点：
①.盐桥中的K+、Cl-可以自由移动
②.琼胶起到固定作用，防止KCl溶液直接流出来。
③.离子只出不进。
任务二：双液原电池的工作原理
【问题1】盐桥中的离子运动方向是怎样的？
K+向正极移动，Cl-向负极移动
【问题2】盐桥的作用？
①沟通内电路，形成闭合回路
②平衡两侧的电荷，使溶液保持电中性；
③避免电极与电解质溶液的直接接触，放电更持久。
【练习评价】依据氧化还原反应：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是___，
电解质溶液Y是_____________。
(2)银电极的电极反应式是____________________；
X电极的电极反应式是________________。
(3)外电路中的电子是从___________极流向___________极。
(4)该原电池的正极是____，还可以选用____________等材料。
【任务三】利用数字化实验探究双液铜锌原电池工作效率
双液原电池 优点：电流稳定 不足：电流小
【问题3】双液原电池电流弱的原因是什么？
引入盐桥后内阻变大
【问题4】能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？？
环节三 隔膜原电池
【任务一】认识隔膜
1.隔膜：将电池的正负极材料隔开，防止两极接触发生短路
（不同的膜形成不同的离子通道）。
2.常见的三种离子交换膜
①阳离子交换膜：只允许阳 离子通过
②阴离子交换膜：只允许阴离子通过
③质 子 交 换 膜：只允许H+通过
【任务二】初步认识隔膜电池
———寻求稳定高效的化学电源
教学与评价目标
㈠教学目标
1.以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。
2.通过实验证据发现真实问题，进一步思考解决问题，完善原电池思维模型；培养学生发现问题、解决问题的关键能力，提高学生证据推理与模型认知、科学探究与创新意识的核心素养。
3. 探究双液原电池的原理，了解科学探究的步骤，提高科学探究的能力。掌握构建原电池模型的方法，建立守恒观念。
4.了解化学在生产生活和科技领域的应用，感受化学学科的价值与美丽，强化社会责任感。
㈡评价目标
1.能识别化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质；
2.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池；
3.通过实验，认识电极反应、电极材料、离子导体、电子导体是电池构成的基本要素
教学重难点
⑴重点：原电池的工作原理；电极反应的分析和表征
⑵难点：盐桥和离子交换膜的作用；原电池思维模型的建构
教学过程
创设情境，导入课题
【情境】石墨烯手机充电 5 秒钟，可以使用一周；石墨烯新能源汽车，充电 10 分钟，可以续航 1000 公里。
【问】该电池为何能有如此长的待机时间和如此大的续航能力呢？
………….引入本节课题。
【设计意图】激发学生的学习兴趣，培养学生观察生活中的现象并积极思考。
环节一、探究单液原电池
(
Cu
Zn
A
)任务一：用铜片、锌片，CuSO4溶液设计原电池
【思考】 1.判断电路中电子的流向，阴阳离子的流向
2.判断正负极，书写电极反应方程式
3.预测能观察到的现象
任务二：实验探究，验证预测
【演示实验1】让学生观察负极现象及电流的变化
【演示实验2】利用数字化手持技术探究电流变化及温度变化
【实验现象】①电流表指针偏转。②锌片和铜片上均有红色固体生成。
③溶液温度升高。 ④一段时间后，电流会逐渐减小。
【问题1】为什么锌片表面附着红色固体？
【问题2】从能量转化角度思考，电流衰减的原因？
单液原电池的缺点：
①锌与CuSO4溶液直接接触，发生置换反应，导致部分化学能转为热能，造成能量损耗。
②工作时，锌片上也有铜析出，原电池的电动势很快降低，电压不稳定
【问题3】怎样改进原电池装置，获得稳定的电流？
改进方法：①将锌与硫酸铜溶液分开②加一个合适的“桥梁”沟通两种电解质溶液
环节二、探究双液原电池
任务一：认识盐桥
1.盐桥：通常是将浸泡了饱和KCl溶液的琼胶装在U型管中。
特点：
①.盐桥中的K+、Cl-可以自由移动
②.琼胶起到固定作用，防止KCl溶液直接流出来。
③.离子只出不进。
任务二：双液原电池的工作原理
【问题1】盐桥中的离子运动方向是怎样的？
K+向正极移动，Cl-向负极移动
【问题2】盐桥的作用？
①沟通内电路，形成闭合回路
②平衡两侧的电荷，使溶液保持电中性；
③避免电极与电解质溶液的直接接触，放电更持久。
【练习评价】依据氧化还原反应：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是___，
电解质溶液Y是_____________。
(2)银电极的电极反应式是____________________；
X电极的电极反应式是________________。
(3)外电路中的电子是从___________极流向___________极。
(4)该原电池的正极是____，还可以选用____________等材料。
【任务三】利用数字化实验探究双液铜锌原电池工作效率
双液原电池 优点：电流稳定 不足：电流小
【问题3】双液原电池电流弱的原因是什么？
引入盐桥后内阻变大
【问题4】能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？？
环节三 隔膜原电池
【任务一】认识隔膜
1.隔膜：将电池的正负极材料隔开，防止两极接触发生短路
（不同的膜形成不同的离子通道）。
2.常见的三种离子交换膜
①阳离子交换膜：只允许阳 离子通过
②阴离子交换膜：只允许阴离子通过
③质 子 交 换 膜：只允许H+通过
【任务二】初步认识隔膜电池