原电池教学设计（表格式）

第四章 第一节 原电池教学设计
课题 水果电池发电记：原电池的奇妙之旅
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课 其他□
1.教学内容分析
“原电池”是普通高中教科书人教版化学选择性必修《化学反应原理》第四章《化学反应与电能》第1节第1课时的内容。学生在必修1中已经学习单液原电池工作原理、氧化还原反应、化学电源的分类等知识，学生有一定的知识基础。主要内容有原电池的工作原理、原电池的构成条件、原电池的优化，并学会运用所学知识解决问题，为之后原电池模型的构造做铺垫。
2.学习者分析
从学生的知识层面看，在化学必修课程阶段，学生已经学习了氧化还原反应、离子反应等相关主题，并初步掌握了有关原电池工作原理的基础知识，这为学生学习本节内容提供了基础。但多数学生对氧化还原反应理论的理解上存在偏差，认为氧化还原反应只有在氧化剂和还原剂接触的情况下才会发生，而双液原电池由两个半电池组成的，把传统的氧化剂和还原剂分离开来，这为学生创造了认知冲突。从能力层面上，高二学生具备一定的学习能力和实验探究能力，可以用已有的氧化还原反应知识分析原电池工作原理。从心理层面来看，学生具备合作探究意识和科学思维，对电池的发展历程有探索的欲望和求知欲。
3.学习目标确定
（1）通过实验探究巩固原电池的工作原理，并引导学生从直观的宏观现象深入理解 微观工作原理，从而推动学生“宏观辨识与微观探析”核心素养的培养。 （2）通过单双液原电池的实验现象发现问题，并优化原电池的装置，掌握盐桥的作用及工作原理，建立原电池的认识模型。 （3）通过原电池发展的历史开展教学有利于学生感悟化学史情境中科学家的科学探 究方法和科学思维，知道化学电源的发展是人类社会发展的必然结果，促进学生的社会责 任和创新意识等核心素养的发展
4.学习重点难点
难点：了解原电池的工作原理；能写出电极反应式。 重点：盐桥的作用
5.学习评价设计
以手机电池、新能源汽车等生活中常见的电池引入，容易引发学生共鸣，激发学习动机。 设计“水果电池”实验，让学生动手操作、观察现象、分析原因，增强了学习的直观性和趣味性。通过对比单液与双液原电池的实验现象，引导学生自主发现问题、提出假设、验证结论。 从必修知识的回顾入手，逐步引入盐桥、双液原电池等新概念，符合学生的认知发展规律。通过“问题—分析—解决”的路径，引导学生理解盐桥的作用与原电池的优化过程。 （4）设置课堂练习与课后作业，题型多样，涵盖判断、选择、简答等，有助于巩固知识、检测学习效果
6.学习活动设计
教师活动学生活动环节一：原电池知识回顾教师活动1 课程导入： 观看视频了解电池的由来，列举生活中常见的电池如铅酸电池和锂电池。这些电池的工作原理都与我们所学的原电池工作相同，那接下让我们一起来回忆必修阶段原电池相关知识 知识回顾： 原电池的概念：化学能转化为电能的装置 构成原电池条件： （1）有两种活泼性不同的导电材料作电极 （2）两电极必须相连并形成闭合回路 （3）两电极插入电解质溶液 （4）自发进行氧化还原反应 原电池工作原理（Cu-Zn-CuSO4原电池为例）： 电极反应： 负极 Zn － 2e- = Zn2+ 正极 Cu2+ + 2e- = Cu 总反应式：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu 电子流向：负极 → 沿导线 → 正极 离子走向：阳离子 →正极、阴离子 → 负极学生活动1 通过视频，激发学生的学习兴趣同时将原电池相关知识与生活中的电池相联系 回忆在必修阶段学习的原电池相关知识活动意图说明：以生活中的电池作为导入，引发学生思考，激发学生的学习兴趣，引导学生思考必修阶段学习的原电池相关知识，为下面的水果电池实验做铺垫环节二：学生小组实验——设计水果电池教师活动2 介绍实验所用仪器： 灵敏电流计、铜片、锌片、导线、纸巾、橙子 实验方案一：将锌片（负极）和铜片（正极）通过导线与灵敏电流计相连，连接完成后将锌片和铜片插入到单瓣橙子中，观察电流表示数变化 实验现象（找同学进行回答）： 灵敏电流表出现示数变化，说明产生了电流 实验方案二：将锌片和铜片两电极插入到两瓣分开的橙子中，观察灵敏电流计示数变化 实验现象（找同学进行回答）： 灵敏电流计没有示数 实验方案二的改进：如图所示，将沾有电解质硫酸锌溶液的纸巾搭在两瓣分开的橙子上，观察灵敏电流计示数变化 实验现象（找同学进行回答）： 灵敏电流计有示数 思考与总结： 方案一与我们之前介绍的（Cu-Zn-CuSO4）原电池原理相同，是单液原电池 方案二与我们接下来要学习的双液原电池原理相同。 学生活动2 学生小组合作完成实验实验一和二，并记录好实验现象，找同学回答。 在老师的引导下，由水果电池实验一和二联想到原电池模型 活动意图说明 通过小组实验做水果电池，帮助学生能够更加清晰地去认识到原电池的构成条件以及工作原理，为下面介绍单液原电池以及双液原电池做铺垫环节三：原电池的改造教师活动3 单液原电池异常现象 根据所学知识，请同学们预测（Cu-Zn-CuSO4）原电池的实验现象 播放实验视频，观察并记录实际实验现象，思考哪些实验现象与预计不符？（请同学回答） 分析异常的实验现象原因： 现象原因锌片表面附着红色固体Zn与Cu2+直接接触发生反应，Zn片、附着在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原电池，促进了Cu在锌片表面析出。电流逐渐衰减转移的电子部分经过导线，电流逐渐衰减
如何解决单液原电池的异常现象？ 1836年化学家丹尼尔提出将电极与对应电解质溶液分隔处理的设想，具体设想如图所示 但是这种设计存在一定问题，请同学们结合水果电池方案二失败案例以及所学原电池知识进行思考图中电池能够产生电流吗？并解释原因？ 学生作答：不能产生电流，没有形成闭合回路 如何解决没有电流的问题 请同学们结合水果电池方案二进行思考 解决问题的关键：在两电解质溶液之间搭上一个“桥”，使得两电解质溶液在不直接接触的同时能够形成闭合回路。 在化学界，化学家们已经研制出以一种用于连接两电解液的装置，它就是盐桥 盐桥：一种凝胶态的离子导体。通常盐桥是装有含琼胶的KCl 饱和溶液。盐桥中的K＋、Cl－是可以自由移动，琼胶的固定作用可以防止KCl溶液直接流出来。 接下来让我们通过实验探究盐桥的作用 二、双电池盐桥实验探究 如图所示将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察现象。取出盐桥，观察电流表的指针有何变化。 实验现象(学生作答):接通电路时，电流表的指针发生偏转，即电路中有电流通过。从上述装置中取出盐桥，电流表的指针又回到零点，即电路中没有电流通过。 解释原因：盐桥中的离子迁移进入两侧电解质溶液，联通了两侧电解质溶液，从而形成闭合回路。 思考与讨论： （1）图4-1所示的锌铜原电池工作时，盐桥中的阴离子和阳离子的运动方向是怎样？电子在导线中的运动方向是怎样的？ （2）锌铜原电池可看作由两个半电池组成，一个发生氧化反应，另一个发生还原反应。试分别写出两个电极上的反应及总反应的离子方程式？ 盐桥的作用： 1.平衡电荷，使连接的两溶液保持电中性 2.沟通内电路传导离子，使之成为闭合回路 3.避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流衰减，提高了能量转换率 三、原电池的应用 （1）加快化学反应速率 在形成的原电池中，氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生，溶液中的离子运动时相互干扰减小，电解质溶液中离子的运动更快，使化学反应速率加快。 （2）比较金属的活动性强弱 一般来说，负极金属的活动性强于正极金属。根据现象判断出原电池正、负极，金属的活动性：负极强于正极。学生活动3 学生根据所学知识预测原电池实验现象 通过观看实验视频，记录实际的实验现象，与预设对比，分析产生异常实验现象的原因 对给出的解决方案进行思考，分析其不可行的原因，并结合水果电池实验二提出优化方法 学习盐桥的定义和组成 对提出的解决方法进行实验探究验证 记录实验现象 学习盐桥的作用 结合之前所学知识对问题进行回答 掌握原电池的应用活动意图说明 本环节借助实验形成认知冲突，引导学生进行思考，分析产生问题的原因，并提出解决方法，通过模拟科学家的研究过程，引导学生掌握原电池的知识，同时培养学生科学探究能力和创新意识，促进学生化学学科核心素养的形成。环节四：总结与习题教师活动3 课堂总结： 知识练习： 下列选项中说法正确的是 ( ) A、原电池中电流的方向是负极→导线→正极 B、原电池中负极发生的反应是还原反应 C、锌铜原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极 D、在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极 下列说法正确的是（ ） A．构成原电池正极和负极的材料必须是金属 B．在原电池中，电子流出的一极是正极，该电极上发生还原反应 C．原电池是将化学能转变为电能的装置 D．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能 下列各图所示装置能构成原电池的是（　　） 下列各图所示装置能构成原电池的是（　　） A． B． C． D． 学生活动3 对本节课的知识进行回顾总结 课堂练习学生活动3
活动意图说明 对本节课所学知识进行梳理和总结，引入课堂练习，加强学生对所学知识的理解和掌握
7.板书设计
4.1.1原电池的工作原理 原电池的知识回顾 （1）构成条件 （2）工作原理 二、原电池的改造 （1）盐桥的作用 （2）双液电池 三、原电池的应用
8.作业与拓展学习设计
一、判断对错 (1)原电池中电流的方向是负极→导线→正极(　　) (2)原电池中负极发生的反应是还原反应(　　) (3)锌铜原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极(　　) (4)在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极(　　) 二、选择题 1．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是(　　) 2．铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是(　　) A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋ B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电子从铜极流向锌极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 3.如图所示，a电极材料为锌片，b电极材料为铜片。关于该装置的说法中正确的是( ) A.a电极上发生还原反应，b电极上发生氧化反应 B.若b电极上生成2 g气体，则转移电子数目为 C.电子的流动方向：从a电极流出经溶液流向b电极 D.若将b电极材料改为碳棒，则电路中不会产生电流 4.锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ） A 阳离子移向Zn极，阴离子移向Cu 极 B 阳离子移向Cu 极，阴离子移向Zn 极 C 阳离子和阴离子都移向Zn极 D 阳离子和阴离子都移向Cu 极 5．科学家设计了锂-空气电池，它直接使用金属锂作负极，让从空气中获得的通过多孔碳电极。该电池具有较高的能量密度(单位质量的电池所放出的能量)。下列关于这种电池的说法正确的是（　　） A．放电时氧气发生氧化反应 B．放电时电子向负极移动 C．放电时电能转化为化学能 D．能量密度高可能是因为锂的相对原子质量小 7．如图所示原电池装置中，电解质溶液为硫酸，下列有关叙述错误的是（　　） A．锌做负极发生氧化反应 B．供电时的总反应为：Zn + 2H+= Zn2++ H2↑ C．该装置可实现化学能转化为电能 D．产生1molH2，消耗锌的质量32.5g 8．某种氢氧燃料电池已经成功应用在城市公交汽车上，该电池用溶液作电解质溶液。有关这种燃料电池的下列说法中，不正确的是（　　） A．供电时的总反应为 B．该装置中发生化学反应，实现了化学能到电能的转化 C．正极上反应的电极反应式为： D．氢氧燃料电池不仅能量转化率高，而且产物是水，属于环境友好电池 三、简答题 能源是现代社会发展的三大支柱之一,化学在提高能源的利用率和开发新能源中起到了重要的作用。电能是现代社会中应用最广泛的二次能源。 (1)下列装置中能够实现化学能转化为电能的是________(填字母)。 写出该装置的电极反应式 ；
9.特色学习资源分析、技术手段应用说明
一、特色学习资源分析 （1）引入手机锂电池、新能源汽车电池等学生熟悉的能源设备，激发学习兴趣，增强知识的现实意义 （2）设计“水果电池”小组实验，利用橙子、锌片、铜片、电流计等常见材料，引导学生动手构建原电池模型，提升探究能力。 （3）结合丹尼尔电池的发明历程，介绍科学家如何通过“盐桥”改进原电池，培养学生科学思维与创新意识 （4）使用原电池工作原理示意图、盐桥结构图、实验装置图等，辅助学生理解抽象的电化学过程。 二、技术手段应用 （1）利用PPT展示原电池工作原理动画、电极反应式、离子移动方向等，帮助学生建立“宏观-微观-符号”三重表征。 （2）录制单液原电池实验视频，便于课堂统一观察与讨论，弥补部分实验操作难度大、耗时长的问题。
10.教学反思与改进
一、教学反思 （1）小组在搭建水果电池时耗时不定，容易影响后续教学进度，实验组织与时间分配需进一步优化。 （2）虽使用了视频与PPT，但未充分利用虚拟实验平台或传感技术进行微观过程模拟，限制了部分抽象内容的理解深度。 二、教学改进 提前布置实验任务，提供实验步骤微课视频供学生预习，缩短课堂操作时间，提高效率。 设计分层任务卡，如基础组完成电极反应式书写，拓展组分析复杂电池系统，满足不同层次学生需求。 本课建立的“原电池模型”将在后续“电解池”“金属腐蚀与防护”中延伸应用。第二节课可引导学生对比原电池与电解池的异同，构建“电化学”知识网络。