視頻標簽：原電池

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視頻課題：高中化學(xué)人教版選修4化學(xué)反應(yīng)原理第四章第一節(jié)原電池 -北京

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高中化學(xué)人教版選修4化學(xué)反應(yīng)原理第四章第一節(jié)原電池 -北京市 - 石景山

《原電池》教學(xué)設(shè)計 
一、教材分析與學(xué)情分析 
1、教材分析：在人教版教材必修2中以銅鋅單液電池模型為載體，簡單介紹了原電池的工作原理和形成條件；在選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》的第四章第一節(jié)中以雙液電池模型為載體，深化認識原電池原理和形成條件；隨之，第二節(jié)《化學(xué)電源》則在此基礎(chǔ)上介紹實用化學(xué)電池及其工作原理。因此，本節(jié)課在教材內(nèi)容上起著承上啟下的作用。 
2、學(xué)情分析： 
【認知基礎(chǔ)】對原電池原理有初步認識；具有一定的實驗探究能力。 【局限認識】氧化劑和還原劑只有接觸才可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 
【發(fā)展方向】通過實驗活動對原電池原理形成完整認識，提高解決問題的能力。 從單液電池模型到雙液電池模型，學(xué)生的知識和能力層次需要進行一次較大的跨越。因此，本節(jié)課的關(guān)鍵是尋找學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，幫助學(xué)生主動思考，突破認識的局限性，完成對原電池原理及形成條件的認知跨越。 
二、教學(xué)目標與教學(xué)策略： 
1、教學(xué)目標設(shè)計 預(yù)習(xí)目標: 
【知識與技能】通過設(shè)計銅鋅稀硫酸原電池，復(fù)習(xí)回顧原電池的工作原理，并會繪制模型圖 
【過程與方法】根據(jù)所給材料設(shè)計水果電池，每組至少設(shè)計一種方案并做實驗驗證是否成功，并根據(jù)自己的方案提出質(zhì)疑或作出評價，實驗過程要求錄像和拍照（實驗裝置）。 【情感態(tài)度與價值觀】培養(yǎng)嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的過程。 課堂目標:  
【知識與技能】通過單液原電池向雙液原電池的跨越,能說出雙液原電池的工作原理 【過程與方法】通過Fe-Cu-CuSO4電池的設(shè)計活動，初步形成認識、設(shè)計原電池的思維模型和方法 
【情感態(tài)度與價值觀】通過制作水果電池的實驗活動體驗建構(gòu)原電池模型的過程。 【教學(xué)重點】雙液原電池工作原理和形成條件 
【教學(xué)難點】氧化還原反應(yīng)完全分開在兩極發(fā)生(分池、分液) 
2、教學(xué)策略設(shè)計 
    教師引導(dǎo)下的學(xué)生實驗探究與模型建構(gòu)相結(jié)合： 
學(xué)生根據(jù)銅—鋅—稀硫酸原電池實驗的缺陷，學(xué)生分析可能的原因，并設(shè)計蔬果電池以避免銅—鋅—稀硫酸原電池實驗的缺陷。并將實驗過程錄像拍照。依據(jù)蔬果電池的模型設(shè)計鐵—銅—硫酸銅原電池，并用實驗驗證能避免上述情況的模型。     3、教學(xué)用品： 
多媒體電腦及投影設(shè)備、靈敏電流計、導(dǎo)線、原電池容器兩個、銅絲、鐵絲、鹽橋、硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液、氯化鈉溶液 
4、教學(xué)流程 
 
預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)：復(fù)習(xí)回顧：將Zn+H2SO4=ZnSO4+H2設(shè)計成原電池，并回顧工作原理  
          發(fā)現(xiàn)問題 
          設(shè)計實驗：設(shè)計水果電池并實驗 教學(xué)環(huán)節(jié)：展示設(shè)計，回顧基礎(chǔ)           蔬果電池，提煉模型           設(shè)計電池，完善認知           總結(jié)方法，鞏固訓(xùn)練  
          比較異同，得出結(jié)論 
三、教學(xué)過程設(shè)計 
教學(xué)環(huán)節(jié) 
教師活動 
學(xué)生活動 
設(shè)計意圖 設(shè)計展示 回顧基礎(chǔ) 
 
【預(yù)習(xí)交流】展示預(yù)習(xí)成果 銅鋅原電池裝置圖，構(gòu)成條件 及工作原理 
 
【質(zhì)疑】正極材料參與反應(yīng)了嗎？ 正極材料的作用是什么？ 
【回顧復(fù)習(xí)】 原電池工作原理： 負極：氧化反應(yīng) 失電子 正極：還原反應(yīng) 得電子 電子從負極流向正極， 陰離子從正極流向負極，形成閉合回路。 
思考：正極材料沒有參與反應(yīng) 
導(dǎo)電 
第一次理論分析，激活學(xué)生對原電池原理及形成條件的已有認知。為后續(xù)產(chǎn)生認知沖突奠定基礎(chǔ)。 提醒學(xué)生要熟悉教材原型，但
 
                           
                  
                           
                                      
 2 
可以換成別的電極材料嗎？  指出學(xué)生預(yù)習(xí)中的局限性，如果寫成陰離子移向負極，陽離子移向正極就突破了具體模型的局限。 【回歸實驗】回歸到銅鋅原電池實驗中，發(fā)現(xiàn)一些現(xiàn)象：鋅片上有氣泡，溶液溫度升高，電流強度減弱。 【展示原因】鋅片上有氣泡是因為鋅與硫酸直接接觸（分開）；溶液溫度升高是因為鋅與硫酸的反應(yīng)放熱；電流衰減可能是因為氫離子濃度降低，也可能是部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，能量轉(zhuǎn)化率低，部分氫離子在鋅片上的電子，截獲了一部分電子，使電流減弱。 小組討論：可換成石墨，或者比鋅活動性差的金屬   
接受并吸收 
      
接受同伴的分析，反思自己的設(shè)計 
不能局限在教材的原型中，學(xué)習(xí)過程中要賦予知識一定的靈活性和創(chuàng)造性。 幫助學(xué)生從一般模型的認知上升到方法的認知。  
為后續(xù)展示分析各組的設(shè)計方案和實驗成果提供心理準備 
蔬果電池 
提煉模型 
【方案展示，提煉模型】 
  
為了避免電流衰減快，有的同學(xué)將兩個電極分開在不同的水果進行反應(yīng)，有的同學(xué)多串聯(lián)幾個水果，有的同學(xué)試圖將西紅柿榨成汁，以提高氫離子濃度，有的同學(xué)用不同的水果實驗 【展示成果】學(xué)生實驗成果，課前實驗的圖片和錄像 
讓各組之間相互認同，相互學(xué)習(xí)教師引導(dǎo)，學(xué)生主動建構(gòu)模型，集體討論修改： 方案1 方案2方案3
 
序號 方案、現(xiàn)象 
 
設(shè)計評價 
方案1 銅絲和鐵絲同時插入單個西紅柿中 (有電流) 單池單液 
方案2 銅絲和鐵絲分別插入檸檬中（之間
有膜）(有電流) 分池單液 方案3 
銅絲和鐵絲分別插入分開的兩個水果中，中間用導(dǎo)線連接(無電流) 
分池雙液 
通過蔬果電池實驗的方案討論，使學(xué)生從“單液”→“單液有膜”的實驗
演化成“單池”→“雙池”的模型建構(gòu)；從“膜”上升到“鹽橋”的認識。 
        
第二次理論分析提出雙池-鹽橋模型，在模型
分析中再次強調(diào)電流的形成過程，同時強調(diào)鹽橋的作用。 
【針對方案2提問】為何有膜也能產(chǎn)生電流？ 
【針對方案3】實驗發(fā)現(xiàn)兩個電極插入分開的兩個水果中不能產(chǎn)生電流？如何改進，產(chǎn)生電流？【教師演示學(xué)生事實驗視頻】 【提問】解釋方案3中產(chǎn)生電流的原理 
【知識介紹】在化學(xué)實驗中常用
的鹽橋是在U型管里裝含有瓊膠的飽和KCl溶液。  
【可能解釋】因為兩瓣中間的膜可以讓離子通過，離子定向移動形成閉合回路。 
【可能解釋】未形成閉合回路。解決方法：將兩個水果用導(dǎo)線連接起來。 
【可能解釋】在“橋”中離子能夠定向移動，構(gòu)成閉合回路。 【原理分析】 
負極（氧化反應(yīng)）：Fe-2e- =Fe2+ 正極（還原反應(yīng)）：Cu2++2e- = Cu 電子：負極——導(dǎo)線——正極 離子：陰離子——負極       陽離子——正極 
 
                           
                  
                           
                                      
 4 
實驗探究 完善認識 
【提出問題】現(xiàn)有反應(yīng)Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu，設(shè)計成雙池原電池裝置？ 
【組織學(xué)生交流，確定設(shè)計思路】先將氧化還原反應(yīng)拆分，再根據(jù)反應(yīng)確定電極材料和電解質(zhì)溶液。 
【提出實驗?zāi)康摹堪贷}橋模型，根據(jù)Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu反應(yīng)設(shè)計成原電池裝置。 準備儀器和藥品：靈敏電流計、
銅絲、鐵絲、導(dǎo)線、FeSO4溶液、NaCl溶液、CuSO4溶液、鹽橋。 注意：及時清洗電極。 
聯(lián)系已學(xué)知識，回憶根據(jù)化學(xué)反應(yīng)設(shè)計成原電池裝置的思路和方法。  
思路1：先選材料，后定反應(yīng)。 Fe是負極，發(fā)生氧化反應(yīng)； Cu是正極，發(fā)生還原反應(yīng)。 思路2：先拆反應(yīng)，后選材料。 Fe-2e-=Fe2+ 氧化反應(yīng) 負極 Cu2++2e-=Cu還原反應(yīng) 正極  
【指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計】 
  
   
通過方法討論和交流，后面學(xué)生實驗過程會有的放矢，防止漫無目的的實驗。      
通過實驗活動，感悟科學(xué)探究的思路和方法，進一步體會控制變量在科學(xué)探究中的應(yīng)用。      
在討論交流方案的過程中，學(xué)生對實驗現(xiàn)象
【交流方案，教師演示實驗驗證】 
【方案1】為何Zn表面會變黑？從能量轉(zhuǎn)化的角度說明什么問題？ 
（分析現(xiàn)象）Fe接觸到CuSO4溶液，會直接發(fā)生置換反應(yīng)。說明Fe
失去的電子并沒有完全轉(zhuǎn)化成電能，電能轉(zhuǎn)化率較低。 【方案2】為何會產(chǎn)生電流？ 
（理論分析）①因負極和正極已有提供電子和接受電子的物質(zhì)，兩者存在電勢差，有電子定向移動的趨勢。 
②當通過鹽橋連接兩極時，陰離子從正極溶液通過鹽橋向負極移動，此時形成閉合回路，就形成了電流。 【問題】負極液的作用？正極液的作用？ 
方案 負極 負極液 正極 正極液 現(xiàn)象 1 
Fe 
CuSO4 
Cu 
CuSO4 
Zn表面變黑 
有電流產(chǎn)生 2 Fe FeSO4 Cu CuSO4 
Zn表面不變黑 
有電流產(chǎn)生 
 
                           
                  
                           
                                      
 
5 
（學(xué)生通過對比分析）負極液只起導(dǎo)電作用；正極液中Cu2+發(fā)生還原反應(yīng)，且起導(dǎo)電作用。 
【問題】負極液還可以選別的溶液嗎？可以選什么溶液？ 【思考】氯化鈉等 
【總結(jié)交流】如何快速準確的設(shè)計雙液原電池？ 1、找出氧化還原反應(yīng)，將氧化還原反應(yīng)拆成電極反應(yīng)        即氧化反應(yīng)和還原反應(yīng) 2、根據(jù)電極反應(yīng)選擇電極和電解質(zhì)溶液 3、將氧化劑和還原劑分開 
【練習(xí)】請你利用反應(yīng)Cu + 2Fe3+== Cu2+ + 2Fe2+，設(shè)計原電池將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能，并記錄你設(shè)計原電池的思路。 的解釋，深入認識原電池原理和形成條件，上升到完整認識。通過雙液電池模型的建構(gòu)，滲透對立統(tǒng)一的辯證唯物主義思想。 
比較異同 得出結(jié)論 
對比單液和雙液的電池相同和不同點？ 
 
交流感受。 
 
使學(xué)生最終落實本節(jié)課的目標，為什么要學(xué)習(xí)雙液原電池，雙液原電池的優(yōu)勢是什么？ 
四、教學(xué)反思 
1、教學(xué)素材選取得當，有助于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，突破教學(xué)難點 
本節(jié)課前學(xué)生設(shè)計蔬果電池的活動，大大提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究意識，，使學(xué)生在探究過程中自主建立了分池、鹽橋等觀點，從而突破了對原電池原理認知發(fā)展的教學(xué)難點。 
2、教學(xué)中問題線索及學(xué)生活動設(shè)計得當 
教學(xué)中問題線索設(shè)計及學(xué)生活動設(shè)計有利于使學(xué)生產(chǎn)生認知沖突，可以為學(xué)生提供真實的科學(xué)探究背景，模擬解決實際問題的過程，符合學(xué)生認知發(fā)展的規(guī)律。從而使學(xué)生在已有基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)問題，并在不斷解決新問題的過程中實現(xiàn)能力升華，達成教學(xué)目標。 
3、教學(xué)設(shè)計應(yīng)安排得更緊湊 
本節(jié)課的實際教學(xué)中教師還安排了對比單液和雙液的電池相同和不同點？對本節(jié)內(nèi)容的升華內(nèi)容，由于教學(xué)設(shè)計欠妥，教學(xué)效果欠佳。

第四章  電化學(xué)    
第一節(jié)   原電池
【課前學(xué)習(xí)目標】
1、 通過設(shè)計銅鋅稀硫酸原電池，復(fù)習(xí)回顧原電池的工作原理，并會繪制模型圖
2、 根據(jù)所給材料設(shè)計水果電池，每組至少設(shè)計一種方案并做實驗驗證是否成功，并根據(jù)自己的方案提出質(zhì)疑或作出評價，實驗過程要求錄像和拍照（實驗裝置）。通過實驗活動體驗建構(gòu)原電池模型的過程。
【課前任務(wù)單】
任務(wù)一：復(fù)習(xí)回顧——將Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂設(shè)計成原電池，并在實驗的基礎(chǔ)上完成下列問題
1、將你設(shè)計的裝置圖畫在下面         2、形成原電池的條件

 
 
 
 
 

3、 工作原理分析
負極材料：______；電極反應(yīng)：__________________反應(yīng)類型：____________
正極材料：______；電極反應(yīng)：__________________反應(yīng)類型：____________
電子流向：________________________離子流向：__________________________
現(xiàn)象：負極_____________________________；正極__________________________
歸納為：

 
 
 
 
 
 
 

實驗還有一些現(xiàn)象：鋅片上有氣泡冒出，溶液溫度升高，電流強度衰減，請你分析原因？
__________________________________________________________________________________________________________________________________________
提出問題：如何優(yōu)化原電池的裝置？
任務(wù)二：優(yōu)化方案——分組實驗：蔬果電池
儀器和藥品：靈敏電流計、銅絲、鐵絲、導(dǎo)線、培養(yǎng)皿、蔬果（自選）
要求：將自己的方案用實驗驗證，根據(jù)實驗現(xiàn)象提出質(zhì)疑且做出評價，實驗過程要求錄像和拍照

方案	裝置圖	問題與評價
方案一
方案二
方案三

 
 
 
 
 
 
 
第一節(jié)            原電池（課堂探究）
【學(xué)習(xí)目標】
1、通過水果電池實驗活動體驗建構(gòu)原電池模型的過程
2、通過Fe-Cu-CuSO₄電池的設(shè)計活動，初步形成認識、設(shè)計原電池的思維模型和方法
【新課探究】
任務(wù)一：蔬果電池、提煉模型

蔬果電池	模型	評價

最優(yōu)模型工作原理分析

 
 
 
 
 

任務(wù)二：設(shè)計電池，完善認知
根據(jù)反應(yīng)Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu設(shè)計雙池原電池，選出電極和電解質(zhì)溶液，畫在學(xué)案上。實驗驗證哪種模型能有效避免上述問題。

實驗方案	裝置圖（標出正負極材料，電解質(zhì)溶液）	實驗現(xiàn)象及評價
1
2
3

最優(yōu)裝置原理分析：（圖示分析）

 
 
 
 

對比單液和雙液的電池相同和不同點？（電池優(yōu)化后的優(yōu)點）
 
 
 
 
方法總結(jié)：如何快速準確的設(shè)計雙液電池？

 
 
 
 
 
 

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