視頻標(biāo)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-天津

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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 -天津市第二十中學(xué)

人教版·選修4化學(xué)反應(yīng)原理 
第四章   電化學(xué)基礎(chǔ)       第一節(jié)   原電池  
（一）指導(dǎo)思想與理論依據(jù) 
深化認(rèn)識和優(yōu)化思維品質(zhì)是選修教學(xué)的重要目標(biāo)，這一目標(biāo)的完成應(yīng)基于學(xué)生已有的認(rèn)識，這就是必修中建立起的相關(guān)知識系統(tǒng)。要創(chuàng)設(shè)實際問題情境，并在解決這一問題的過程中引導(dǎo)學(xué)生自主形成相應(yīng)的程序和方法。 
本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計通過比較“原電池”這一內(nèi)容在必修和選修課程中的不同，分析學(xué)生在必修課程中已經(jīng)建立的認(rèn)知框架，尋找學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，圍繞有一定難度的實驗探究活動，幫助學(xué)生在已有的知識基礎(chǔ)上，對原電池原理和形成條件的認(rèn)識得到逐層發(fā)展。 
（二）教學(xué)背景分析 
學(xué)習(xí)內(nèi)容分析：在人教版教材必修2中已經(jīng)重點介紹了銅鋅原電池的工作原理和形成條件，并對實用電池進行了簡單介紹。在選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》的第四章第一節(jié)中重點通過雙液電池模型的構(gòu)建，發(fā)展對原電池原理和形成條件的認(rèn)識。同時在第二節(jié)中應(yīng)用深化發(fā)展的原電池原理和形成條件進一步理解實用電池、電化學(xué)腐蝕和防腐原理。作為《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊的最后，承擔(dān)著深入認(rèn)識物質(zhì)變化與能量變化的統(tǒng)一，理解原理對實際應(yīng)用的指導(dǎo)價值，深化對氧化還原反應(yīng)的理解和應(yīng)用的功能。 
從必修水平到選修水平，學(xué)生的知識和能力需要進行一次較大的跨越。在這一跨越過程中，合適的模型是學(xué)習(xí)和理解原電池原理的重要工具，選修教材中呈現(xiàn)的帶鹽橋的雙液電池模型與必修階段的鋅銅單液模型承載的功能截然不同。如何尋找學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，完成跨越是在本節(jié)課教學(xué)中重點要解決的問題。 
學(xué)生情況分析： 
已有基礎(chǔ)：對原電池原理有初步認(rèn)識；具有一定的實驗探究能力。 局限認(rèn)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(rèn)識，提高解決問題的能力。 教學(xué)方式與教學(xué)手段說明：采用“實驗探究—模型建構(gòu)—理論分析”相結(jié)合的教學(xué)方式，學(xué)生通過實驗活動，建構(gòu)原電池模型，結(jié)合理論分析，不斷深入認(rèn)識原電池原理和形成條件，最終實現(xiàn)知識和能力上的跨越。 
（三）本課教學(xué)目標(biāo)設(shè)計 
知識與技能：深入了解原電池的工作原理。通過三次理論分析使學(xué)生對原電池的形成條件產(chǎn)生更完整的認(rèn)識。學(xué)會書寫電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)。能根據(jù)反應(yīng)設(shè)計簡單的原電池。 
 
                           
                  
                           
                                     過程與方法：學(xué)生通過橘子電池的實驗活動，體驗建構(gòu)模型的過程。通過Zn-CuSO4電池的設(shè)計活動，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。 
情感態(tài)度與價值觀：介紹強大的橙子電池，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，感受原電池原理應(yīng)用于化學(xué)電源開發(fā)的關(guān)鍵作用。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。 
教學(xué)重點：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) 重難點的突破： 
 
（四）教學(xué)過程與教學(xué)資源設(shè)計 
教學(xué)過程： 教學(xué)
環(huán)節(jié) 
教師活動 
學(xué)生活動 
設(shè)計意圖 
展示圖片 復(fù)習(xí)已知 
【引入】重新響起的音樂賀卡。
展示各種電池圖
片，電池的作用。 【復(fù)習(xí)】通過模擬實驗，銅鋅硫酸原電池裝置中正負(fù)極分別發(fā)生
【回顧復(fù)習(xí)】化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。   
 【復(fù)習(xí)】原電池工作原理： 負(fù)極：氧化反應(yīng) 失電子 正極：還原反應(yīng) 得電子 電子從負(fù)極流向正極， 
  
第一次理論分析，復(fù)習(xí)已經(jīng)掌握的原電池原理和形成條件，為后面的深化發(fā)展提供基礎(chǔ)。 
 
                           
                  
                           
                                     了什么反應(yīng)？電流是如何產(chǎn)生的？  
陰離子從正極流向負(fù)極，形成閉合回路。 
自主探究設(shè)計實驗 
【自主探究1】學(xué)生自己設(shè)計電池，學(xué)生代表演
示實驗，觀察實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題。 
 
Cu-Zn- CuSO4單液原電池，由于Zn片直接與CuSO4溶液接觸發(fā)生置換反應(yīng)，部分化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致電能損失；同時Zn片與表面析出的Cu形成原電池反應(yīng)，導(dǎo)致部分電子不從導(dǎo)線通過，電流發(fā)生衰減，電池效率不高。  
結(jié)合實驗現(xiàn)象分析單液電池效率低的原因，并嘗試提出解決方案。  
橘子
實驗 
提煉
模型 
【連接】在必修中有一個家庭實驗——設(shè)計水果電池。 
【提出實驗內(nèi)
容】現(xiàn)在給你提
供了以下材料，
請你設(shè)計橘子電池，觀察實驗現(xiàn)象并提煉出原電池模型。 
可供選擇的材料： 
靈敏電流計、銅絲、鋅條、導(dǎo)線、培養(yǎng)皿、橘子  
【小組實驗】 
【方案展示，提煉模型】 
通過橘子實驗的方案討論，使學(xué)生從“單瓣”→“兩瓣”形象實驗演化
成“單池”→“雙
池”的模型建構(gòu)；
從“膜”上升到“鹽
橋”的認(rèn)識。教師演示實驗： 序號 方案、現(xiàn)象 
方案1 Zn片和Cu片同時插入一瓣橘子中 
(有電流) 方案2 
Zn片和Cu片分別插入分開的兩瓣橘子中 
(無電流)                     
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】為何兩瓣分開的橘子不能產(chǎn)生電流？如何改
進，產(chǎn)生電流？ 【學(xué)生探究解決
方案】“連隧道”(用吸滿果汁的導(dǎo)管連通)、“搭橋”(用浸有NaCl溶液的濾紙條連接)。 
【提出問題】這兩種解決方案為何能產(chǎn)生電流？請?zhí)釤捘Ｐ汀?nbsp;【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】未形成閉合回路。    
 【解決方法】將兩瓣橘子貼在一起。 
還有可能會有將其浸入電解質(zhì)溶液中。 還可能用“連隧道”或“搭橋”的方法。     
【可能解釋】在“隧道”和“橋”中離子能夠定向移動，構(gòu)成閉合回路。   
【提煉模型】 
 
 
                           
                  
                           
                                     實驗探究 完善
認(rèn)識 
【提出問題】按鹽橋模型，改進鋅銅硫酸銅原電池裝置？  
【指導(dǎo)學(xué)生實驗】 
注意電極材料的選擇。 注意電解質(zhì)溶液的選擇。 注意記錄實驗現(xiàn)象。 
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。    
可供使用的儀器和藥品：靈敏電流計、銅片、鋅片、導(dǎo)線、培養(yǎng)皿、ZnSO4溶液、NaCl溶液、CuSO4溶液、浸NaCl溶液的濾紙條(鹽橋)。 注意：及時清洗電極。   
【小組實驗設(shè)計方案，并實施】 
   
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。   
【交流方案】 【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）Zn接觸到CuSO4溶液，會直接發(fā)生置換反應(yīng)。說明Zn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(fù)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(dāng)通過鹽橋連接兩極時，陰離子從正極溶液通過鹽橋向負(fù)極移
方案 負(fù)極 負(fù)極液 正極 正極液 現(xiàn)象 1 
Zn 
CuSO4 
Cu 
CuSO4 
Zn表面變黑 
有電流產(chǎn)生 2 Zn ZnSO4 Cu CuSO4 
Zn表面不變黑 
有電流產(chǎn)生 3 Zn NaCl Cu CuSO4 
Zn表面不變黑 
有電流產(chǎn)生 
 
動，此時形成閉合回路，就形成了電流。 【問題】負(fù)極液的作用？正極液的作用？ 
（學(xué)生通過對比分析）負(fù)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。  
【總結(jié)交流】你對原電池原理的認(rèn)識。(見學(xué)案) 
在討論交流方案的過程中，學(xué)生對實驗現(xiàn)象的解釋，深入認(rèn)識原電池原理和形成條件，上升到完整認(rèn)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。 
生活中的原電池問題 
通過今天的實踐活動，你有哪些感想？ 
 
交流感受。  
介紹生活中的原電池，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，感受原電池原理應(yīng)用于生活的關(guān)鍵作用。 
（五）學(xué)習(xí)效果評價設(shè)計 
一、紙筆評價——課堂問題評價(見學(xué)案) 二、活動表現(xiàn)評價 （1）自我評價 
             我的思維狀態(tài)       □活躍      □一般       
             我參與討論的態(tài)度   □積極      □一般      □不夠積極 
             我在課上的收獲     □很大      □較大      □不太大     □很小 
（2）小組評價 
              課堂上的參與程度   □很高     □較高     □一般      □不高               課堂上的總體表現(xiàn)   □優(yōu)       □良       □及格      □不及格 
（3）教師評價 
（六）教學(xué)反思 
1．充分發(fā)掘教材素材，合理開發(fā)利用 
在必修教材中有學(xué)生實踐活動——制作水果電池：利用水果如蘋果、柑橘、檸檬或番茄等制作原電池。由于柑橘瓣可以分開，而且柑橘膜可以讓離子通過，所以利用橘子瓣分開可以幫助學(xué)生建立“分池”觀點，由膜可以提升到“鹽橋”觀點。所以在進行教學(xué)設(shè)計的過程中，如果充分發(fā)掘教材素材，合理開發(fā)利用可以收到意想不到的效果。 
2．發(fā)揮學(xué)生主動性，創(chuàng)設(shè)有效學(xué)生活動 
在進行化學(xué)反應(yīng)原理的教學(xué)時，通常是以教師講授為主，因為學(xué)生起點較低。但是在新教材中，大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)原理內(nèi)容都是從必修到選修形成螺旋式上升的的設(shè)計理念。因此在選修階段進行化學(xué)反應(yīng)原理教學(xué)時，應(yīng)充分考慮學(xué)生已有基礎(chǔ)，設(shè)置有效活動，例如學(xué)生實驗，充分結(jié)合理論分析，使學(xué)生在已有基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)問題，從而在不斷解決新問題中，最近發(fā)展，不斷上升，達(dá)到目標(biāo)要求。

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