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2019-2020年高中化學《原電池》教案1 蘇教版選修6 一、教學設計思路 （一）教材分析 　　1.地位和作用 在整個中學化學體系中，原電池原理是中學化學重要基礎理論之一，是教學大綱和考綱要求掌握的重要知識點，同時也是多學科交叉綜合的結合點之一。原電池原理的地位和作用可以說是承前啟后，因為原電池原理教學是建立在氧化還原反應，能量轉化及有關金屬的存在、性質、用途、冶煉等教學基礎之上的，是氧化還原反應知識的應用，是能量轉化的具體體現，是有關金屬性質和用途等教學內容的豐富和延伸，同時，為后續(xù)化學電源、金屬腐蝕原因的分析及尋找金屬防護的最佳途徑和方法提供了理論指導。因此，原電池原理教學在整個中學化學教學中占有十分重要地位。它融合了許多方面的知識，主要有：①氧化還原反應。②能量的轉換、新能源的開發(fā)。③電解質溶液。④金屬的性質。⑤電學知識 2.教學目標分析 （1）知識目標： 通過教學使學生理解原電池原理，正確判斷原電池的兩極，熟練書寫電極反應式，并能設計較簡單的原電池。 （2）能力目標： 通過分組實驗、現象的分析、設疑誘導、知識講述和鞏固練習，培養(yǎng)學生的動手能力，觀察能力，語言表達能力、分析能力和邏輯推理能力。 （3）情感目標： 通過實驗、多媒體動畫展示，增強教學的直觀性，體現學生的主體地位，激發(fā)學生學習興趣，并牢固樹立能量轉化的觀點。通過對分組實驗及對現象的分析和討論，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神。培養(yǎng)學生關注自然、社會和生活現象的熱情。 3.教學重、難點分析 重點：原電池原理和組成原電池的條件 難點：原電池原理及電極反應式的書寫 （二）學情分析 知識方面：學生具有氧化還原反應、能量轉化及金屬與酸反應規(guī)律的基本知識。因此，本節(jié)課從金屬與酸反應的實驗導入，再從氧化還原反應和能量的角度深入分析。 能力方面：通過高中一年多的教學，學生具備了一定的實驗動手能力、觀察能力、分析與歸納能力，為本節(jié)課采用實驗探究法教學提供了能力方面的保證。 情感方面：電池與生活各方面息息相關，中學生普遍對新鮮事物感興趣，求知欲旺盛，因此，本節(jié)課教學通過分組實驗、演示實驗、多媒體模擬動畫，充分調動學生的積極性和主動性。 （三）教法和學法分析 　　1.教法：根據布魯納的學習理論：“認識是一個過程，而不是一種產品。學習不僅是讓學生掌握這些知識，更在于讓學生去體驗知識、原理的形成過程。”本節(jié)課采用啟發(fā)、討論、實驗探究法進行教學，即讓學生自己主動去探索和體驗，以教師為主導、以學生為主體、以實驗為手段、以教材為主線、以思維為中心，使學生的學習過程和認知過程成為統(tǒng)一體，將學生的感性認識上升到理性認識，從而理解原電池原理。具體本節(jié)課的教學基本策略有：①創(chuàng)設情境策略，②問題探究策略，③評價反思策略。 本節(jié)教材設置了大量的探究教學素材，富有深刻的探究教學思想內涵。首先，新課引入的兩個演示實驗為探究教學創(chuàng)設了問題情景，當學生觀察到“銅片上產生氣泡”這一反常的實驗現象，就會情不自禁地提出一系列問題，產生強烈的探索欲望，并提出各種各樣的假設；緊接著，通過演示實驗為學生提供“實證性”材料，學生根據實驗現象，經過嚴密的邏輯推理，得出相關結論；當學生理解原電池的原理后，教材又設置了一個討論題，讓學生自己歸納“組成原電池的條件”。同時，課本后面的“家庭小實驗——水果電池”，習題中的“用銅、銀和硝酸溶液設計一個原電池”都是本課時探究教學內容的應用和延伸。 根據《新課程標準》的要求：“在探究教學中教師要有目的的組織學生相互交流和討論，要充分調動學生的探究積極性，培養(yǎng)學生的探究興趣，要注重引導學生主動發(fā)現和提出問題，并通過積極的探究解決問題。這樣既有利于培養(yǎng)學生交流與合作的能力，也有利于發(fā)展學生的評價能力”為了更好地實施探究教學，還需對本節(jié)教材內容作必要的處理和補充。 （1）變教材中的教師演示實驗為學生動手實驗。這樣不僅使學生觀察到明顯的現象，還能使學生直接參與知識的探索過程，從而獲得直接的體驗。 （2）對于原電池正負極的判斷，教材是以敘述的形式提出的，這不利于學生對概念的理解和記憶?？梢岳靡还?jié)干電池讓學生自己設計實驗得出結論。這比直接提出正負極的判斷方法更有利于啟發(fā)學生的思維，提高學生的實驗設計能力。 （3）教材中“組成原電池的條件”這一個討論題，問題過于空泛，考慮到學生的知識遷移能力和概括能力還不是很強，單純的討論可能會無從談起，因此教學中設計了一組學生實驗習題（以教材后面的一個習題為藍本），讓學生通過實驗獲得直接經驗，再通過對比分析，歸納出規(guī)律，最終得出組成原電池的三個必要條件。 （4）將課本后面的家庭小實驗——水果電池，移到探討“組成原電池的條件”的課堂教學中，不僅能幫助同學理解組成原電池的其中一個必要條件——電解質溶液，而且能達到學以致用，使學生覺得化學就在我們的身邊，從而激發(fā)學生學習興趣，啟迪學生思維。 （5）在完成上述內容后，可以讓學生自己設計一個原電池，將剛學的內容進行應用和鞏固，有利于培養(yǎng)學生的知識遷移能力和發(fā)散思維能力。 這樣處理教材內容后，教學就可按照“問題情景→提出問題→假設和推理→實驗驗證→得出結論→新的問題情景→提出新問題→實驗提供直接經驗→對比分析、總結規(guī)律→應用原理、規(guī)律”的程序進行。 在教學內容的安排上，按照從易到難，從實踐到理論再到實踐的順序，首先通過一組實驗，引入課題。在實驗→觀察→討論→推測→驗證的過程中，學習和理解原電池的概念和原理。在此基礎上，通過實驗探索和討論組成原電池的條件。最后，讓學生自己設計一個原電池以檢驗學生對所學知識的實際應用能力。 2.學法：對于原電池原理的學習，學生必須向上聯系氧化還原反應、能量轉換、元素化合物知識、電解質溶液。向下聯系金屬腐蝕和防護、電解原理和有關的計算。這樣形成一個系統(tǒng)的知識網絡。鑒于本節(jié)課教學特點，學生在學習時應采用邊實驗，邊觀察現象，邊思考，邊討論分析，邊總結，使學生掌握從實踐到理論，以理論指導實踐的科學方法。 （四）教學準備 1.對學生進行分組：四人為一個小組 2.實驗準備：每組一個靈敏電流計，兩支銅棒、兩支鐵棒（或鋅棒）、二根石墨電極、一節(jié)干電池、導線若干、兩杯相同濃度的硫酸、一杯硫酸銅溶液、一杯無水乙醇、一杯水、一顆葡萄（或小西紅柿等水果）。 3.制作銅鐵原電池工作原理的模擬動畫 4.場地：有多媒體放映設備的實驗室 二、教案 課題 原電池原理及其應用 授課人 陳洪義 學校 咸豐縣第一中學 教學目標 1.知識目標：理解原電池原理，掌握構成原電池的條件，會進行簡單的原電池設計。 2.能力目標：培養(yǎng)學生觀察能力、實驗能力、實驗設計能力、語言表達能力。培養(yǎng)學生正向思維、逆向思維、發(fā)散思維能力。 3.情感目標：培養(yǎng)學生的探究精神和依據實驗事實得出結論的科學態(tài)度，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神。 重點 原電池的化學原理。 難點 原電池的化學原理及電極反應式。 教學方法 探究式教學　 實驗→思考→討論→總結 儀器用品 每組一個靈敏電流計，兩支銅棒、兩支鐵棒（或鋅棒）、二根石墨電極、一節(jié)干電池、導線若干、兩杯相同濃度的硫酸、一杯硫酸銅溶液、一杯無水乙醇、一杯水、一顆葡萄（或小西紅柿等水果）。 教　師　活　動 學生活動 設計意圖 【引入】我們已經知道，鐵是比較活潑的金屬，能溶于稀硫酸，而銅是不活潑的金屬，不能溶于硫酸，下面我們來觀察兩組實驗現象。 【演示】 　　　　 【問】在演示實驗中，同學們觀察到什么現象？ 【引導】鐵和銅分別插入稀硫酸溶液中，鐵上有氣泡產生。是因為鐵H＋在鐵上得到電子而生成H2的緣故，可為什么把鐵棒和銅棒用導線連起來后，銅上有氣泡放出而鐵上沒有了呢？ 【師】同學們的推測非常正確。實際上這就是我們今天要探究的內容——原電池原理。 【板書】第四節(jié)　原電池原理及其應用 　　　　一、原電池 【激疑】的確是H＋在銅棒上得到電子，產生H2，此時鐵上卻沒有產生氣泡，這時H＋得到的電子從何而來？是不是銅棒本身失去的呢？怎樣證明？ 【引導】電子究竟是鐵棒失去的還是銅棒失去的，我們可以用實驗來證明。那么，同學們用所給的器材設計實驗來證明鐵棒上的電子是否通過導線轉移到了銅棒上？根據什么現象判斷電子通過導線轉移到銅棒上？或者說電子轉移與電流計指針偏移方向有什么關系？ 【強調】注意電流計使用的注意事項。 （鼓勵學生積極發(fā)言） 回憶 觀察 思考并回答 （鐵和銅分別插入稀硫酸溶液中，鐵上有氣泡產生；把鐵棒和銅棒用導線連起來后，銅上有氣泡放出而鐵上沒有。H＋在銅棒上得到電子而生成H2） 思考 討論 踴躍發(fā)言 用學生熟悉的知識引導學生開始學習。 激疑 讓學生帶著問題進入新知識的學習。 培養(yǎng)學生的思維能力。語言表達能力。 　　樹立學生科學務實，理論來源于實踐的指導思想，培養(yǎng)學生實驗設計、動手、觀察及語言表達等能力和團隊協(xié)作精神。 【小結】①用干電池試測電流計指針偏移方向與電子流向的關系。（電流計指針偏向干電池正極）②將電流計兩極分別接在銅棒和鐵棒上觀察電流計指針的偏移方向（電流計指針偏向銅棒），從而斷定電子轉移方向（和電流方向相反，應該是從鐵棒流向銅棒）。 【反問】既然電子是鐵棒失去的，H＋為什么不直接在鐵棒上得電子，而要到銅棒上得電子呢？ 【動畫演示】（鐵棒失去電子后產生Fe2＋，鐵棒的周圍有許多來不及擴散到溶液中去的Fe2＋，對H＋有排斥作用，使H＋很難在鐵棒上直接得到電子，從而H＋就通過導線到銅棒上得到電子。） 【板書】1.原電池：將化學能直接轉變?yōu)殡娔艿难b置。 正極 負極 　　　　 負極：電子流出，較活潑，發(fā)生氧化反應 正極：電子流入，較不活潑，發(fā)生還原反應 【師】由以上分析可以看出，原電池是通過使氧化反應和還原反應分別在兩極進行來實現化學能到電能的轉化的。 【引導】請同學們寫出剛才用Fe、Cu和稀H2SO4組成原電池的兩極反應式和電池的總反應式。并比較鐵棒直接跟稀硫酸反應有何異同。 【副板書】負極：（Fe）Fe－2e－＝Fe2＋ 　　　　　正極：（Cu）2H＋＋2e－＝H2↑ 【小結】總反應方程式為：Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑ 相同點：總反應方程式相同 不同點：電子轉移途徑不同 【過渡】原電池的實質是氧化還原反應，氧化還原反應都可以設計成原電池，那么構成原電池要有哪些條件呢？ 【投影】用實驗驗證下列裝置中電流計的指針是否發(fā)生偏移？并討論總結構成原電池的條件。 【問】如果將①中盛酒精的燒杯換成一個水果或西紅柿，結果又會是怎樣的？ 【小結并板書】2.組成原電池的條件 （1）有活動性不同的兩種金屬（或一種是非金屬導體）作電極（較活潑的金屬為負極） （2）要有電解質溶液 （3）要形成閉合電路 【評價反思】學生處理教材P103頁一（2、3）二（2、3） 繼續(xù)討論設計實驗方案（裝置）并以小組為單位發(fā)言進行交流。認真交流后開始實驗并得出結論。 思考 觀察后回答 記筆記 思考并試著書寫電極反應式和總反應方程式。 學生用實驗驗證圖示裝置中的指針是否發(fā)生偏移， 以小組為單位討論并總結構成原電池的條件。 記筆記 練習 培養(yǎng)學生的思維能力。 　　　 　　培養(yǎng)學生的觀察能力及對事務本質的認知和表達能力。 　　樹立學生能量轉化的觀點。 　　促使學生運用已學的知識指導新知識的學習。培養(yǎng)學生對知識鑒別的能力。 　　培養(yǎng)學生的動手能力、讓學生進一步明確：理論來源于實踐。 　　強化學生對知識的理解。 　　加深原理的形成過程。 【師】在科學技術飛速發(fā)展的今天，新材料、新能源成為各國高科技領域重要研究課題。利用原電池原理制得的各種新型電池不斷涌現，電池向體積小、質量輕、可重復充電、高容量發(fā)展。但制造電池的過程中都用到一些重金屬，例如：錳、鎘、汞等，如果廢舊電池隨便丟棄，這些重金屬離子泄漏會造成環(huán)境污染，而這種固體無機廢棄物的污染很難治理，并且會影響幾十年以至上百年，回收廢舊電池根本在于合理科學地處理，并把有用的物質加以回收，希望我們同學從自己做起，保護環(huán)境，人人有責。 專心聽 培養(yǎng)學生的環(huán)保意識。 板書設計 第四節(jié)　原電池原理及其應用 一、原電池 　1.原電池：將化學能直接轉變成電能的裝置。 正極 負極 　　 　　 負極：電子流出，較活潑，發(fā)生氧化反應 正極：電子流入，較不活潑，發(fā)生還原反應 　2.形成原電池的條件 （1）有活動性不同的兩種金屬（或一種是非金屬導體）作電極（較活潑的金屬為負極） （2）要有電解質溶液 （3）要形成閉合電路 三、學案 [名師導學] 1.原電池是　　　　　　　　　　　的裝置，原電池有兩極，分別稱為　　　極和　　　極。分別發(fā)生　　　　　　　反應和　　　　　　　　反應。 2.原電池正負極的判斷方法： （1）根據電極的金屬活動性判斷： 一般　　　　　　是負極，　　　　　　　是正極。 （2）根據電流方向判斷： 電流由　　　　極流向　　　　極；電子流動方向是由　　　　極流向　　　　極。 （3）根據電解質溶液中離子的流動方向判斷： 在原電池的電解質溶液內，陽離子移向的電極是　　　極，陰離子移向的電極是　　　極。 （4）根據得失電子的情況判斷： 電極上得電子的是　　　　極，電極上失電子的是　　　　極。 3.構成原電池的條件是： （1）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （2）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （3）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [梯度導練] 1.已知空氣－鋅電池電極反應為： 鋅片：Zn＋2OH――2e－＝ZnO＋H2O　　 石墨：O2＋H2O＋2e－＝2OH―　 據此判斷，鋅片是……………………………………………………………………………（　?。? A.負極，并被氧化　　　　　　　　　　　　B.負極，并被還原　　 C.正極，并被氧化　　　　　　　　　　　　D.正極，并被還原 2.如右圖所示的裝置中，B棒逐漸變細，A棒逐漸變粗，則圖A、B、C的組成是……（　?。? P棒 Q棒 M溶液 A Zn Cu H2SO4 B Cu Fe HCl C Ag Zn AgNO3 D Zn Cu CuSO4 3.將鋅片與銅片用導線連接，置于同一稀硫酸溶液中，下列敘述正確的是……………（　?。? A.正極附近c(SO42＋)逐漸增大　　　　　　　B.負極附近c(SO42＋)逐漸增大 C.正極、負極附近c(SO42＋)基本不變　　　　D.鋅片、銅片同時有氣泡冒出，說明鋅片不純 4.某原電池總離子方程式為2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋，不能實現該反應的原電池是…………（　　） 　A.正極為Cu，負極為Fe，電解質溶液為FeCl3 　B.正極為C，負極為Fe，電解質溶液為Fe(NO3)3 　C.正極為Fe，負極為Zn，電解質溶液為Fe2(SO4)3 　D.正極為Ag，負極為Fe，電解質溶液為CuSO4 [能力提高] 1.把a、b、c、d四種金屬片浸泡在稀H2SO4中，用導線兩兩相連可以組成各種原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，c為負極；a、c相連時，c為正極；b、d相連時，b為正極。則這四種金屬的活動性順序為……………………………………………………………………（　?。? A.a＞b＞c＞d　　　　B.a＞c＞b＞d　　　　C.b＞d＞c＞a　　　　D.c＞a＞b＞d 2.電子計算器中所用紐扣式電池為銀鋅電池，其電極分別為Ag2O和Zn，電解質溶液為KOH。電極反應為：Zn＋2OH――2e－＝Zn(OH)2、Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH―，總反應式為：Ag2O＋H2O＋Zn＝Zn(OH)2＋2Ag。下列敘述正確的是………………………………………………（　?。? 　A.電流由鋅經外電路流向氧化銀　　　　B.鋅是陰極，氧化銀是陽極 　C.鋅是負極。氧化銀是正極　　　　　　D.工作時，負極區(qū)溶液pH減小，正極區(qū)pH增大 3.下列關于實驗現象的描述不正確的是…………………………………………………（　　） 　A.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀H2SO4中銅片表面出現氣泡 　B.用鋅片作陽極，鐵片作陰極，電解氯化鋅溶液，鐵片表面出現一層鋅 　C.把銅片插入FeCl3溶液中，在銅片表面出現一層鐵 　D.把鋅放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴CuCl2溶液，氣泡放出速度加快 　D.工作時，負極區(qū)溶液pH減小，正極區(qū)pH增大 4.據報道，最近摩托羅拉公司研制了一種甲醇和氧氣以及強堿作電解質溶液的新型手機電池，電量可達現用鎳氫電池或鋰電池的10倍。有關此電池的敘述錯誤的是…………………（　?。? 　A.正極電極反應式：O2＋2H2O＋4e－＝4OH―　 　B.負極電極反應式：CH3OH＋6OH――6e－＝CO2＋5H2O 　C.電池在使用過程中，電解質溶液的pH降低 　D.當外電路通過1.2 mol電子時，理論上消耗甲醇6.4 g 　D.工作時，負極區(qū)溶液pH減小，正極區(qū)pH增大 5.熔融鹽燃料電池具有高的電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質，CO為陽極燃氣，空氣與以O2的混合氣體為陰極助燃氣，制是在650℃下工作的燃料電池，完成有關的電池反應式： 陽極反應式：2CO＋2CO32－＝4CO2＋4e－　 陰極反應式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 總電池反應式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 答案：O2＋2CO2＋4e－＝2CO32－　　　　2CO＋O2＝2CO2 6.有甲、乙兩位同學均想利用原電池反應檢測金屬的活動性順序，兩人均用鎂片和鋁片作電極，但甲同學將電極放入6mol/L的H2SO4溶液中，乙同學將電極放入6mol/L的NaOH溶液中，如　下圖所示。 （1）寫出甲池中正極的電極反應式： 正極：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （2）寫出乙池中負極的電極反應式和總反應的離子方程式： 負極：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 總反應的離子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （3）如果甲與乙同學均認為“構成原電池的電極材料如果都是金屬，則構成負極材料的金屬應比構成正極材料的金屬活潑”，則甲會判斷出　　　　活動性更強，而乙會判斷出　　　　活動性更強（填寫元素符號）。 （4）由此實驗可以得出的下列結論，正確的有（　?。? 　A.利用原電池反應判斷金屬活動性順序時應注意選擇合適的介質。 　B.鎂的金屬性不一定比的金屬性強 　C.該實驗說明金屬活動順序表已過時，沒有實用價值了。 　D.該實驗說明化學研究對象復雜、反應受條件影響較大、因此應具體問題具體分析。 （5）通過分析上述實驗，“直接利用金屬活動順序表判斷原電池中的正負極”這種做法可靠嗎？若不可靠，請你提出另一判斷原電池正負極的可行性實驗方案。 答：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 答案：（1）2H＋＋2e－＝H2↑ （2）2Al＋8OH－－6e－＝2AlO2－＋4H2O、2Al＋2OH－＋6H2O－＝2AlO2－＋4H2O＋3H2↑ （3）Mg、Al　　　　?。?）AD （5）不可靠、將兩種金屬作電極連上電流后插入電解質溶液，構成原電池。利用電流計測定電流的方向，從而判斷電子流動的方向，再確定原電池正負極。（可觀察反應現象，看哪支電極發(fā)生反應而溶解，千萬金屬質量減輕。） [科學探究] 查資料搜集原電池的種類，它們的外觀是怎樣的？分別有些什么用途？