高中化学原电池教学设计

高中化学原电池教学设计

陈向国

湖北省黄冈市浠水县洗马高级中学 湖北黄冈 438200

一、教材考点分析

本节课的内容中,其中考察电池形式一般以新型再生能源动力电池或新型燃料动力电池,考查原电池电路正负极的正确判断、电极化学反应式的正确书写、电子或化学电流的流动方向及电池溶液中pH的化学变化等;原电池的实际应用主要用于考查原电池的结构设计、电化学中的腐蚀及如何解释某些非电化学腐蚀现象等,主要以单项选择题、填空题两种形式同时出现。

二、学生情况分析

(一)学生认知方面

通过初中化学知识阶段以及高中化学阶段必修课本模块的电池相关知识学习,学生们都已经基本掌握了电池氧化物和还原的初步基本概念,也逐渐的初步认识和看到了原电池的重要作用,即是一种将自然化学中的能量被转化而成为自然电能的装置。但是在我们学习原电池的教学过程中,内容往往会分别涉及关于氧化学和还原化学反应的基本实质、微粒观的综合认知以及关于分析化学体系中如何发生各种化学反应的一些基本思路。

(二)学生思维方面

通过原电池的知识学习,一方面促使学生逐渐加深对氧化还原反应的基本认识,知道电子运动可以在各种物质之间同时进行相互转移。另一方面,学生逐渐认识了原电池的基本工作原理,认识到看到电流的产生本质上就是电势差的存在所致。

三、教学目标

(一)知识与技能:

1.了解原电池的基本构成、工作电路原理及实际应用。

2.能分别得到电极反应式和电极总反应式。

3.了解常见电子化学反应电源的基本种类和以及其主要工作电路原理。

4.掌握盐桥的概念、作用机制。

(二)过程与方法

1.通过分析原电池，探究微粒电子运动物质发生的化学变化。

2.通过小组合作,分析比较单液电池以及双液电池之间的异同点,同时拓宽学生对化学反应的认知,培养学生观察与分析的能力,让学生更加深刻的理解原电池的工作原理。

3.引导学生围绕问题进行思考,同时发现问题并解决问题,增强学生的辩证思维方法。

(三)情感态度与价值观

1.通过活动引导全体学生深入学习原电池的基本工作作用原理,体会原电池对于有效解决当前人类社会中普遍存在的各种能源安全问题所能够体现的重要意义。

2.通过认真组织各种探究性科学实验,了解单液电池、双液电池,深入研究体会电池科学技术研究对于大力促进推动人类政治社会经济可持续发展所可能带来的积极促进作用。

3.通过原电池工作原理的探究,激发学生思考和探究的兴趣,培养学生投身于科学研究的情感。

(四)教学重难点

教学重点:原电池的电极工作化学原理以及电极氧化反应式的正确书写。

教学难点:原电池氧化形成的具体条件、原电池中的电极氧化名称以及原池电极氧化产物的性质判定。

(五)教学手段

组织全体学生以课程分组结合实验的教学方法分组进行;同时利用各种多媒体教学设备课件进行辅助实验教学。

四、教学过程

[课堂引入]

同学们,我们现在知道的热电化学就是将一种化学能与电能进行相互转化的一种化学装置,而电化学反应过程可以分为两种,第一种就是产生电流的反应,第二种就是借助电流而发生的反应。我们今天所讲的原电池,就是将化学物的能量被转化成电能的一种发电装置,我们首先来回顾一个有趣的小实验。

[多媒体演示]

图片中显示有一个锌片和铜片组成的原电池,分别将一块锌片和铜片分别插入后放到稀硫酸中,然后仔细观察一下实验中的现象。发现在锌片上有气泡产生,但是铜片上几乎没有任何气泡产生,所以锌和稀硫酸发生了反应,同时温度计的度数升高。

[提问过渡]

这个充电装置也就是我们在化学必修二中,曾经多次学习过的原电池,这个原电池工作效率也比较低,如果长一段时间的使用下其电流就可能会很快的逐渐减弱,不是很符合我们的实际生活应用。那么就请同学们一起思考,这到底是由什么样的原因所导致造成的呢?有没有什么有效的改建措施?通过活动组织全体学生自主交流与小组讨论,让全体学生认真观察本次实验的客观现象,发现实验问题并提出解决实际问题。通过案例交流与问题讨论,学生们似乎可以初步总结并找出目前出现这种问题的主要原因,即"铜极上已经聚集了许多量的氢气,将存在铜极和稀硫酸中的电解质逐渐隔离开了,增加了电池内阻。导致电流不能够通畅。"

[实验探究]

为了有效解决很多学生心中的这些疑惑,教师通常可以适时组织每个学生一起开展一些实验性的探究,用一个装有充满少量电解质和锌溶液的圆形岩桥,将一个含有少量锌片的锌和ZnSO₄溶液与一个含有少量铜片的锌的CuSO₄溶液连接起来,中间可以串联一个小型电流流量计,观察学生实验中的现象。如果不能取出新的盐桥,又怎么会继续发生什么样的现象?通过这些改进后,装置为什么仍然能够实现持续稳定的运行产生较大电流?盐桥的化学作用原理是什么?学生通过实验,能够明确盐桥的作用原理,形成了有序的过程思维,同时突出了教学重点。

了解的电池盐桥的作用之后,教师应该指导学生详细指出位于电池的两个正负极,同时分别详细写出电池负极与正极的电极反应方程式,然后将正负极反应式相加，得到电池的总电极反应。如:负负极Zn-2e^-=Zn²⁺,正极Cu²⁺+2e^-=Cu，电池总反应：Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺。加深学生的印象,清晰易错点,同时培养学生分析问题的能力。

[内容补充]

电池符号:Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu

负极盐桥正极

[拓展训练]

通过组织学生对具体实验内容进行主题探究和案例分析,让全体学生深刻认识和看到了盐桥的重要作用,进一步深入体会了解到了原电池正常工作的基本原理。为此,教师可以适时组织广大学生以多个小组互相合作的教学形式,完成以下几个课堂教学内容的知识拓展,帮助广大学生快速理解和建立加深原电池相关工作基本原理的深刻印象,掌握原电池相关内容。

如：工作原理(以铜一锌原电池为例)

[归纳总结]

(1)只有自发进行的氧化还原反应，才能成功设计合成原电池。

(2)活泼性强的金属不一定需要可以能够作为电池负极,但是能够作为负极的，一定能使它发生氧化反应。

（3）电子不下水，离子不上岸。

(4)负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。

五、课后巩固(典型例题)

1.判断该图正误,正确的图应画"√",错误的图应画"×",错误的画应指明纠正错因。

(1)在原电池中,发生氧化反应的电极是正极。( )

（2）含琼脂的KCl饱和溶液可作为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag原电池的盐桥。( )

2.选择题

(1)如下图是Zn和Cu组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，作了如下记录，其中合理的是（）。

①导线中电流方向:锌→铜。

②铜极上有气泡产生。

③锌片变薄

④Zn为正极,Cu为负极。

⑤铜比锌活泼

⑥H⁺向铜片移动。

A.①②③ B.④⑤⑥ C.③④⑤ D.②③⑥

参考文献

[1] 高敏捷.高中化学探究教学设计《精品》：原电池[J].教学园地,2018,(12):43-44.

[2]王妍之.《原电池工作原理》教学设计.

[3] 孙燕杰.高中化学必修二《原电池》教学设计.