《再探原電池》教學(xué)設(shè)計

PAGE7PAGE1《再探原電池》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(rèn)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(rèn)知基礎(chǔ)】對原電池原理有初步認(rèn)識；具有一定的實驗探究能力?！揪窒拚J(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。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(jìn)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(rèn)識的局限性，完成對原電池原理及形成條件的認(rèn)知跨越。二、教學(xué)目標(biāo)與重難點：1、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計【知識與技能】深入理解原電池的工作原理；學(xué)會書寫電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)方程式；能根據(jù)反應(yīng)設(shè)計簡單的原電池；掌握鹽橋的作用；學(xué)會選擇合適的離子交換膜?！具^程與方法】學(xué)生通過鋅銅原電池的實驗活動，體驗建構(gòu)原電池模型的過程?！厩楦袘B(tài)度與價值觀】培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，體驗科學(xué)探究的過程；體會化學(xué)科學(xué)對個人生活和社會發(fā)展的貢獻(xiàn)；學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，體會團隊合作的快樂。【教學(xué)重點】1、構(gòu)建原電池認(rèn)識模型2、應(yīng)用原電池模型解決實際問題【教學(xué)難點】鹽橋的作用及原電池模型的實際應(yīng)用【教法學(xué)法】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發(fā)展。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)計意圖展示圖片引入新課【引入】投影：2019年諾貝爾獎科學(xué)家圖片和各種類型化學(xué)電池。引入：小到手電筒、手機、數(shù)碼相機，大到電動汽車、飛機、宇宙飛船，處處可見電池的蹤影。那么，你研究過它們的結(jié)構(gòu)嗎？想過它們的供電原理嗎？想不想知道新型電池的研發(fā)思路？今天我們就走入電池世界，探索電池的奧秘。過渡：我們首先從最熟悉的鋅錳干電池入手。投影：鋅錳干電池外形—剖面圖—內(nèi)部結(jié)構(gòu)—化學(xué)模型【描述電池結(jié)構(gòu)】干電池有兩個電極——正極和負(fù)極，分別是石墨和鋅皮，內(nèi)部有填充物【}溫故知新】1、定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2、構(gòu)成條件：兩極一液一連線圖片導(dǎo)課，引出課題激發(fā)欲望，埋下伏筆將電池中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一個化學(xué)模型原電池。原電池認(rèn)識模型突破傳統(tǒng)，以二維圖的形式呈現(xiàn)，溫故知新實驗探究1：單液原電池【復(fù)習(xí)】以銅鋅原電池裝置為例，基于原電池認(rèn)識模型，分析其工作原理?！拘〗M實驗】原電池工作原理：負(fù)極：Zn-2e-＝Zn2+正極：Cu2++2e-＝Cu：總反應(yīng)Zn+Cu2+＝Zn2++Cu外電路：負(fù)極電子導(dǎo)線正極內(nèi)電路：陽離子溶液正極陰離子溶液負(fù)極第一次理論分析，激活學(xué)生對原電池原理及形成條件的已有認(rèn)知。為后續(xù)產(chǎn)生認(rèn)知沖突奠定基礎(chǔ)。讓學(xué)生通過類比，設(shè)計原電池，回顧其工作原理，預(yù)測現(xiàn)象，實驗探究后，讓學(xué)生明白，理論知識運用于實際還是會遇到很多困難。實驗探究，找出缺陷通過猜測原因，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力，若學(xué)生猜不出來，可用師生互導(dǎo)，實驗改進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。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。你能否根據(jù)老師提供的儀器和藥品設(shè)計一個原電池，說明其工作原理，并預(yù)測其現(xiàn)象。小組設(shè)計并匯報。藥品和儀器：1mol/L硫酸銅溶液、Cu片、鋅片、導(dǎo)線、電流（電壓）表，燒杯1個；畫出你所設(shè)計的簡單原電池，標(biāo)出正負(fù)極材料；寫出電極上發(fā)生的反應(yīng)；描述你所組裝的原電池中電子的流動路線和溶液中陰陽離子的移動方向。[點評]這個組描述的原理可以歸納成一句話：“電子不潛水，離子不上岸”這個組猜測的現(xiàn)象正確嗎？實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，請大家小組實驗，觀察你們的裝置能否產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電壓（電流）嗎？并猜測其原因.【實驗探究一】分組實驗?zāi)康模候炞C你們所組裝的單液原電池能否產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電壓（電流）。記錄反應(yīng)初始時及反應(yīng)后1分鐘、2分鐘、3分鐘時電流（電壓）表的讀數(shù)。3分鐘實驗完成后再取出電極，觀察電極變化。[板書]負(fù)極也析出銅4、不足電流減小我們組猜測：負(fù)極鋅片逐漸溶解，正極銅片表面會析出一層銅[學(xué)生完成實驗探究一并小組匯報]3滴3滴1mol/L硫酸銅棉花鋅片銅片A[學(xué)生匯報1]現(xiàn)象：電流表指針偏轉(zhuǎn)，電流表讀數(shù)為0.09A，[學(xué)生匯報2]通過實驗我們發(fā)現(xiàn)電壓逐漸減小，負(fù)極上也有銅析出，猜測原因可能是由于負(fù)極鋅與電解質(zhì)溶液直接接觸，導(dǎo)致一部分鋅直接把電子給了銅離子，因此，在負(fù)極表面析出銅，在負(fù)極構(gòu)成微型原電池，進(jìn)一步加速了銅在負(fù)極的析出，部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，電壓，電流均減小。實驗探究二：雙液鹽橋電池理論分析[引導(dǎo)]這個組猜測的非常好，鋅與硫酸銅直接接觸，難免會在負(fù)極析出銅，采用什么方法可以阻止銅離子在鋅表面析出呢？硫酸鋅硫酸銅硫酸鋅硫酸銅鋅片銅片鋅片銅片A3滴飽和氯化鉀溶液的棉花1滴硫酸鋅1滴硫酸銅[追問]電子不潛水，電子沿導(dǎo)線從負(fù)極流向正極，溝通外電路；離子不上岸，離子在什么介質(zhì)中移動？【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。[引發(fā)討論]為什么不加鹽橋就無電壓（電流），加了鹽橋就有電壓，請小組討論一下原因，我們找一個小組匯報。[多媒體展示][歸納]這個小組剖析的非常好，歸納起來鹽橋共兩個作用[猜測]放在兩個不同的燒杯里[回答]不可以，沒有構(gòu)成閉合回路。[回答]電解質(zhì)溶液[分組討論，提煉模型]電壓實驗探究完善認(rèn)識【提出實驗?zāi)康摹堪贷}橋模型，根據(jù)Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu反應(yīng)設(shè)計成原電池裝置?！局笇?dǎo)學(xué)生實驗】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?！拘〗M實驗設(shè)計方案，并實施】有鹽橋存在時電流表指針偏移銅片表面有銅析出鋅片逐漸溶解隨著時間的延續(xù)，能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流取出鹽橋無電流產(chǎn)生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設(shè)疑：鹽橋原電池有哪些優(yōu)點？又會有哪些不足呢？小組討論：有點：電流持續(xù)穩(wěn)定開路零耗能量轉(zhuǎn)換效率較高不足：電流強度小裝置復(fù)雜分析原因，提出改進(jìn)方法將鹽橋變薄，變寬結(jié)合物理知識，師生共同解決問題上述原電池雖然能產(chǎn)生電流，但都不穩(wěn)定、連續(xù)。為獲得持續(xù)穩(wěn)定的電流，生活中的電池都是依據(jù)這個模型，根據(jù)不同的使用目的，在模型各要素的具體物質(zhì)上做出了不盡相同的選擇。我們來看看實際生活中的電池都是怎樣應(yīng)用這個化學(xué)模型的。[多媒體投影]投影干電池，鋰離子電池，燃料電池的工作原理【介紹離子交換膜電池】引入離子交換膜，并介紹三種常用的交換膜作用機理及選擇方法學(xué)生猜測]最中間碳棒為正極，緊挨著的為電解質(zhì)氯化銨，最外面鋅筒為負(fù)極。含有電解質(zhì)溶液的特殊