廣東省廣州市高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)原電池教學(xué)建議課件新人教版選修.ppt

1、以實(shí)驗(yàn)探究突破教學(xué)難點(diǎn)原電池教學(xué)設(shè)計(jì),站在巨人的肩膀上,文獻(xiàn)資料： 學(xué)生認(rèn)知原電池的學(xué)習(xí)困難主要是,電極反應(yīng)式書(shū)寫 電子電流的流向 陰陽(yáng)離子的移動(dòng)方向 鹽橋的作用 雙液原電池的構(gòu)成條件 設(shè)計(jì)原電池,原電池的教學(xué)策略：,1、實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)策略：,本節(jié)教學(xué)可以采用實(shí)驗(yàn)探究法，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)原電池產(chǎn)生電流現(xiàn)象的觀察和分析，發(fā)現(xiàn)單液原電池存在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中的矛盾，并設(shè)想解決矛盾的思路，理解解決矛盾的方法。特別是鹽橋的引入，是對(duì)舊的思維模式的一個(gè)質(zhì)的突破。過(guò)去認(rèn)為氧化劑、還原劑只有直接接觸、互相作用才能發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，而現(xiàn)在，是使氧化劑和還原劑近乎完全隔離，并在不同的區(qū)域之間通過(guò)特定的裝置實(shí)現(xiàn)了電子的定向

2、轉(zhuǎn)移，為原電池持續(xù)穩(wěn)定地產(chǎn)生電流創(chuàng)造了必要的條件，也為原電池原理的實(shí)用性開(kāi)發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。,摘自化學(xué)選修4教師教學(xué)用書(shū)82頁(yè)，2014.5,2、化學(xué)三重表征的含義及教學(xué)策略,化學(xué)三重表征就是從宏觀、微觀、符號(hào)三種表征角度去認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)知識(shí)，并建立三者之間的有機(jī)結(jié)合和相互轉(zhuǎn)化。三重表征是從多個(gè)不同的角度來(lái)理解、認(rèn)識(shí)化學(xué)的，它是各個(gè)角度的聯(lián)系與融合，是一個(gè)有機(jī)的整體。運(yùn)用三重表征的思維方式學(xué)習(xí)化學(xué)，能增進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解，提高學(xué)生分析和解決化學(xué)問(wèn)題的能力。三重表征的教學(xué)策略可歸納為以下四個(gè)方面：加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；合理利用微觀模擬；理解符號(hào)表征的意義；加強(qiáng)表征之間的轉(zhuǎn)換意識(shí)和能力。,張丙香，畢華

3、林.化學(xué)三重表征的含義及其教學(xué)策略J.中學(xué)教育學(xué)刊，2013（02）：73-76.,3、基于科學(xué)取向教學(xué)論的原理課教學(xué)的學(xué)習(xí)策略和教學(xué)結(jié)構(gòu)：,原理的學(xué)習(xí)方式：例規(guī)法 、規(guī)例法,一般教學(xué)結(jié)構(gòu)： 1）獲得原理 2）形成運(yùn)用原理的程序 3）運(yùn)用原理對(duì)外辦事,中學(xué)化學(xué)基本課型研究.ppt,原電池的教學(xué)過(guò)程：,環(huán)節(jié)一、組裝Cu-Zn-CuSO4單液原電池并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。,設(shè)計(jì)目的：回憶原電池的構(gòu)成條件、培養(yǎng)系統(tǒng)觀察和描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力，引出單液原電池能量轉(zhuǎn)化率低的問(wèn)題。,【學(xué)生活動(dòng)1】已知Zn(s)+Cu2+(aq) =Zn2+(aq) +Cu(s) H0，用以下藥品和儀器組裝原電池（如圖1），記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

4、（注意觀察鋅片表面、溫度計(jì)讀數(shù)和電流表的讀數(shù)變化），寫出電極反應(yīng)方程式。,【思考與交流1】 構(gòu)成原電池的條件是什么？ 寫出正負(fù)極的電極反應(yīng)方程式，并分析反應(yīng)類型。 請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)裝置圖上畫出外電路電子的流向方向，內(nèi)電路陰陽(yáng)離子的移動(dòng)方向。 請(qǐng)完整描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（講解時(shí)強(qiáng)調(diào)海陸空、熱量、電流表讀數(shù)五方面描述） 正負(fù)極接觸同一電解質(zhì)溶液的電池稱為單液原電池。請(qǐng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析單液電池效率低的原因，并嘗試提出解決方案。,【小結(jié)】 單液原電池電池效率不高的原因：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(shí)Zn片與表面析出的C

5、u形成原電池反應(yīng)，導(dǎo)致部分電子不從導(dǎo)線通過(guò)，電流發(fā)生衰減，電池效率不高。 設(shè)計(jì)高效率的原電池的關(guān)鍵點(diǎn)是：避免氧化劑和還原劑直接接觸，把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開(kāi)在不同區(qū)域進(jìn)行。,環(huán)節(jié)二、計(jì)雙液原電池，從宏觀角度認(rèn)識(shí)鹽橋的作用,【學(xué)生活動(dòng)2】以Zn+Cu2+ = Zn2+ +Cu 反應(yīng)為例，設(shè)計(jì)一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)裝置，把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開(kāi)在不同的區(qū)域進(jìn)行，如圖2。,【思考與交流2】 圖2的實(shí)驗(yàn)裝置閉合開(kāi)關(guān)后電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎？如果沒(méi)有電流產(chǎn)生，是什么原因？ 學(xué)習(xí)小組討論可以采用什么材料使圖2連成通路？,【學(xué)生】實(shí)驗(yàn)方案1：用導(dǎo)線連接； 實(shí)驗(yàn)方案2：用電解質(zhì)溶液連接。 【教師】這里需要連通的是內(nèi)電路

6、，應(yīng)該考慮形成離子通路，不考慮用導(dǎo)線連接，應(yīng)該用電解質(zhì)溶液連接。但是有什么方法可以將溶液固定呢？ 【學(xué)生】可以用濾紙浸泡電解質(zhì)溶液后連接兩個(gè)燒杯，可以用U形管裝電解質(zhì)溶液后用棉花塞緊,【學(xué)生實(shí)驗(yàn)2】學(xué)習(xí)小組同學(xué)討論交流得出實(shí)驗(yàn)方案后，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（實(shí)驗(yàn)時(shí)先不發(fā)放鹽橋，提醒學(xué)生實(shí)驗(yàn)前用砂紙打磨兩個(gè)電極）,【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】用長(zhǎng)濾紙浸泡NaCl溶液或者KCl溶液后，使濾紙兩端分別與兩杯溶液接觸，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 【教師】在書(shū)本有更好的方法固定電解質(zhì)溶液，我們稱作鹽橋U形管內(nèi)裝著含瓊膠的KCl飽和溶液。請(qǐng)閱讀教材71頁(yè)實(shí)驗(yàn)4-1，我們把這樣的原電池叫做雙液原電池。請(qǐng)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，思考

7、鹽橋的作用是什么？觀察電流表的讀數(shù)1分鐘以上，電流表的讀數(shù)有沒(méi)有逐漸變??？,【學(xué)生實(shí)驗(yàn)3】按照書(shū)本71頁(yè)實(shí)驗(yàn)4-1的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（給學(xué)生派發(fā)鹽橋，提醒實(shí)驗(yàn)前用砂紙打磨兩個(gè)電極）,環(huán)節(jié)三、從微觀的角度深入認(rèn)識(shí)鹽橋的作用,【思考交流3】根據(jù)實(shí)驗(yàn)4-1，填寫下表：,c(Zn2+)c(SO42-),c(Cu2+)c(SO42-),Cl-移向負(fù)極,K+移向正極,【學(xué)生活動(dòng)3】 根據(jù)思考與交流3的表格，4人學(xué)習(xí)小組動(dòng)手?jǐn)[弄卡紙模型，模擬雙液原電池，指出原電池的正負(fù)極，畫出電子流動(dòng)方向和溶液內(nèi)部離子移動(dòng)的方向。 廣州三中 林珊老師,【小結(jié)】鹽橋的作用：,連通雙液原電池的內(nèi)電路。,通過(guò)陰陽(yáng)離子的定向移動(dòng)

8、使溶液保持電中性，提供持續(xù)穩(wěn)定的電流，這種作用稱為“平衡電荷”的作用。,環(huán)節(jié)四、探究雙液原電池的構(gòu)成，并應(yīng)用相應(yīng)的思維程序去設(shè)計(jì)電流持續(xù)穩(wěn)定的原電池。,【思考交流4】雙液原電池（如圖3），鋅與鋅鹽溶液組成鋅半電池，銅和銅鹽溶液組成銅半電池。請(qǐng)思考：,圖3,在鋅半電池中，ZnSO4溶液可以用其他的電解質(zhì)溶液代替嗎？正極的Cu片可以用其他電極材料代替嗎？ 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的電解質(zhì)溶液和導(dǎo)體設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案， 畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖。根據(jù)探究實(shí)驗(yàn)總結(jié)雙液原電池的構(gòu)成條件。,【學(xué)生活動(dòng)4】學(xué)習(xí)小組模仿實(shí)驗(yàn)4-1的雙液原電池，討論實(shí)驗(yàn)方案，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。 【投影】實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)組裝雙液原電池實(shí)驗(yàn)，探究雙液原電池的

9、組成 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器：1mol/L ZnCl2溶液，1mol/L Zn(NO3)2溶液，1mol/L NaCl溶液，6mol/L NaOH溶液，1mol/L CuSO4溶液，石墨棒，鐵棒，靈敏電流計(jì)，鹽橋，燒杯，導(dǎo)線 【學(xué)生】可以用石墨、鐵、銀等比鋅活動(dòng)性弱的材料代替銅片作正極，可以用ZnCl2、Zn(NO3)2、 NaCl等不與鋅片反應(yīng)的鹽溶液代替ZnSO4溶液。,一般，金屬活動(dòng)性較強(qiáng)的導(dǎo)體作負(fù)極，金屬活動(dòng)性較弱（或石墨）的導(dǎo)體作正極； 把氧化劑和還原劑分別置于不同的燒杯中； 根據(jù)電極材料確定電解質(zhì)溶液。為保證電極材料不與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，一般情況電極和電極對(duì)應(yīng)的鹽溶液組成半電池。 插入鹽

10、橋連成通路。,【小結(jié)】歸納雙液原電池的構(gòu)成條件：,【練習(xí)1】根據(jù)下列反應(yīng)氧化還原反應(yīng)各設(shè)計(jì)一個(gè)電流持續(xù)穩(wěn)定的原電池，寫出電極反應(yīng)式，畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖（裝置圖需要作出適當(dāng)?shù)臉?biāo)注）。 Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+ 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2,【提示】每一個(gè)原電池的設(shè)計(jì)都需要思考： 負(fù)極材料是_，對(duì)應(yīng)的電解質(zhì)溶液是_; 正極材料是_，對(duì)應(yīng)的電解質(zhì)溶液是_。,【小結(jié)】1、根據(jù)原電池總反應(yīng)書(shū)寫電極反應(yīng)式的一般思路：,標(biāo)變價(jià)； 找物質(zhì)（正極/負(fù)極反應(yīng)物及其生成物）； 配電子，配離子； 查守恒（電荷守恒和原子守恒）。