《原电池 第1课时》示范课教学设计【化学人教版高中选择性必修第一册（新课标）】.docx

原电池 （第1课时） 高中化学选择性必修1第四章第一单元 学习目标 学习目标 1.了解原电池的工作原理，通过实验探究对原电池的形成条件产生更完整的认识； 2.探究简单原电池的不足和改进方案，掌握盐桥的作用； 3.学会选择合适的离子交换膜，在实验中通过对装置的不断改进，感受化学能与电能的转化。 情境导入 情境导入 汽车等机动车往往需要配备电池，人造卫星、宇宙飞船等必须携带电池，人们在日常生活中也经常要使用电池……这些足以说明电池的重要作用。 现在，为满足人们生产和生活水平不断提高的需要，性能优异的新型电池相继出现，例如，比亚迪汽车公司使用磷酸铁锂电池可以满足“充电一小时，续航500公里”等。那么，电池究竟是一种什么样的装置？它们在工作时，装置中发生了什么变化？在生产实践中，人们是如何利用电能的呢？离子交换膜在电化学工业中的应用如何？ 学习任务 学习任务 【任务一】探究电流产生的秘密——原电池的构成条件 【任务二】探究如何产生稳定的电流——原电池工作原理 【任务三】应用认知模型解决问题——隔膜型原电池 学习活动 学习活动 【任务一】探究电流产生的秘密——原电池的构成条件 【活动设计】 观看比亚迪汽车公司广告， 引出磷酸铁锂电池“充电一小时，续航500公里”，我们今天也来尝试设计电池。 【观察并记录现象】 原电池概念： Zn电极： 电极反应为 Cu电极： 电极反应为 电解质溶液中离子的迁移方向 原电池工作原理： 【小组实验】 锌片、铜片、硫酸铜溶液、数字万用表、原电池槽。 1.请组装出一个原电池装置； 2.观察锌片的变化； 3.观察数字万用表读数的变化。 【小组讨论】 （1）该装置中发生了哪些能量转化？ （2）在正极、负极上分别发生了什么反应？ （3）电流是否衰减？如果是，衰减的原因可能是什么？ （4）你能否设计防止电流衰减的装置？通过实验现象找出装置的不足。 【设计意图】 每块成功电池背后，都有一群“得寸进尺”的科学家。今天，让我们再探原电池，揭秘电池为何具有超强待机能力。通过自主设计原电池，回忆原电池的构成条件，培养系统观察和描述实验现象的能力，为本节课的学习做好铺垫。同时，发现问题并讨论，如何设计防止电流衰减的装置。 【任务二】探究如何产生稳定的电流——原电池工作原理 “双液原电池”模型，分析优势 【活动设计】 【优化方案】 ①把锌片和硫酸铜溶液分开 ②锌片插入与其不发生反应的电解质溶液中③构成闭合回路 【提示】这里需要连通的是内电路，应该考虑形成离子通路问题 浸NaCl滤纸【巧设替代物】 浸NaCl滤纸 【设计方案】 结论：氧化剂和还原剂在没有直接接触的情况也可以构成原电池（双液），但需用浸有NaCl饱和溶液的滤纸条（化学上叫“盐桥”） 【设计意图】 了解科学探究的本质，同时发展自主分析的科学精神。能够想到巧用替代物，来真正理解盐桥的本质，突破局限思维。 完善原电池思维模型 【活动设计】 【引入】有更好的方法固定电解质溶液，我们称作盐桥——U形管内装着含琼胶的KCl饱和溶液。 【实验探究】 盐桥的作用：①形成闭合回路(离子通道） ②平衡溶液电荷（离子库） 【传感数据验证】用数字采集器以曲线图的形式， 展示盐桥型原电池电流的具体变化。 【提出问题】盐桥电池是否适合实际使用？ 【归纳】 优点：①电压稳定 ②开路零耗 ③效率高 缺点：①电流小 ②装置复杂 【总结】 单液电池优点：电流大（电极靠近，离子迁移途径短，内阻小）缺点：电压不稳(氧化剂还原剂直接接触造成短路） 双液盐桥优点：电压稳定（氧化剂还原剂分池不直接接触，避免短路）缺点：电流小（电极距离远，离子迁移路程长 ，内阻大） 所以盐桥不适合电池实用 【设计意图】 了解科学本质是化学教学的中心任务，其中既包含了掌握有效地科学方法，也包含了学会对科学实验做合理解释。思考结论的同时学会用辩证的思维对待每一组科学实验，培养交流与表达能力，学会利用不同的实验结果给出合理解释，理论分析环节，大家结合分析示意图归纳总结、得出结论，完善了知识体系。 【任务三】应用认知模型解决问题——隔膜型原电池 【活动设计】 1.认识离子交换膜 【思考讨论】如何再度优化？ 【探讨】离子交换膜的作用 【预设】膜可让氧化剂与还原剂无限靠近又不接触，降低内阻，同时让离子选择性高速通过，提高电池功效。 【设疑】如何验证 【传感器数据验证】 【探究结论】离子交换膜的优点 ★实验说明：盐桥装置的不便