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1、人教版选修4化学反应原理人教版选修4化学反应原理第四章 电化学基础 第一节 原电池东湖高中 易 勇一、教学目标1、知识与技能：深入了解原电池的工作原理。通过三次理论分析使学生对原电池的形成条件产生更完整的认识。学会书写电极反应式和电池总反应。能根据反应设计简单的原电池。2、过程与方法：学生通过橘子电池的实验活动，体验建构模型的过程。通过Zn-CuSO4电池的设计活动，感悟科学探究的思路和方法，进一步体会控制变量在科学探究中的应用。3、情感态度与价值观：通过学生自主探究，激发学习兴趣，感受高效率原电池原理形成过程。通过双液双池模型的建构，渗透对立统一的辩证唯物主义思想。4、教学重点：盐桥概念的建

2、立以及原电池工作原理和形成条件5、教学难点：氧化还原反应完全分开在两极发生(分池、分液)6、教法和学法：采用“实验探究模型建构理论分析”相结合的教学方式，学生通过实验活动，建构原电池模型，结合理论分析，不断深入认识原电池原理和形成条件，最终实现知识和能力上的跨越。二、教学过程1、【引入】独立自学-我复习我知道环节一：教师引导学生从制作一个橘子电池开始复习必修2关于原电池的基础知识。学生活动一：实验1：回忆水果电池的制作方法。以小组为单位，取一瓣橘子，制作一个橘子电池。实验可供选择的材料：灵敏电流计、铜丝、锌条、导线、培养皿、一瓣橘子【实验要求】要求以一瓣橘子制作一个橘子电池。分析这个原电池的正

3、负极，电流流向，电子流向，离子移动方向等。原电池形成的条件注意：锌片和铜片插进去不要拔出，等一会后观察指针偏转变化。【小组实验】【小组展示】环节二：合作共学-提炼出原电池装置的模型。教师引导：一瓣橘子 盛有电解质溶液的烧杯。提炼模型1：（展示） 小结：该电池的特点是两个电极都插入在同一烧杯中，我们称为单池；电解质溶液只有橘子汁一种我们称为单液。观察电流计指针会发现指针角度变小了，说明电流逐渐变小。根据电流会逐渐减小这一现象引入本节课探究的内容。2、我探究我明了-合作探究 环节三：对橘子电池继续探究1、教师引导学生把两瓣橘子贴在一起形成原电池，观察实验现象（1）实验现象（学生齐答）（2）为何两瓣

4、分开后紧贴的橘子也能产生电流？（学生猜想思考并回答）（3）根据模型1的提炼方法，提炼模型2：（2名学生演排展示）（教师引导）把两相连瓣橘子看成一个整体，视为一个烧杯，烧杯中盛装橘子汁，橘子汁被相连的橘子皮自然隔离为两个区域（正极区域和负极区域）【激疑思考】（1）若将两瓣橘子分开后还会有电流产生吗？为什么？（学生回答）（2）除了上面把两瓣橘子又贴在一起后会产生电流外，还有其他方法吗？想一想？（衔接）利用所给的实验器材，如何改进，就可以使这两瓣处于分开状态的橘子也产生电流？设计方案，并进行实验。方案越多越好！2、学生活动二：实验2：利用所给的实验器材（可能需要的实验器材食盐水、用食盐水浸透了的滤纸

5、、吸管、培养皿）如何改进，使这两瓣分开橘子也能产生电流？设计方案，并进行实验。【小组实验】【小组展示】（1）你改进的依据是 （2）你们小组的方案是：（学生回答后，教师点赞，并展示学生可能出现的方案）（3）学生小结：这些装置的特点是： 池 液；导线中 (填有或无）电流通过， 构成原电池的基本条件（填“符合”“不符合”）。【提炼模型】（教师引导分析）离子在“隧道”和“桥”中能够定向移动，构成闭合回路，由此引出盐桥概念。用“隧道”或“桥”把两个容器连起来。我们把这个“隧道”或“桥”叫盐桥。盐桥把分开负极反应区域和正极反应区域连接起来，两个半反应分别在不同的容器里进行反应。（4）同学们设计这些原电池与

6、我们以前在必修2中学习的原电池最大的区别在哪里？（学生回答） 这个装置由原来一池变成了双池，由盐桥连通两个池子，形成闭合回路。【激疑思考】这样设计有盐桥的原电池有没有必要？是不是多此一举？有优势吗？（衔接）猜想盐桥的作用，然后一起来对盐桥的作用进行探究。环节四：合作共学-对盐桥作用的探究。学生活动三：有盐桥模型原电池进行研究探究盐桥的作用实验3：请利用所给仪器和药品、盐桥模型，将反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu按表格中的方案设计成原电池装置并进行实验，将实验方案记录在下表中(可不填满)。1-4组 按方案一做实验；5-8组 按方案二做实验；9-12组 按方案三做实验（1）合作共学：设计原

7、电池的思路第一步：把氧化还原反应拆成两个半反应，确定正极区和负极区。第二步：单池变双池，单液变双液。第三步：用盐桥连接正极负极区域的电解质溶液。（2）实验探究请同学们按照要求分组实验，注意负极区域和正极区域的电解质溶液是不同的。认真观察实验现象，填好表格。方案负极负极液正极正极液现象1ZnCuSO4CuCuSO42ZnZnSO4CuCuSO43ZnNaClCuCuSO4（3）展示交流：小组汇报自己小组是按那个方案设计的原电池，有什么现象？通过这些现象，发表一下对这个方案的看法。问题1：【方案1】为何Zn表面会变黑？ 从能量转化的角度说明什么问题？（学生回答）方案1中因为Zn接触到CuSO4溶液

8、，会直接发生置换反应，这部分能量是化学能转化为化学能，从而说明Zn失去的电子并没有完全转化成电能，这样造成化学能转化电能效率较低，电池效率低下。问题2：【方案1】电流为什么逐渐减小？（学生回答）由于锌棒表面会有铜析出，两个电极表面都是铜，类似两个相同的电极材料，这样电流会逐渐减小。问题3：在方案2中，Zn表面不会变黑，电流稳定，从能量转化的角度说明什么问题？这个电池的效率高不高？（学生回答）方案2中因为Zn与CuSO4溶液分别处于两个不同池子，没有接触，不会直接发生置换反应。Zn失去的电子全部通过导线流向铜电极，正极区域的铜离子在铜电极上得到电子，这样化学能完全转化成电能，电池效率高。问题4：

9、在方案3中，Zn表面不会变黑，电流稳定，从能量转化的角度说明什么问题？这个电池的效率高不高？（学生回答）方案3中因为Zn与CuSO4溶液分别处于两个不同池子，没有接触，不会直接发生置换反应。Zn失去的电子全部通过导线流向铜电极，正极区域的铜离子在铜电极上得到电子，这样化学能完全转化成电能，电池效率高。问题4：对比方案2，猜想负极液和正极液的作用是什么？（学生通过对比分析回答）负极液只起导电作用；正极液中Cu2+发生还原反应，且起导电作用。问题5：对比方案1、2、3，说明我们在设计原电池时负极液和正极液选择应该注意什么问题？（学生通过对比分析回答）说明我们在设计原电池时应该选用两种不同的电解质溶

10、液，把电极和能与电极反应的电解质溶液分开，否则电池效率差，电流会很快衰减。（4）合作共学：有盐桥原电池的工作原理负极是： ，反应式是 发生 反应正极是： ，反应式是 发生 反应电子从 极流向 极；盐桥中的钾离子向 极移动，盐桥中的氯离子向 极移动。思考：盐桥中的钾离子和氯离子为什么要这样移动？分析：在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ，使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。所以

11、说盐桥的另外一个作用就是保持正极区和负级区溶液的电中性。（5）归纳盐桥的作用是：沟通(内)电路，形成闭合回路中和两烧杯中溶液的电荷，大幅提高原电池效率。（6）回归问题：为什么用一瓣橘子制作的水果电池，电流会逐渐减小？现在明白了吗？我们用硫酸来模拟橘子汁。（学生回答）3、【我检测我达标】-训练反馈H2SO4环节五：学生活动四：根据2Fe3+Fe = 3Fe2+，设计一个有盐桥的原电池。注意标明正极液和负极液名称，导线中电子的流向和溶液中离子的流向。4、【我学习我知道了】-本节课小结（回归目标）环节六：学完本节课你应该知道（1）必修二中学习的单池单液原电池是一种低效率原电池，不能长时间供电，高效率

12、的原电池应该是：氧化反应与还原反应分别在两个不同区域（两个半电池）进行再以适当的方式（如盐桥）连接起来的原电池（2）盐桥的作用沟通内电路，形成闭合回路。中和正极区和负级区溶液的电荷，使其溶液保持电中性。3、设计原电池的基本思路和方法第一步：先将氧化还原反应拆分，确定两个半反应：正极反应和负极反应第二步：再根据反应确定电极材料和电解质溶液第三步：用盐桥把两个反应区域连接起来4、【我训练，我收获】-课外训练复习本节课所学的知识。完成学案练习题。人教版选修4化学反应原理第四章 电化学基础 第一节 原电池东湖高中 易 勇一、教学目标1、知识与技能：深入了解原电池的工作原理。通过三次理论分析使学生对原电

13、池的形成条件产生更完整的认识。学会书写电极反应式和电池总反应。能根据反应设计简单的原电池。2、过程与方法：学生通过橘子电池的实验活动，体验建构模型的过程。通过Zn-CuSO4电池的设计活动，感悟科学探究的思路和方法，进一步体会控制变量在科学探究中的应用。3、情感态度与价值观：通过学生自主探究，激发学习兴趣，感受高效率原电池原理形成过程。通过双液双池模型的建构，渗透对立统一的辩证唯物主义思想。4、教学重点：盐桥概念的建立以及原电池工作原理和形成条件5、教学难点：氧化还原反应完全分开在两极发生(分池、分液)6、教法和学法：采用“实验探究模型建构理论分析”相结合的教学方式，学生通过实验活动，建构原电

14、池模型，结合理论分析，不断深入认识原电池原理和形成条件，最终实现知识和能力上的跨越。二、教学流程：教学环节教师活动学生活动设计意图制作橘子电池复习已知【引入】环节一：独立自学-我复习我知道从制作一个橘子电池开始复习必修2关于原电池的基础知识。实验要求：要求以一瓣橘子制作一个橘子电池。锌片和铜片插进去不要拔出，等一会后观察指针偏转变化。实验1：可供选择的材料：灵敏电流计、铜丝、锌条、导线、培养皿、一瓣橘子【小组实验】实验要求：要求以一瓣橘子制作一个橘子电池。【回顾复习】根据制作的橘子电池，对照学案复习原电池基础知识。【小组展示】开始实验意在引发学生学习兴趣，通过实验和学案，实现第一次理论分析，复

15、习已经掌握的原电池概念，原电池原理和形成条件，为后面的深化发展提供基础。橘子实验提炼模型【环节二：合作共学-提炼出原电池模型】教师引导：一瓣橘子 盛有电解质溶液的烧杯。小结：该电池的特点是两个电极都插入在同一烧杯中，我们称为单池；电解质溶液只有橘子汁一种我们称为单液。观察电流计指针会发现指针角度变小了，说明电流逐渐变小。根据电流会逐渐减小这一现象引入本节课探究的内容。【提炼模型】 经过第一次提炼单液原电池模型，为后面的提炼打下基础。通过电流会逐渐减小这一现象引入新课。通过橘子实验的方案讨论，使学生从“单瓣”“两瓣”形象实验演化成“单池”“双池”的模型建构；从“膜”上升到“盐桥”的认识。第二次理

16、论分析提出双池-盐桥模型，在模型分析中再次强调电流的形成过程，同时强调盐桥的作用。通过方法讨论和交流，后面学生实验过程会有的放矢，防止漫无目的的实验。激疑思考：两瓣未分开的橘子会有电流产生吗？（学生回答）让我们对继续橘子电池进行探究环节三：我探究我明了-合作探究 1、教师展示把两瓣橘子贴在一起观察（1）实验现象：电流表指针发生偏转 （2）为何两瓣未分开的橘子也能产生电流？【可能解释】因为两瓣中间的膜可以让离子通过，离子定向移动形成闭合回路。（3小结：两瓣橘子相连的外皮相当于一个“膜”自然把橘子汁隔离为正极区和负极区。两个电极都插入在同一烧杯中，我们称为单池；电解质溶液只有一种我们称为单液。（4

17、）根据模型1的提炼方法，提炼模型2：（画图）把两相连瓣橘子看成一个整体，视为一个烧杯，烧杯中盛装橘子汁，橘子汁被相连的橘子外皮自然隔离为两个区域（正极区域和负极区域），形成相当于 双 池 单 液原电池。教师引导，学生主动建构模型，集体讨论修改：【提炼模型】 激疑思考：若将两瓣橘子分开后还会有电流产生吗？为什么？除了上面把两瓣橘子贴在一起后会产生电流外，还有其他方法吗？想一想？利用所给的实验器材，如何改进，就可以使这两瓣处于分开状态的橘子也产生电流？设计方案，并进行实验。方案越多越好！学生展示探究成果：1、 改进的依据是 2、 估计学生可能设计的方案是 引出盐桥的概念。用“隧道”或“桥”把两个容

18、器连起来。我们把这个“隧道”或“桥”叫盐桥。盐桥把负极反应和正极反应分开，分别在两个半反应分别在不同的容器里进行反应。1、什么是盐桥？在化学实验中常用的盐桥是在U型管里装含有琼胶的饱和KCl溶液。2、猜想盐桥的作用是什么？沟通(内)电路，形成闭合回路中和两烧杯中溶液的电荷环节四：合作共学-对盐桥作用的探究。【实验目的】请根据盐桥模型和利用所给药品仪器，将反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu按表格中的方案设计成原电池装置并进行实验，将实验方案记录在下表中(可不填满)。1-4组 按方案一做实验；5-8组 按方案二做实验；9-12组 按方案三做实验【实验目的】按盐桥模型，将ZnCuSO4ZnSO

19、4Cu反应设计成原电池装置，探究盐桥作用。【组织学生交流，确定设计思路】先将氧化还原反应拆分，再根据反应确定电极材料和电解质溶液。【可能解释】未形成闭合回路。解决方法：可以把两瓣橘子放在培养皿中，浸入盐水等电解质溶液中。【可能解释】在“隧道”和“桥”中离子能够定向移动，构成闭合回路。【提炼模型】小结：这个装置的特点是： 双 池 单 液；导线 有 (填有或无）电流通过， 符合 构成原电池的基本条件（填“符合”“不符合”） 提问：这个原电池与我们以前学习的原电池最大的区别在哪里？这个装置由原来一池变成了双池，由盐桥连通两个池子，形成闭合回路。激疑思考：这样设计有没有必要？是不是多此一举？有优点吗？

20、下面我们一起来探究盐桥的作用。【小组分组实验】可供使用的仪器和药品：灵敏电流计、铜片、锌片、导线、培养皿、ZnSO4溶液、NaCl溶液、CuSO4溶液、盐桥。注意：表面变黑的锌片要用砂纸打磨光滑后再做实验。根据化学反应设计成原电池装置的思路和方法。【组织学生交流，确定设计思路】学生按要求做实验，完成学案实验探究完善认识方案负极负极液正极正极液现象1ZnCuSO4CuCuSO4Zn表面变黑有电流产生,会逐渐减小2ZnZnSO4CuCuSO4Zn表面不变黑有电流产生，不减小3ZnNaClCuCuSO4Zn表面不变黑有电流产生，不减小【方案1】为何Zn表面会变黑？ 从能量转化的角度说明什么问题？方案

21、1中因为Zn接触到CuSO4溶液，会直接发生置换反应。说明Zn失去的电子并没有完全转化成电能，这样造成化学能转化电能效率较低，电池效率低下。【方案1】电流为什么逐渐减小？由于锌棒表面会有铜析出，两个电极表面都是铜，类似两个相同的电极材料，这样电流会逐渐减小。在方案2中，Zn表面不会变黑，电流稳定，从能量转化的角度说明什么问题？这个电池的效率高不高？方案2中因为Zn与CuSO4溶液分别处于两个不同池子，没有接触，不会直接发生置换反应。Zn失去的电子全部通过导线流向铜电极，正极区域的铜离子在铜电极上得到电子，这样化学能完全转化成电能，电池效率高。在方案3中，Zn表面不会变黑，电流稳定，从能量转化的

22、角度说明什么问题？这个电池的效率高不高？方案3中因为Zn与CuSO4溶液分别处于两个不同池子，没有接触，不会直接发生置换反应。Zn失去的电子全部通过导线流向铜电极，正极区域的铜离子在铜电极上得到电子，这样化学能完全转化成电能，电池效率高。对比方案2，猜想负极液和正极液的作用是什么？（学生通过对比分析）负极液只起导电作用；正极液中Cu2+发生还原反应，且起导电作用。对比方案1、2、3，说明我们在设计原电池时负极液和正极液选择应该注意什么问题？（学生通过对比分析）说明我们在设计原电池时应该选用两种不同的电解质溶液，把电极和能电极反应的电解质溶液分开，否则电池效率差，电流会很快衰减。通过实验活动，感

23、悟科学探究的思路和方法，进一步体会控制变量在科学探究中的应用。在讨论交流方案的过程中，学生对实验现象的解释，深入认识原电池原理和形成条件，上升到完整认识。通过双液电池模型的建构，渗透对立统一的辩证唯物主义思想。回归问题，再次说明双液盐桥电池的优点训练反馈，进一步加深感悟原电池设计理念2、（4）合作共学：有盐桥原电池的工作原理负极是： ，反应式是 发生 反应；正极是： ，反应式是 发生 反应。电子从 极流向 极；盐桥中的钾离子向 极移动，盐桥中的氯离子向 极移动。激疑思考：盐桥中的钾离子和氯离子为什么要这样移动？分析：在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电子形成的

24、Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ，使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。所以说盐桥的另外一个作用就是保持正极区和负级区溶液的电中性。（5）归纳盐桥的作用是： 回归问题：为什么用一瓣橘子制作的水果电池，电流会逐渐减小？现在明白了吗？我们用硫酸来模拟橘子汁。训练反馈-我来试试根据反应2Fe3+Fe = 3Fe2+，设计带盐桥的原电池，注意正确选择正极区域和负极区域的电解质溶液，并写出电极反应式。本节课小结学完本节课你应该知道1、必修二中学习的单池单液原电池是一种低效率原电池，不能长时间供电，高效率的原电池应该是：（1）氧化反应与还原反应分别在两个不同区域（两个半电池）进行（2）再以适当的方式（如盐桥）连接起来的原电池2、盐桥的作用（1）沟通内电路，形成闭合回路。（2）中和正极区和负级区溶液的电荷，使其溶液保持电中性。3、设计原电池的基本思路和方法4、作业布置复习本节课所学的知识。完成相关学案练习。总结回顾，再次提炼本节重点知识，加深印象。