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視頻標簽：再探原電池
所屬欄目：高中化學優質課視頻
視頻課題：高中化學人教版選修4化學反應原理數字實驗再探原電池-四川
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高中化學人教版選修4化學反應原理數字實驗再探原電池-四川
人教版高二化學選修4《原電池》教學設計
一 、設計思想：
本節課的的教材依據是人教版高二年級選修4第四章第一節《原電池》，原電池是把化學能轉化為電能的裝置，也是化學與能源聯系很關鍵的內容，這些知識能讓學生大開眼界，并且本節課的亮點是在幫助學生利用已有知識，學會設計實驗方案的基本步驟，采用“回顧復習——設計方案——實驗操作——質疑推論——分析討論——得出結論”的學習方法，在實驗探究中學習原電池的工作原理和鹽橋的作用，讓學生敢于質疑一切推論，用實驗事實說話，在“做中學”。 在教學過程中重點突出“宏觀辨析、微觀探析、變化觀念、證據推理、模型認知、實驗探究、創新意識、科學態度與責任”8大化學核心素養，以化學學科核心素養為主旨，在全新的教學理念中進行這部分知識的教學。在設計本節課教學時遵循新課改的理念，引導學生從高一所學習過的原電池的概念，組成要素引入課程，上課過程中，注重與學生的溝通和交流，讓課堂成為學生自主設計和自主學習、自主探究的環境。
二、教材分析：
1、教材地位：本節是在高一電化學基礎知識的基礎上，深入學習鹽橋原電池的工作原理。
○1原電池的工作原理 ○2能量的轉換
重點內容 ○3電極反應式及總反應式 ○4鹽橋的作用
2、教材作用：
通過對原電池工作原理的學習之后，學生形成一個將氧化還原反應、能量轉換、元素化合物知識、電解質溶液，金屬腐蝕和防護、電解原理和有關計算等知識聯系起來的知識網絡。對培養學生從實踐到理論，又從理論到實踐的認知規律的提高有很大的作用。而且原電池在實際生活、工農業生產、科學研究中應用十分廣泛，因此學好本節知識，具有比較重要的理論意義和現實意義。 三、學情分析：
本節教材，不僅僅是前面必修課學習的復習，更重要的是學習的角度有了一定的變化，從原電池工作原理、形成原電池必備條件以及
2
實驗過程中的質疑、分析、解決問題為前提，深入研究鹽橋作用，最后加以應用進行了編排，應該說符合認知規律，既是復習舊知，又是加深學習，提升能力。
雖然學生的學習有了知識與能力的基礎，但是必修課中學習經過較長的時間，學生對知識淡忘了較多，所以要進行教學還是有一定的難度，但學生對于這方面的學習興趣還是非常濃厚的，應該利用好這一點。
為此，本節課宜采用邊講邊實驗的方法組織教學，要讓學生通過實驗來復習和鞏固舊知識，并激發他們學習化學的興趣，提升他們的實驗能力、思維能力和學習能力。 四、教學目標：
1、知識與技能：
（1）體驗化學能與電能相互轉化的探究過程；
（2）了解原電池的工作原理，能判斷原電池的正、負電極，能寫出電極反應式；
（3）通過實驗與分析，初步掌握形成原電池的基本條件； （4）學習鹽橋的作用。 2、過程與方法：
（1）經歷對化學物質及其變化進行探究的過程，進一步了解科學探究的意義，學習科學探究的基本方法，提高科學素養及科學探究能力； （2）在科學探究的過程中要具有較強的問題意識，敢于質疑，勤于思索；
（3）學會運用觀察、實驗、交流等多種手段獲取信息，并運用比較、類比等方法對信息進行加工。 3、情感態度與價值觀：
（1）在化學學習的過程中體驗并享受探究帶來的快樂，感受化學世界的奇妙所在；
（2）激發學生科學態度與責任感 五、教學重點：
1、進一步了解原電池的工作原理
2、能夠寫出電極反應式和原電池反應方程式。 3、掌握鹽橋的作用。 六、教學難點
1、原電池的形成條件及電極反應； 2、電子流向和電流方向；
3、原電池工作原理的理解。 4、鹽橋的作用
3
七、教學策略與手段：
本節教學采用實驗探究法。通過對原電池實驗的研究，引導學生從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質以及這種轉化的綜合利用價值。以實驗為載體，創設問題情境，將實驗探究與思考交流有機結合，將對原有知識的回顧與新知識的引入融為一體。 八、課前準備
教師制作課件、準備實驗；學生根據課前發放必修2相關原電池復習資料做好預習準備。 九、教學過程 教師活動
學生活動
設計意圖
導
入 新 課
【引言】同學們，自然科學規律告訴我們，各種形式的能
量，在一定條件下是可以相互轉變的，本節課我們將探究如
何將化學能轉變為電能？
激發學生的好奇心、求知欲，使學生認識到學習本節內容的重要性。
提出問題 【問題】我們在必修2 中學習過關于以硫酸為電解質的鋅銅原電池反應原理，我們一起回顧一下 觀看幻燈片，進行
知識回顧，學生觀看動畫模擬加固已有知識結構，為后面的探究教學
做好準備。
明確學習的任務，提出已有知識，引導學生逐漸進入學習主題。
問題 探 究 【問題探究】 結合電子的得失和電子所帶電性，分析溶液中陰陽離子分別向哪一個電極運動？
【教師】這里我做些補充，
Zn失去電子會變為Zn2＋，它帶的正電荷對帶相同電性的H＋產生靜電斥力的作用，與此同時，e－沿導線進入到正極而對帶相反電性的H＋具有靜電引力的作用，所以，H＋會向正極移動，同理SO42－會向負極移動。
學生結合電子移動和電子所帶電性，分析離子運動方向
通過ppt自定義動畫模擬，讓學生第一時間直觀掌握最易混淆的陰陽離子移動方向真實移動原理，從而加深對陰陽離子移動方向和電子移動方向的理解，并輕松記憶。培養學生的觀察能力和分析問題的能力。 教師活動 學生活動
設計意圖 歸納總結
【教師】請分析并歸納原電池
正負極與電子得失、電流流
向、電極材料、陰陽離子移動
方向的關系圖。
【學生】通過課前
復習提前準備整
理好關于原電池
工作原理的關系
圖 培養學生課前預習和復習鞏固相關知識的良好習慣。為課堂深入學習，再探原電池提供扎實的基礎
復習展示
【教師】通過動畫模擬展示原電池工作原理。(Zn失去電子發生氧化還原反應而做了正極，說明負極材料是較活潑金屬，而正極材料是不活潑金屬
或石墨，電子沿導線進入正
極，使得溶液中陽離子得到電
子發生還原反應，由此可知電子是由負極流向與正極，而電流是由正極流向與負極；溶液中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。)
【學生】幫助教師
完成原電池工作
原理分析。
通過ppt動畫模擬，以學生為主，幫助教師直觀建立原電池工作原理關系圖。近一步鞏固了原電池的工作原理，針對原電池必備條件的過渡銜接自然，期間正極材料氣泡的產生為之后鹽橋的學習埋下伏筆。
提
煉總結
【教師】請結合剛才原電池的
工作原理，
分析形成簡易原電池的必備條件（提示學生用“海、陸、橋”三方面進行分
析） 【學生】①海——
電解質溶液（酸、
堿、鹽）②陸——
兩個活潑性不同
的電極③橋——
形成閉合回路④
能自發進行地氧
化還原反應。
通過簡單的“海、
路、橋”深入分析
原電池的必備條
件，使得知識點生
動有趣，同時為下
一個問題探究——
“設計方案并繪制
原電池裝置圖”做
了自然鋪墊。 實驗探究驗證
【教師】請同學完成以下兩個實驗：
實驗探究一：探究以硫酸為電解質，鋅銅原電池的實驗現象。
實驗探究二：請結合剛才的實驗設計方案完成硫酸銅作為電解質溶液的原電池實驗，以證明自己的推論。
【學生】完成兩個實驗，并仔細觀察兩個實驗和自己的推論是否吻合？然后小組討論。 兩個實驗現象和推論不符，激發了學
習興趣，通過“設計——實驗——質疑——分析”建立嚴謹求實的科學態度。同時可增強實驗操作能力和觀察
能力。培養了科學精神核心素養。
5
教師活動
學生活動 設計意圖 設置疑問深入課程
【教師】通過剛才兩個實驗現象，我們會發現和推斷不同，實驗一在鋅片和銅片上均有氣泡產生，電流表指針偏轉明顯；實驗二未在銅片上見到紅色固體析出，而在鋅片上有紅色固體析出，同時指針偏轉不明顯甚至未發生偏轉。現在我們以實驗二為研究對象，深入研究實驗結果為什么和理論推斷不同？ 【分析】由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，銅在鋅片表面析出，鋅表面也構成了原電池，進一步加速銅在鋅表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。當鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構成原電池，也就沒有電流產生。 【再次追問】請同學們思考一下：如何才能得到持續穩定的電流。
【學生分組討論】（提示鋅片和硫酸銅是直接接觸的，結合鋅片上的現象和形成原電
池的必備條件分
析。）
【學生】應該將鋅 和硫酸銅溶液分開
設置實驗與推論不
符的疑問，通過教
師提示的情況下，
要求學生結合已有
的知識深入分析不
符的原因，提出實
驗改進方案，進一
步深入課程，為深
入研究鹽橋作用埋
下伏筆。此過程旨
在培養學生敢于質
疑并擅于已有知識
分析并化解問題的
能力。
問題探究過
渡鹽橋
【教師】在原有實驗基礎上進行改進，設計一個能產生持續穩定電流的原電池。
【教師】展示解決方案
【教師追問】
該試驗是否滿足原電池的必備條件？——引入鹽橋
【教師】播放鹽橋實驗視頻，觀察是否能形成穩定電流。
【學生】應將鋅片浸入到非CuSO4的另一電解質溶液里。
【學生】溶液沒有形成閉合回路。 培養學生證據推論、實驗探究與創新意識的化學核心素養，基于證據進行分析推理，證實或證偽假設；能解釋證據與結論之間的關系，確定形成
科學結論所需要的證據和尋找證據的途徑，同時通過分
析正式進入對鹽橋的探索。
6
教師活動 學生活動 設計意圖
提出問題
【教師解惑】資料卡片：金屬單質為金屬晶體，是由金屬陽離子和自由電子組成。德國化學家能斯特在雙電層理論中指出，當金屬放入溶液中，一方面金屬晶體中處于熱運動的金屬離子在極性水分子的作用下，離開金屬表面進入溶液。
【學生】為什么鋅不與硫酸銅接觸仍然可以失去電子，產生穩定的電
流
培養學生敢于質疑問題，能在教師幫助下解決問題的能力。 設 置 疑 問 進 一步討論鹽橋原理
【教師追問】通過實驗視頻，我們的確看到電流產生，取出鹽橋后，電流表指針為0，那鹽橋作用是什么？ 【教師補充】在ZnSO4溶液中，隨著Zn電極失去電子而使溶液中Zn2＋數量增加，溶液無法維持電中性，于此同時電子沿外電路導線進入Cu電極中，溶液中的Cu2＋得到電子析出Cu單質，導致溶液中Cu2＋逐漸減少，而SO42－增多，溶液也無法維持電中性，而鹽橋中的飽和KCl溶液會調節兩方溶液的電中性，Cl－會進入ZnSO4溶液調節電中性，而K＋進入CuSO4溶液中調節電中性。 【教師解惑】取出鹽橋，無法
調節ZnSO4溶液的電中性，則Zn2＋則會留下e－調節溶液電中性，所以電子無法通過導線進入銅電極。
【學生】結合教師提示電子的移動、兩個電解質溶液離子和所帶電性的變化進行分析。 【學生追問】為什么取出鹽橋，就不能形成穩定電流呢？ 幫助學生能依據物質及其變化的信息建構模型，建立解決復雜化學問題的思維框架，加強學生證據推理與模型認知素養的培養。同時改善簡易原電池的缺陷，深入理解鹽橋作用對原電池的巨大作用。教學學生在態度上有完善知識、完善自我的意識。教師活動
學生活動 設計意圖
對比分析總結討論
【教師】綜合分析，我們可得出結論，改進后的原電池需要“兩橋”形成閉合回路，導線連接外電路便于電子通過，鹽橋連接內電路便于調節溶液電中性，為電子在外電路的同行亮綠燈。 【教師】請同學們分析對比簡易原電池和鹽橋原電池的相同點和不同點？
【教師】總結鹽橋工作原理
負極（鋅片）Zn－2e－
=Zn2＋
氧化反應
正極(銅片) Cu2＋＋2e－
=Cu 還原反應
電池反應 Zn＋Cu2＋=Zn2＋
＋Cu 電池符號 Zn︱ZnSO4‖CuSO4︱Cu 正極 鹽橋 負極
【學生】相同點：
①都利用了氧化
還原反應原理，都
有導電性不同的
兩個電極②都能
產生電流，外電路
均是電子的定向
移動，內電路均是
離子的定向移動。
不同點：①簡易原
電池中兩個半反
應在同一區域進
行，電流不穩定②
鹽橋原電池的兩個半反應在不同區域進行，中間用鹽橋連接，電流持續、穩定。 幫助學生提高對比分析，歸納總結的能力，能擅于歸納
兩種裝置的相同點
和不同點，幫助學
生深入理解簡易原
電池和鹽橋原電池
之間的聯系。并利
用簡易原電池的工
作原理來幫助學生
分析鹽橋原電池的
工作原理。教會學
生如何判斷鹽橋原
電池正負極，以及
正負兩極電極反應
式的書寫。
課
后問題
探究 【教師】對Zn︱H2SO4︱Cu原電池工作原理的進一步探
究。
（提出問題）將鋅片和銅片置于稀硫酸的原電池實驗中，兩極均產生氣泡，說明電
子未完全轉移到銅片上，如果用它做電源，不但效率低，而
且電流就很快減弱，
因此不適合實際應用。這是什么原因造成的呢？有沒有什么改進措
施？ 【學生】電流表指針發生偏轉，但鋅片上有氣泡產生，可能電子沒有完
全通過導線進入
銅電極，H＋也能在
鋅片上得到e－
，
而產生氣泡。
要求學生利用掌握
的鹽橋知識學以致
用，有遷移并運用知識的能力。
8
課
后問題
探究 【教師分析】造成的主要原因：由于在銅極上很快就聚集
了許多氫氣，
把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內阻，使電流不能暢通。這
種作用稱為極化作用。 【布置課后作業】為了避免發
生這種現象，
請課后設計含鹽橋的原電池裝置，并解釋它的工作原理？ 課后反思 本節課是在學習必修2第四章原電池的基礎上進行的擴展，由于學習時間久，大部分學生已經忘記了原電池工作原理的相關知識，所以在課前必須做好充足的復習和預習，但平時學生學習量大，復習和預習不充分導致課堂上效果不佳，同時課堂上鞏固簡易原電池的基礎上再學習鹽橋的工作原理內，容量大、時間緊、實驗時間不足，所以還可以思考如何在鹽橋實驗中下功夫，由學生實驗為主，親手操作效果更好。另外在課堂上時間安排緊湊，在學生問題探究和思考實驗與理論
沖突的時間過少，所以也需要提前做為課前實驗探究和思考作為作業進行布置，以避免以教師一人為主的尷尬局面，這方面還可以再進行改善。
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
