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視頻標簽：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化學反應原理第四章第一節原電池 -北京
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高中化學人教版選修4化學反應原理第四章第一節原電池 -北京市 - 石景山
《原電池》教學設計
一、教材分析與學情分析
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《化學反應原理》的第四章第一節中以雙液電池模型為載體，深化認識原電池原理和形成條件；隨之，第二節《化學電源》則在此基礎上介紹實用化學電池及其工作原理。因此，本節課在教材內容上起著承上啟下的作用。
2、學情分析：
【認知基礎】對原電池原理有初步認識；具有一定的實驗探究能力。 【局限認識】氧化劑和還原劑只有接觸才可能發生氧化還原反應。
【發展方向】通過實驗活動對原電池原理形成完整認識，提高解決問題的能力。 從單液電池模型到雙液電池模型，學生的知識和能力層次需要進行一次較大的跨越。因此，本節課的關鍵是尋找學生的“最近發展區”，幫助學生主動思考，突破認識的局限性，完成對原電池原理及形成條件的認知跨越。
二、教學目標與教學策略：
1、教學目標設計 預習目標:
【知識與技能】通過設計銅鋅稀硫酸原電池，復習回顧原電池的工作原理，并會繪制模型圖
【過程與方法】根據所給材料設計水果電池，每組至少設計一種方案并做實驗驗證是否成功，并根據自己的方案提出質疑或作出評價，實驗過程要求錄像和拍照（實驗裝置）。 【情感態度與價值觀】培養嚴謹求實的科學態度，學習科學研究的過程。 課堂目標:
【知識與技能】通過單液原電池向雙液原電池的跨越,能說出雙液原電池的工作原理 【過程與方法】通過Fe-Cu-CuSO4電池的設計活動，初步形成認識、設計原電池的思維模型和方法
【情感態度與價值觀】通過制作水果電池的實驗活動體驗建構原電池模型的過程。 【教學重點】雙液原電池工作原理和形成條件
【教學難點】氧化還原反應完全分開在兩極發生(分池、分液)
2、教學策略設計
教師引導下的學生實驗探究與模型建構相結合：
學生根據銅—鋅—稀硫酸原電池實驗的缺陷，學生分析可能的原因，并設計蔬果電池以避免銅—鋅—稀硫酸原電池實驗的缺陷。并將實驗過程錄像拍照。依據蔬果電池的模型設計鐵—銅—硫酸銅原電池，并用實驗驗證能避免上述情況的模型。 3、教學用品：
多媒體電腦及投影設備、靈敏電流計、導線、原電池容器兩個、銅絲、鐵絲、鹽橋、硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液、氯化鈉溶液
4、教學流程
預習環節：復習回顧：將Zn+H2SO4=ZnSO4+H2設計成原電池，并回顧工作原理
發現問題
設計實驗：設計水果電池并實驗 教學環節：展示設計，回顧基礎 蔬果電池，提煉模型 設計電池，完善認知 總結方法，鞏固訓練
比較異同，得出結論
三、教學過程設計
教學環節
教師活動
學生活動
設計意圖 設計展示 回顧基礎
【預習交流】展示預習成果 銅鋅原電池裝置圖，構成條件 及工作原理
【質疑】正極材料參與反應了嗎？ 正極材料的作用是什么？
【回顧復習】 原電池工作原理： 負極：氧化反應 失電子 正極：還原反應 得電子 電子從負極流向正極， 陰離子從正極流向負極，形成閉合回路。
思考：正極材料沒有參與反應
導電
第一次理論分析，激活學生對原電池原理及形成條件的已有認知。為后續產生認知沖突奠定基礎。 提醒學生要熟悉教材原型，但
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可以換成別的電極材料嗎？ 指出學生預習中的局限性，如果寫成陰離子移向負極，陽離子移向正極就突破了具體模型的局限。 【回歸實驗】回歸到銅鋅原電池實驗中，發現一些現象：鋅片上有氣泡，溶液溫度升高，電流強度減弱。 【展示原因】鋅片上有氣泡是因為鋅與硫酸直接接觸（分開）；溶液溫度升高是因為鋅與硫酸的反應放熱；電流衰減可能是因為氫離子濃度降低，也可能是部分化學能轉化為熱能，能量轉化率低，部分氫離子在鋅片上的電子，截獲了一部分電子，使電流減弱。 小組討論：可換成石墨，或者比鋅活動性差的金屬
接受并吸收
接受同伴的分析，反思自己的設計
不能局限在教材的原型中，學習過程中要賦予知識一定的靈活性和創造性。 幫助學生從一般模型的認知上升到方法的認知。
為后續展示分析各組的設計方案和實驗成果提供心理準備
蔬果電池
提煉模型
【方案展示，提煉模型】
為了避免電流衰減快，有的同學將兩個電極分開在不同的水果進行反應，有的同學多串聯幾個水果，有的同學試圖將西紅柿榨成汁，以提高氫離子濃度，有的同學用不同的水果實驗 【展示成果】學生實驗成果，課前實驗的圖片和錄像
讓各組之間相互認同，相互學習教師引導，學生主動建構模型，集體討論修改： 方案1 方案2方案3
序號 方案、現象
設計評價
方案1 銅絲和鐵絲同時插入單個西紅柿中 (有電流) 單池單液
方案2 銅絲和鐵絲分別插入檸檬中（之間
有膜）(有電流) 分池單液 方案3
銅絲和鐵絲分別插入分開的兩個水果中，中間用導線連接(無電流)
分池雙液
通過蔬果電池實驗的方案討論，使學生從“單液”→“單液有膜”的實驗
演化成“單池”→“雙池”的模型建構；從“膜”上升到“鹽橋”的認識。
第二次理論分析提出雙池-鹽橋模型，在模型
分析中再次強調電流的形成過程，同時強調鹽橋的作用。
【針對方案2提問】為何有膜也能產生電流？
【針對方案3】實驗發現兩個電極插入分開的兩個水果中不能產生電流？如何改進，產生電流？【教師演示學生事實驗視頻】 【提問】解釋方案3中產生電流的原理
【知識介紹】在化學實驗中常用
的鹽橋是在U型管里裝含有瓊膠的飽和KCl溶液。
【可能解釋】因為兩瓣中間的膜可以讓離子通過，離子定向移動形成閉合回路。
【可能解釋】未形成閉合回路。解決方法：將兩個水果用導線連接起來。
【可能解釋】在“橋”中離子能夠定向移動，構成閉合回路。 【原理分析】
負極（氧化反應）：Fe-2e- =Fe2+ 正極（還原反應）：Cu2++2e- = Cu 電子：負極——導線——正極 離子：陰離子——負極 陽離子——正極
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實驗探究 完善認識
【提出問題】現有反應Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu，設計成雙池原電池裝置？
【組織學生交流，確定設計思路】先將氧化還原反應拆分，再根據反應確定電極材料和電解質溶液。
【提出實驗目的】按鹽橋模型，根據Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu反應設計成原電池裝置。 準備儀器和藥品：靈敏電流計、
銅絲、鐵絲、導線、FeSO4溶液、NaCl溶液、CuSO4溶液、鹽橋。 注意：及時清洗電極。
聯系已學知識，回憶根據化學反應設計成原電池裝置的思路和方法。
思路1：先選材料，后定反應。 Fe是負極，發生氧化反應； Cu是正極，發生還原反應。 思路2：先拆反應，后選材料。 Fe-2e-=Fe2+ 氧化反應 負極 Cu2++2e-=Cu還原反應 正極
【指導學生設計】
通過方法討論和交流，后面學生實驗過程會有的放矢，防止漫無目的的實驗。
通過實驗活動，感悟科學探究的思路和方法，進一步體會控制變量在科學探究中的應用。
在討論交流方案的過程中，學生對實驗現象
【交流方案，教師演示實驗驗證】
【方案1】為何Zn表面會變黑？從能量轉化的角度說明什么問題？
（分析現象）Fe接觸到CuSO4溶液，會直接發生置換反應。說明Fe
失去的電子并沒有完全轉化成電能，電能轉化率較低。 【方案2】為何會產生電流？
（理論分析）①因負極和正極已有提供電子和接受電子的物質，兩者存在電勢差，有電子定向移動的趨勢。
②當通過鹽橋連接兩極時，陰離子從正極溶液通過鹽橋向負極移動，此時形成閉合回路，就形成了電流。 【問題】負極液的作用？正極液的作用？
方案 負極 負極液 正極 正極液 現象 1
Fe
CuSO4
Cu
CuSO4
Zn表面變黑
有電流產生 2 Fe FeSO4 Cu CuSO4
Zn表面不變黑
有電流產生
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（學生通過對比分析）負極液只起導電作用；正極液中Cu2+發生還原反應，且起導電作用。
【問題】負極液還可以選別的溶液嗎？可以選什么溶液？ 【思考】氯化鈉等
【總結交流】如何快速準確的設計雙液原電池？ 1、找出氧化還原反應，將氧化還原反應拆成電極反應 即氧化反應和還原反應 2、根據電極反應選擇電極和電解質溶液 3、將氧化劑和還原劑分開
【練習】請你利用反應Cu + 2Fe3+== Cu2+ + 2Fe2+，設計原電池將化學能直接轉化成電能，并記錄你設計原電池的思路。 的解釋，深入認識原電池原理和形成條件，上升到完整認識。通過雙液電池模型的建構，滲透對立統一的辯證唯物主義思想。
比較異同 得出結論
對比單液和雙液的電池相同和不同點？
交流感受。
使學生最終落實本節課的目標，為什么要學習雙液原電池，雙液原電池的優勢是什么？
四、教學反思
1、教學素材選取得當，有助于激發學習興趣，突破教學難點
本節課前學生設計蔬果電池的活動，大大提升了學生的學習興趣和探究意識，，使學生在探究過程中自主建立了分池、鹽橋等觀點，從而突破了對原電池原理認知發展的教學難點。
2、教學中問題線索及學生活動設計得當
教學中問題線索設計及學生活動設計有利于使學生產生認知沖突，可以為學生提供真實的科學探究背景，模擬解決實際問題的過程，符合學生認知發展的規律。從而使學生在已有基礎上發現問題，并在不斷解決新問題的過程中實現能力升華，達成教學目標。
3、教學設計應安排得更緊湊
本節課的實際教學中教師還安排了對比單液和雙液的電池相同和不同點？對本節內容的升華內容，由于教學設計欠妥，教學效果欠佳。
第四章 電化學
第一節 原電池
【課前學習目標】
1、 通過設計銅鋅稀硫酸原電池，復習回顧原電池的工作原理，并會繪制模型圖
2、 根據所給材料設計水果電池，每組至少設計一種方案并做實驗驗證是否成功，并根據自己的方案提出質疑或作出評價，實驗過程要求錄像和拍照（實驗裝置）。通過實驗活動體驗建構原電池模型的過程。
【課前任務單】
任務一：復習回顧——將Zn+H2SO4=ZnSO4+H2設計成原電池，并在實驗的基礎上完成下列問題
1、將你設計的裝置圖畫在下面 2、形成原電池的條件
3、 工作原理分析
負極材料：______；電極反應：__________________反應類型：____________
正極材料：______；電極反應：__________________反應類型：____________
電子流向：________________________離子流向：__________________________
現象：負極_____________________________；正極__________________________
歸納為：
實驗還有一些現象：鋅片上有氣泡冒出，溶液溫度升高，電流強度衰減，請你分析原因？
__________________________________________________________________________________________________________________________________________
提出問題：如何優化原電池的裝置？
任務二：優化方案——分組實驗：蔬果電池
儀器和藥品：靈敏電流計、銅絲、鐵絲、導線、培養皿、蔬果（自選）
要求：將自己的方案用實驗驗證，根據實驗現象提出質疑且做出評價，實驗過程要求錄像和拍照
第一節 原電池（課堂探究）
【學習目標】
1、通過水果電池實驗活動體驗建構原電池模型的過程
2、通過Fe-Cu-CuSO
4電池的設計活動，初步形成認識、設計原電池的思維模型和方法
【新課探究】
任務一：蔬果電池、提煉模型
最優模型工作原理分析
任務二：設計電池，完善認知
根據反應Fe+CuSO
4=FeSO
4+Cu設計雙池原電池，選出電極和電解質溶液，畫在學案上。實驗驗證哪種模型能有效避免上述問題。
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實驗方案 |
裝置圖（標出正負極材料，電解質溶液） |
實驗現象及評價 |
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最優裝置原理分析：（圖示分析）
對比單液和雙液的電池相同和不同點？（電池優化后的優點）
方法總結：如何快速準確的設計雙液電池？
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
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