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視頻標簽：化學反應原理,數字實驗,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-安徽
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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-安徽省淮南第一中學
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數字實驗再探原電池
一、 教學設計思路
【課程標準與教材分析】
(一)課程標準：新課標要求學生能從根本上了解化學能與電能之間發生轉化的原因；能正確書寫電極反應式和電池反應方程式，解釋金屬發生電化學腐蝕的原因。 (二)教材分析：本節內容是在《必修2》中第二章第二節《化學能與電能》的基礎上，進一步介紹原電池的組成和工作原理，通過對電池效率的探究，引出半電池、鹽橋、內電路、外電路等概念，從本質上了解原電池的工作原理，是在必修2基礎上的深化。
【教學設計基本思路】
本節課在設計上，希望能通過對必修2相關知識的回顧復習，逐步深化了解原電池的工作原理并引入數字化實驗教學。因此，圍繞“原電池的設計”展開思路，結合學生的認知能力和必修2中相關知識的介紹，以實驗探究的模式，設計了四個遞進的問題，以問題的逐步解決推進教學進程。
【教學設計重點】
采用問題探究法貫穿全局，充分尊重學生的認知結構，以橙子給手機充電視頻的形式引入新課，在對舊知識的歸納總結中引出問題：什么樣的化學反應可以
什么樣的化學反應可以設計成原電池？
原電池在設計上有什么條件？
如何改進原電池，使之能持續產生穩定的電流？
在生活生產中如何應用原電池？
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設計成原電池？再在解決問題的過程中不斷引發新問題，如何提高原電池的工作效率？如何應用原電池？問題的設計過渡自然、層層遞進，在對問題的探討過程中實現本節課的教學目標。
二、 教學設計方案
教學目標
一、知識與技能
1、了解原電池的工作原理。
2、掌握構成原電池的條件并能設計原電池。 3、能夠正確書寫電極反應式和電池反應方程式。
4、熟悉數字實驗的操作流程，體會數字實驗的優勢。 二、過程與方法
1、體驗化學能轉化為電能的探究過程。
2、通過分組實驗培養觀察能力與分析思維能力。
3、學習以問題為中心的學習方法，學會發現問題、解決問題的方法。 4、加深理解實踐→認識→再實踐→再認識的辨證唯物主義的思維方法。 三、情感態度價值觀
通過一些實驗和科學探究過程，增強探索化學反應原理的興趣，樹立學習和研究化學的志向。
重點 進一步了解原電池的工作原理，能夠寫出電極反應式和電池反應方程式
難點 單液原電池和雙液原電池的對比及數字實驗操作
教學方法 啟發式實驗引導探究法
儀器、用品
燒杯、靈敏電流計、鹽橋、導線、Cu片、Zn片、石墨和CuSO4、ZnSO4、KI、FeCl3等溶液，以及數字實驗采集器、電流傳感器、溫度傳感器等。 教師活動
學生活動 設計意圖 [視頻引入] 橙子電池給手機充電
在高一時，我們就學習了一種能將化學能直接轉變為電能的裝置，大家還記得是什么嗎？
[過渡]這節課我們將繼續探討原電池的有關知識。
[板書]第一節 原電池
[設疑]原電池的構成要件有哪些？
[設疑]如何設計原電池呢？
[回答]原電池。 [回答]
1、自發存在的放熱的氧化還原反應
2、活潑性不同的兩種金屬或一種金屬和一種非金屬作電極。
3、電解質溶液。 4、要形成一個閉合的回路
視頻引入新穎，激發學生學習興趣
復習原有知識，在已有知識的基礎上衍生出新知識內容。
3
[板書]一、設計原電池 1、選擇合適的化學反應 2、設計合理的原電池裝置 Zn(s) + Cu2+(aq) = Zn2+
(aq) + Cu(s) △H < 0
[板書]二、體驗原電池
[實驗探究一]單液原電池
[講解]介紹數字實驗儀器軟件及傳感器
使用方法
[溫馨提示]
1、Zn接電流傳感器負極，Cu接正極；
2、將Cu電極和溫度傳感器探頭放入溶
液且不能觸碰內壁；
3、溫度差不多穩定時放入Zn電極，注
意觀察電流和溫度曲線變化
[講解]提問學生回答實驗現象并總結
預期現象：
1、鋅片溶解；
2、銅片上有紅色物質附著；
3、能測出電流
實驗現象：
1、鋅片上有紅色物質附著；
2、銅片上有紅色物質附著；
3、電流不穩定且逐漸衰減，溶液溫度升
高
[提問]為什么做出來的實驗現象與預期
現象不同?
[總結]鋅片與硫酸銅直接接觸，會直接反
應，置換出銅會覆蓋在鋅片表面，減少
鋅片與溶液接觸面，故電流衰減；覆蓋
在鋅片的銅掉入溶液，接觸面增大，電
流略有上升，故電流不穩定；而鋅與硫
酸銅直接反應放熱導致溶液溫度升高
[交流研討]如何改進原電池裝置？使之
能持續產生穩定的電流？
讓鋅片與硫酸銅溶液不直接接觸
在學案上畫出裝置圖，并指明電極和電解質溶液，寫出電極
反應式
體會數字實驗和傳統實驗的
區別
學生分組合作完成數字實驗，
并填寫學案中預期現象和實
驗現象
[回答]鋅片作負極溶解,銅片
作正極有紅色物質析出,形成
原電池能測出電流
[回答]
鋅片和預期現象不一樣,也有
紅色物質析出;電流曲線不穩
定,溫度曲線升高
小組討論并反饋
討論并在學案中畫出改進裝
置圖
培養實驗設計能力
培養動手能力和合作意識
規范實驗用語表達能力
讓學生明白，理論知識和實際實驗現象的差別
培養學生分析實驗現象能力
體會數字實驗用數據說話的魅力及感受圖像的直觀性
掌握簡易實驗裝置圖畫法[講解]鋅放入硫酸鋅溶液組成鋅半電池，銅放入硫酸銅溶液組成銅半電池，兩燒杯間加一鹽橋形成閉合回路 [實驗探究二]雙液原電池
[溫馨提示]
1、Zn接電流傳感器負極，Cu接正極； 2、將Cu電極放入備用CuSO4溶液，Zn電極放入ZnSO4溶液；
3、溫度傳感器探頭放入ZnSO4溶液，注意觀察電流和溫度曲線變化 4、放入１號鹽橋，再次觀察電流和溫度 曲線變化
[講解]提問學生回答實驗現象并總結 預期現象： 1、鋅片溶解；
2、銅片上有紅色物質附著； 3、電流比單液原電池大
實驗現象： 1、鋅片表面變暗； 2、銅片有紅色物質附著； 3、電流穩定且比單液小，溫度變化不大
[設疑]為什么雙液原電池電流比單液原電池小得多？
為什么電流和溫度曲線都很穩定？
[討論]鹽橋有哪些作用？ （1）形成閉合回路。 （2）使電解質溶液一直保持電荷平衡。
[討論]鹽橋原電池有哪些優點？ （1）能產生持續、穩定的電流； （2）提高原電池的工作效率； （3）不會自動釋放化學能。
[討論]鹽橋原電池有哪些缺點？
學生分組合作完成數字實驗，并填寫學案中預期現象和實驗現象
[回答]雙液原電池做到了鋅片與硫酸銅溶液不直接接觸,提高了能效,電流比單液原電池大
[回答]實際現象看不到鋅片有明顯溶解，且電流比單液原電池小得多，溫度較穩定
[回答]實驗中用了鹽橋，增加了電阻，故電流小得多
[回答]鋅片與硫酸銅溶液不直接接觸,電子均從導線轉移至正極，幾乎全轉變成電能，熱能釋放幾乎沒有
小組討論回答
培養合作精神及實驗操作能力
讓學生明白，理論知識和實際實驗現象的差別
檢驗學生的理解情況，將課堂的主體地位還給學生。
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電流比單液原電池小
[設疑]如何改進雙液原電池？減小其電阻？在生活生產中如何應用原電池？ [板書]三、應用原電池
[講解]將雙液原電池中的電解質溶液想象成濾紙裹住正極，鹽橋用一牛皮紙代替，鋅筒裹在電池的最外面一層，大家想到了什么？
[講解]用牛皮紙代替鹽橋，大大減小了電阻，提高了原電池的實用性。 [拓展延伸]
選擇合適的材料和試劑設計一個原電池,完成下列反應:2Fe3+
+2I-=2Fe2+
+I2，畫出原電池的裝置圖并標注電極及電解質溶液，寫出電極反應式。
[實驗探究三]設計原電池 [溫馨提示]
1、用靈敏電流計測實驗可有電流； 2、用2號鹽橋；
3、注意觀察放2號鹽橋前后電流變化
[歸納小結]
原電池的構成要件要彈性理解： 1、要有一個自發存在的氧化還原反應 2、要有活潑性不同的兩種金屬或一種金屬一種能導電的非金屬作電極，較活潑金屬做負極（未必，氫氧燃料電池） 3、要有電解質溶液（未必，熔融鹽燃料電池及固體電解質傳導離子電池） 4、要形成閉合回路
[回答]干電池
在學案上完成實驗設計
[回答]用石墨作電極,FeCl3作正極電解液,KI作負極電解液；未加鹽橋時靈敏電流計指針不發生偏轉；加鹽橋指針明顯偏轉
小組討論回答
從理論上升到實際應用
提高學生設計實驗的能力
傳統實驗易操作，但沒有數字實驗數據變化直觀
檢驗學生的理解情況，將課堂的主體地位還給學生。
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三、 教學設計板書
第四章 電化學基礎 第一節 原電池
一、設計原電池
1、選擇合適的化學反應 2、設計合理的原電池裝置
Zn(s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(s) △H < 0 二、體驗原電池
實驗探究一：單液原電池 實驗探究二：雙液原電池 三、應用原電池
干電池
實驗探究三：設計原電池
四、練習反饋
1、某一同學根據離子反應方程式2Fe3＋
＋Fe===3Fe2＋
來設計原電池。下列設計方案中可行的是( )
A．電極材料為鐵和鋅，電解質溶液為FeCl3溶液 B．電極材料為鐵和銅，電解質溶液為Fe(NO3)3溶液 C．電極材料為鐵和石墨，電解質溶液為FeCl2溶液 D．電極材料為石墨，電解質溶液為FeCl3溶液
2、一種新型熔融鹽燃料電池具有高發電效率．現用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質，一極通CO氣體，另一極通O2和CO2混合氣體，其總反應為：2CO＋O2===2CO2.則下列說法中正確的是 ( ) A．通CO的一極是電池的正極
B．負極發生的電極反應是：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－
3
C．負極發生的電極反應是：CO＋CO2－3－2e－
===2CO2 D．正極發生氧化反應
3、固體氧化物燃料電池是由美國西屋(Westinghouse)公司研制開發的．它以固體氧化鋯—氧
化釔為電解質，這種固體電解質在高溫下允許氧離子(O2－
)在其間通過．該電池的工作原理
如下圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應．下列判斷正確的是 （ ）
A．有O2放電的a極為電池的負極 B．有H2放電的b極為電池的負極
C．a極對應的電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．b極對應的電極反應為2H2－4e－＋4OH－
===4H2O
原電池導學案
教學目標：
【知識與技能】
1．了解雙液原電池的結構與特點；
2．深入理解原電池原理；
3．會書寫電極反應式、電池反應式；
【過程與方法】
1.經歷探究原電池如何提供穩定持續電流的過程，了解科學探究的步驟，學習科學探究的基本方法，提高科學探究的能力；
2.經歷嘗試使雙液原電池形成閉合回路的過程，提高思維的發散性；
3.經歷多次小組合作實驗、學習、討論，合作能力得到提高；
【情感態度與價值觀】
1.在探究學習的過程中，體驗追根究底、鍥而不舍的探究精神；
2.在合作學習的過程中體驗思維碰撞激宕的樂趣；
3.在平等和諧、積極踴躍的學習氛圍中體驗主動學習的樂趣。
教學重點：進一步了解原電池的工作原理，能夠寫出電極反應式和電池反應方程式
教學難點：原電池的工作原理
【課前預習】
原電池的構成要件有哪些？
1、_________________________________________________________.
2、_________________________________________________________.
3、_________________________________________________________.
4、_________________________________________________________.
【課內探究】
一、設計原電池
1、選擇合適的化學反應
2、設計合理的原電池裝置
Zn(s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(s) △H < 0
請畫出裝置圖，并指明電極和電解質溶液，寫出電極反應式
二、體驗原電池
【實驗探究一】單液原電池
【溫馨提示】
1、Zn接電流傳感器負極，Cu接正極；
2、將Cu電極和溫度傳感器探頭放入溶液且不能觸碰內壁；
3、溫度差不多穩定時放入Zn電極，注意觀察電流和溫度曲線變化
| 預期現象 | 實驗現象 |
| 預期現象 | 實驗現象 |
3、固體氧化物燃料電池是由美國西屋(Westinghouse)公司研制開發的．它以固體氧化鋯—氧化釔為電解質，這種固體電解質在高溫下允許氧離子(O2－)在其間通過．該電池的工作原理如下圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應．下列判斷正確的是 （ ） 視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
