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、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。
(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,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: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?H2SO 4(学生通过对比分析回答)负极液只起导电作用;正极液中Cu 2+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Zn 2+进入ZnSO4溶液,ZnSO4溶液因Zn 2+增多而带正电荷。
同时,CuSO4则由于Cu 2+ 变为Cu ,使得 SO 42-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: ⑴沟通(内)电路,形成闭合回路⑵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】-------训练反馈环节五:学生活动四:根据2Fe 3++Fe == 3Fe 2+,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①复习本节课所学的知识。
②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:激疑思考:两瓣未分开的橘子会有电流产生吗?(学生回答)第二次理论分析提出双池模型,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。
估计学生可能设计的方案是引出盐桥的概念。
用“隧道”或“桥”把两个容器连小结: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 构成原电池是:,反应式是极流向极;盐桥中的钾离子向氯离子向极移动。
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。