《原电池教案》word版

第四章电化学基础本教科书的第一章着重研究了化学反应与热能的关系，本章着重研究化学反应与电能的关系，二者都属于热力学研究的范畴。电化学是研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学，它的应用十分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等。因此本章知识有利于学生们了解电化学反应所遵循的规律，知道电化学知识在生产、生活和科学研究中的作用。同时，本章还设计了一些有趣的实验和科学探究活动，这有利于学生增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。本章包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四部分内容。学生在必修化学2中学习了由锌片、铜片和稀硫酸溶液组成的简单原电池，初步了解了原电池原理。在本章第一节中将学习带有盐桥的较复杂的原电池，进一步认识原电池的构成和反应原理，了解设计原电池、选用正、负电极的原则。化学电源学生在必修化学2中对于化学电池的原理和应用，已有了初步的了解，本章在电池选用的标准，以及在一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理方面，均有所拓宽和加深。电解池教科书以CuCl2溶液的电解为例，介绍了电解的原理。由于课程标准不要求介绍电极电势、分解电压等概念，因此这里只是简单地说明电解的产物，而不能定量地分析电解过程中什么离子能参与放电。在电解原理的应用中，教科书简单地介绍了电解饱和食盐水制取烧碱、氯气和氢气，电镀，铜的电解精炼以及电冶金制取活泼金属的知识，目的是拓宽学生的知识面，开拓他们的科学技术视野。关于金属的电化学腐蚀与防护，教科书阐述了金属腐蚀造成的严重危害，指出金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。这里着重讨论了电化学腐蚀的机制，阐述了析氢腐蚀和吸氧腐蚀的反应原理，指出金属电化学腐蚀的本质是金属表面形成了微型原电池，使金属失去电子而被氧化。同时指出，人们根据对金属电化学腐蚀本质的认识，发明了防护金属电化学腐蚀的方法，并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。前面已经谈到，本章部分内容在必修化学2中已经涉及，在这里做了扩展与提高。由于在材料广度和理论深度上有所限制，不涉及技术细节和电极电势、分解电压等定量概念，所以本章内容还是比较容易掌握的。本章内容密切联系社会生产和生活实际，而且设计了一些有趣的实验和科学探究活动，教学中能够引起学生的学习兴趣。课时分配建议第1节原电池1课时第2节化学电源1课时第3节电解池2课时第4节金属的电化学腐蚀与防护1课时复习1课时小计6课时第一节原电池说课本节内容以必修化学2第二章第二节“化学能与电能”为基础，进一步介绍原电池的组成和工作原理，通过对原电池中闭合电路形成过程的分析，引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念，要求学生能够写出相关的电极反应式和电池反应方程式。同时，帮助学生对电化学的研究和应用范围形成一个概貌性的认识。鉴于课程标准对电极电势等概念不作要求，在理论方面控制了知识的深度，因此在教学中只需要借助氧化还原反应理论和金属活动性顺序以及物理学中的电学知识对有关问题进行一些定性的介绍和分析(如对原电池中正、负电极的判断，设计原电池时对正、负电极材料和电解质溶液的选择以及对电极反应产物的判断等)。本节教学可采用实验探究法，即引导学生通过对原电池产生电流现象的观察和分析，去发现原电池在实现能量转化过程中存在的矛盾，并设想解决矛盾的思路，理解现有的解决矛盾的方法。应该说，在原电池中设置盐桥不是一个普通的技术改进，而是对旧的思维模式的一个质的突破。过去认为氧化剂、还原剂只有直接接触、相互作用才能发生电子转移，而现在，是使氧化剂和还原剂近乎完全隔离，并在不同的区域之间通过特定的装置实现了电子的定向转移，为原电池持续、稳定地产生电流创造了必要的条件，也为原电池原理的实用性开发奠定了理论基础。教学建议如下：1本课教学，应充分调动学生在学习过程中的自主意识，以实验为载体，创设问题情境，将对原有知识的回顾与新知识的引入融为一体，将实验探究与思考交流交替进行，凸现学生的主体作用。2新课引言，需要从知识的系统性方面让学生对本章内容有一个总体认识。了解电化学“是研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学”，了解电化学包含的两种反应过程与能量转换的关系。同时，可通过播放一些有关氯碱工业、电镀、电冶金工艺和各类电池的图像，帮助学生对电化学的研究领域和工艺形成一些感性认识。3关于本课教学的重点原电池，可以在教科书实验41的基础上补充一组探究性实验，以深化对原电池原理的理解。设计理念本节课的教材依据是人教版高二年级选修4第四章第一节原电池。原电池是把电能转化为化学能的一种装置，也是化学与能源相联系的很关键的内容，这些知识不但能让学生大开眼界，而且还能为环境、能源与可持续发展提供良好的教学内涵，所以这部分知识是应该以全新的教学理念进行学习。在设计本节课教学时遵循新课改的理念，引导学生从一个水果电池引入电池的内容，这样能激起学生对本节课的好奇心，可以达到教学创设情境的需要。在上课过程中，注重与学生的沟通和交流，让课堂成为学生自主设计、自主学习和自主探究的环境。本节课主体采用“问题情景实验探究质疑讨论分析推理整合运用”的学习方法，在实验探究中学习原电池的概念及构成条件。三维目标知识与能力1使学生理解原电池的化学原理，通过实验正确判断原电池的正负极。2了解能源与化学能之间的关系；能初步设计简单的原电池。3初步掌握形成原电池的基本条件，并能将理论应用于实际。过程与方法1利用实验探究方法学习原电池的原理；结合生活实际，学习原电池原理在生活中的实际运用。2通过实验不断总结、发现、归纳知识的要点，培养学生的思维能力和创造能力。情感态度与价值观应用辩证唯物主义的思维方法，抓住氧化还原反应是原电池工作原理的本质；由师生共同参与讨论发现问题，并通过实验不断体现由实践认识再实践再认识的认识过程，同时培养学生实事求是的科学态度和科学的学习方法。教学重难点教学重点原电池的工作原理。教学难点原电池的形成条件及电极反应。电子流向、电流方向以及阴阳离子运动方向。教学方法讲授、演示实验、学生分组实验、多媒体辅助教学。教学准备教师制作课件、准备实验。学生做好适当预习准备。教师活动学生活动设计意图“番茄电池”引课取一个熟透的番茄，在番茄里平行地插入铜片和锌片，用导线将铜片与锌片及电流表相连，可观察到电流表指针发生偏转。学生们在生活中已接触过各种各样的电池，竟然番茄也能制出电池！可大大激发学生的学习兴趣，提高学生的学习热情，带着高涨的学习兴趣进入本节课的学习。分析水果电池的工作原理：1有两个活泼性不同的电极材料。2有水果汁起到电解质作用，作为一部分导线使用。3形成闭合回路。4能自发发生有电子转移的化学反应。聆听，思考，对水果电池有何想法？用水果电池引入电流后，自然就会让学生产生好奇心，这里学生能通过自己的眼睛看到的联想到知识层面上，这是一个质的突破，也为学生的能力提高打下了基础。用多媒体演示铜锌稀硫酸原电池的工作原理并展开对学生的释疑过程。1分析锌与硫酸反应的过程与原理。2分析铜与锌用导线连起来所发生的化学变化。学生分组实验，自己动手做铜锌稀硫酸原电池的装置，并观察所看到的现象。实验步骤1锌片插入稀硫酸中。2铜片插入稀硫酸中。3铜片、锌片一同插入稀硫酸中。4锌片、铜片用导线连接后插入稀硫酸中。5在导线中接入电流表，电流表指针偏转，学生可根据电流表指针的偏转方向判断电子是由锌片流向铜片。为了更好地探索原电池的化学原理，变学生被动接受式学习为主动发现式学习，突出学生的主体地位，将教材中的教师演示实验设计成学生分组实验，这样依据实验内容层层设疑，将学生的思维步步引向深入，充分发挥教师的主导作用，并结合实验提出假设，验证假设，突破教学难点。不仅如此，还有助于培养学生的创造思维和实事求是、严肃认真的科学态度、训练科学的学习方法。释疑后，对原电池的产生和发展做一个全面的介绍。达到了教学的效果。出几道判断是否是原电池的习题让学生做。动手做题。理论与实践相结合。提出疑问：原电池的电子从哪里来？分组讨论(还是刚才小组)。学生对电子的来源产生不同的猜测，能让学生有一种探究的精神。分析电子的来源：是锌提供了电子。学生提出疑问，电子不能从溶液中走，而是要通过导线，导线在溶液中并没有连在一起，怎样形成了闭合回路呢？释疑：溶液中自由移动的离子起到了导线的作用。通过学生自己的疑问，能加深对知识的理解。释疑：溶液在没有外加电压的时候，离子做杂乱无章的运动，一旦有外加电压，离子就做定向运动。释疑：锌产生电子时，电子带负电，使得锌的电势降低，而此时铜表面没有变化，铜的电势高，这自然就形成了电势差，就是我们说的电压。学生的思路跟的很紧，说明本节课是有效果的。提出问题：原电池是什么装置？学生讨论学生自己得出来的要比教师讲出来的好得多。提出问题：是不是所有的化学反应都可以设计原电池？在师生共同的努力下，完成了原电池的定义，这是一个不小的收获。释疑：不是所有的化学反应都能设计原电池，那么请同学们思考一下，什么样的化学反应可以设计原电池？讨论，思考，得出结论。结论是：有电子转移的化学反应，即氧化还原反应可以设计成原电池。学生产生疑问，为下一步教学打下基础。提出问题：用化学反应：Cu2AgNO32AgCu(NO3)2设计一个原电池。学生自己设计，分组进行(刚才的小组)。学生自己能把问题解决了，达到了探究的效果，并有自主学习、自主探究的过程。让学生分析形成原电池的条件。学生自己总结：1两个能导电且活泼性不同的金属(或金属和非金属)作为电极材料。2电解质溶液提供自由移动的离子。3形成闭合回路。4能自发发生氧化还原反应。从具体到抽象、从特殊到一般的思维方法，引导学生从能量转化和氧化还原反应两方面概括“什么是原电池”，总结“原电池原理”，再由实验归纳“原电池的基本组成条件”，实现由感性认识到理性认识的飞跃。总结：学习了原电池，同学们能从自己的学习中得出自己想要的东西，今天的作业就是设计一个切实可行的原电池，同时请同学们查找相关资源，了解我国的能源分布和利用情况，下节课我们进行交流。记录作业，整理笔记。学生自己设计，能达到自己动手做实验的能力，并能自己自主探究和学习，增强学生的自主学习的能动性。给学生留下了课后探究的任务，能把课堂的知识进一步升华。通过自己查找资料，能加深对能源以及可持续发展的认识，达到本节课的教学目标。原电池一、定义：化学能转化成电能的装置。二、形成条件1两个能导电且活泼性不同的金属(或金属和非金属)作电极；2电解质溶液提供自由移动的离子；3形成闭合回路；4能自发发生氧化还原反应。“问题情景实验探究质疑讨论分析推理整合运用”是我们在实验课中经常采用的基本教学程序，实验是化学课教学的灵魂，上好实验课是提高课堂教学质量的关键。这一节以学生熟悉的实验开始，不断地把实验展开、深化，让学生动手操作，动脑分析思考，动口讨论，归纳总结出概念和规律，对学生一时不能理解的问题或需要深化的概念，教师要讲并且要讲透，每一个关键性问题要总结，要落实，为了培养和发展学生的思维和能力，要及时巩固(如让学生读书，做练习等)把学会的知识加以应用，尽可能解决一些实际问题(如实验现象的解释)。把实验操作、现象的观察分析和本质的归纳总结，形成知识体系，再运用到实践中去解决实际问题，形成螺旋上升的全过程。学生看到桌子上的实验器材表现了极大的兴奋，这是很多习题课、纯理论课所无法相比的情景。锌与稀硫酸实验学生做过，是一个非常熟悉的实验，现在重做，要提醒学生过去在实验中不曾注意的现象，仔细观察，如锌在反应时表面变黑，锌粒溶解的过程中，溶液有黑色固体出现以及生成氢气的剧烈程度。接着铜片插入稀硫酸中，铜片、锌片一同插入稀硫酸中；锌片、铜片用导线连接后插入稀硫酸中；在导线中接入电流表，电流表指针偏转，学生可根据电流表指针的偏转方向判断电子是由锌片流向铜片。学生的积极性一下子调动起来了，他们以极大的兴趣和注意力进行了连续的实验。在本案例中，问题激疑实验探究分析归纳是课堂的主线；通过课堂的设疑，激发了学生的求知欲，开阔思路，训练学生的思维品质，提高思维的能力。利用实验设置疑问，提出问题，使实验变得有探索性和启发性。师生之间围绕形成原电池条件这一重点开展的实验探究，充分体现了教师为主导，学生为主体的教学原则，从提出问题一直到解决问题为止，学生始终处于思考、探索的学习情境中，学生的体验和实践环节确保了全体学生主动参与了知识的探究过程。