《3、化学能转化为电能-电池》教学设计(福建省省级优课)-化学教案

《原电池的工作原理》教案福建省长汀一中童文昭一.教材分析1、内容地位和作用本课时内容选自鲁科版选修4《化学反应原理》第1章第3节第1课时。从整个知识体系看，这部分内容既是在必修1“氧化还原反应”和必修2“化学反应与能量变化”的基础上，对电化学知识的进一步深入和拓展，体现了新课标教科书的螺旋式编排逻辑。从本章节教学单元看，“原电池”与前一节“电解池”是电化学中的两大分支，为并列关联性教学内容，同属本章知识的重要组成部分。可以看出，本课时内容除了知识本身的意义与作用外，在章节及知识体系的建构中，也起着比较重要的承转作用。2、教科书呈现方式教科书通过“联想与质疑”栏目引入课题，再通过“活动探究”栏目将化学能与热能、电能之间的转化，切入本节课的主题知识：原电池的工作原理。对于教学内容处理，总体按教科书顺序，个别环节作些增删，如增加化学史导入、增加电化学知识归类等，目的是更好地引导学生从认识逻辑上去把握知识结构。3、教科书疑难问题处理教科书疑难内容：（第21页右上角框图）问题2：原电池中电极反应的反应物一定要来源于电极材料或电解质溶液吗？基于本节课设计的重点是通过实验探究回顾并强化对原电池构成和工作原理的理解，设计了分组探究实验，课堂时间紧张，故为避免初学阶段学生思维冲突过大，而出现教师讲而不清的现象，将该问题留待下一课时“化学电源”学习燃料电池时一并处理。二.学情分析：从学生的知识储备和认知基础上看，在本节课学习之前，学生已初步掌握了原电池的构成条件，对其工作原理有简要了解，具备了一定的“先备认知基础”。通过由易到难的新旧知识关联，结合本节课对单液、双液（盐桥）原电池的对比学习，学生对原电池的工作原理的认识能进一步达到理解水平，为后续化学电源和电化学防腐的学习奠定知识基础。三.教学目标：1、知识与技能：通过本节课的学习，理解单液和双液原电池的工作原理；掌握构成原电池的条件；初步学会电极反应的判断和简单电极反应式的书写。2、过程与方法：以活动探究为核心，体验化学能转化为电能的探究过程，在实验探究过程中培养观察能力与思维能力；学会发现问题、分析问题，体验问题解决的一般过程和方法。3、情感态度与价值观：通过问题情境、实验探究等手段，激发学习兴趣和勇于探索、敢于超越的意识，养成积极思考、合作交流的学习习惯；在思考问题的过程中，体会化学科学的逻辑性和严谨性；在解决问题的过程中，感受探索的乐趣和成功的体验。四.重点难点：1、重点：原电池的构成及工作原理；2、难点：双液（盐桥）原电池的构成及其工作原理；五.设计思路：本节课采用基于“问题解决”的实验教学设计思路。1、知识线：从能量转化角度入手，认识电化学反应中原电池的能量转化形式，以熟悉的铜锌原电池为例，重新认识原电池的构成及基本工作原理：通过实验探究发现单液原电池的缺陷，引入双液（盐桥）原电池，进一步深化对原电池工作原理的理解。2、问题线：本节课把问题设计为两类：“锚问题”和“靶问题”。“锚问题”主要由教师提出，目的是诱发思考、产生学习动机、引出“靶问题”；“靶问题”的提出可以是教师也可以是学生，目的是指向具体学习内容。采用“锚问题”和“靶问题”实现教学目标的解构，注重问题的设计及学习支架的搭建，从知识逻辑顺序和学生认知顺序角度构建“问题链”，引导学生寻找发现“证据链，”最终解决问题。3、流程线：六、教学过程环节1：衔接导入——电化学反应教师活动学生活动设计意图【联想质疑】1、能量的转化形式多种多样，举例说明化学能的转化形式有哪些？2、从能量转化形式角度分析：电解池和原电池的工作原理有何异同？【讲述】电解池、原电池这一对能量转化互逆的组合，构成了化学科学中重要的一个分支——电化学【PPT】电化学反应：1、借助电流而发生的反应（由外界能量推动）——电解池2、产生电流的反应（向外界输送能量）——原电池回顾能量转化形式相关知识。回答相关问题。衔接上一课时与本课时的内容，让学生温故知新，利用归类的思想深化对电能与化学能转化的认识。环节2：化学史——原电池的发现教师活动学生活动设计意图【过渡】上一节课我们学了电解池，今天我们接着学习电化学的另一半原电池。其实，和许多科学发现一样，原电池的发现也是一个意外。【PPT】历史名片：伽伐尼的“青蛙抽搐实验”——原电池的雏形。【讲述】青蛙实验让当时的很多科学家感到神奇，然后不断地去探索这一现象的原因。直到20年后伏特才找出了真正原因，并由此发明了著名的“伏打电池”——今天的化学电源的雏形。【PPT】历史名片：伏特的“伏打电堆模型”——现代化学电源的雏形。【讲述】科学的发展总是包含着偶然性与必然性与偶然性。看似偶然的科学发现，离不开科学家们必然的科学素养。正是伽伐尼对“意外现象”的科学敏锐性和伏特对科学“严谨求实”的精神，才有了我们今天应用广泛的现代化学电源。【PPT】现代化学电源的应用听讲、感悟化学史教育。让学生从化学发展的角度，感受科学发现的艰辛与曲折，感受科学家对科学意外的敏锐意识和严谨求实的科学精神。环节3：旧知回顾——原电池的构成条件教师活动学生活动设计意图【锚问题】原电池的构成条件有哪些？【靶问题】选出原电池，指出其正负极，写出电池反应的化学方程式。回顾：描述原电池的构成条件回顾、检验高一原电池知识，为深化学生对原电池工作原理实质的理解作铺垫。环节4：实验探究1——化学能转化为热能教师活动学生活动设计意图【锚问题】原电池是如何进行工作的？其原理是什么？【讲述】相对于高一较粗浅的描述，现有一个相对深入的表述。【PPT】原电池的工作原理：将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生，从而在外电路中产生电流。【靶问题1】哪些是自发的？（学生思考后给出答案：一般放热的氧化还原反应为自发）【靶问题2】如何用实验证明，一个自发的（放热的）氧化还原反应能设计成原电池？【PPT】探究1：锌粉与CuSO4溶液反应的热效应。【靶问题3】设计探究1实验方案，描述具体操作顺序和规范。【靶问题4】预测实验现象及结论。【活动指导】观察并指导学生完成探究实验。回忆并描述原电池工作原理阅读：课本“活动探究”内容。描述实验操作规范完成实验汇报现象及结论突出对实验探究的目的、意义的理解：证实所选的反应为自发的、放热的氧化还原反应，为下一步化学能转化为电能的探究活动作铺垫。环节5：实验探究2——化学能转化为电能教师活动学生活动设计意图【锚问题】通过探究1，证明该氧化还原反应为自发的放热反应，将化学能转化为了热能。那么这些能量能否转化成电能？如何实现？【PPT】探究2：设计实验将化学能转化成电能。【靶问题1】设计探究2实验方案，描述具体操作。【靶问题2】预测实验现象及结论。【活动指导】观察并指导学生完成探究实验。【讲解】电流产生原因，即原电池的工作原理。（边播动画边讲解）思考并回答问题描述方案及预测评价补充作答完成实验汇报现象及结论课时重点通过实验方案设计、现象结论预测等活动过程，实现从理论上对高一学习的原电池工作原理的理解深化，再通过实验证实原电池确实产生了电流，进一步激发学生对化学问题的探究兴趣。环节6：观察思考——原电池的工作原理探析教师活动学生活动设计意图【锚问题】探究2中，是否有与预期不符的现象？（引导提问）【靶问题1】为何锌片上会有铜析出？（引导猜想：锌与CuSO4溶液直接接触，部分Cu2＋会在锌片上直接析出，形成原电池后加速析出。）【靶问题2】为何检流计上的指针偏转越来越小？（引导猜想：Cu2＋在锌片上获得电子，经外电路电子减少；锌片上的铜阻止Zn与Cu2＋接触。）【锚问题】产生上述问题的关键原因是什么？如何解决上述问题？（引导作答：避免锌片与CuSO4直接接触）【靶问题3】若采用分两个池的方式将锌片与CuSO4溶液隔离，是否就能够解决刚才的问题？为什么？【演示】盐桥原电池实验。【靶问题4】盐桥的作用是什么？【讲解】盐桥原电池的工作原理（边播动画边讲解）老师引导下思考、讨论、交流后回答靶问题123从不同角度猜想盐桥的作用突出重点，突破难点，达成目标。通过探究2中的“意外现象”，发现单液原电池的缺陷，进而引入双液原电池，深化对原电池工作原理本质的理解。环节7：疑难解析——电流的产生与电势差教师活动学生活动设计意图【锚问题】为何锌电极未与CuSO4溶液接触，反应却能发生？【靶问题1】金属为什么能导电？（内部有金属阳离子和自由电子）【靶问题2】锌片内部的Zn2+如何进入ZnSO4溶液？电解质ZnSO4溶液是否参与了反应？若没有，为何改成水或其它电解质溶液？【PPT】电流的产生与电势差（边播动画边讲解）【讲解】电势差的产生原因。【讲述】两池电势差的不相等是电流产生的根本原因，这也是锌半电池里需要盛放ZnSO4电解质溶液的原因。思考、讨论阅读：P22“追根寻源”尝试猜想并回答相关问题。突破难点，进阶提升。揭示原电池产生电流的本质原因是两极之间存在电势差。促进学生对原电池工作原理的深层次理解，引发学生更深层次的思考。环节8：迁移应用教师活动学生活动设计意图【PPT】巩固练习将氧化还原反应：2FeCl3＋Fe==3FeCl2分别设计成“单液原电池”和“双液原电池”。（1）