人教选修4《原电池》教学设计

人教选修4《原电池》教学设计一、教学目标1.知识与技能目标理解原电池的概念、工作原理及构成条件。能够正确判断原电池的正负极，写出电极反应式和电池总反应式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。2.过程与方法目标通过实验探究，培养学生观察、分析、解决问题的能力。经历原电池概念和原理的探究过程，体会科学探究的方法，提高科学探究能力。通过对原电池装置的分析，培养学生的逻辑思维能力和抽象概括能力。3.情感态度与价值观目标通过实验探究，激发学生学习化学的兴趣，培养学生严谨的科学态度和创新精神。认识化学能与电能相互转化的重要性，树立正确的能源观。通过小组合作学习，培养学生的团队协作精神。二、教学重难点1.教学重点原电池的工作原理。原电池正负极的判断及电极反应式的书写。2.教学难点原电池工作原理的理解，尤其是电子和离子的移动方向。电极反应式的书写，特别是复杂电极反应式的书写。三、教学方法1.实验探究法：通过设计实验，让学生亲身体验原电池的形成过程，探究原电池的工作原理。2.讲授法：讲解原电池的基本概念、构成条件、电极反应式等知识，使学生系统地掌握本节课的重点内容。3.讨论法：组织学生讨论原电池相关问题，促进学生之间的交流与合作，培养学生的思维能力和表达能力。4.多媒体辅助教学法：利用多媒体展示原电池的微观过程、实验现象等，帮助学生更好地理解抽象的化学概念和原理。四、教学过程（一）导入新课（5分钟）展示图片：展示一些日常生活中常见的电池，如干电池、手机电池、汽车电瓶等。提问：这些电池在我们的生活中有什么作用？它们是如何产生电能的呢？学生思考回答：电池为各种电器提供电能，方便人们的生活。但对于电池如何产生电能并不清楚。教师引导：今天我们就来学习一种将化学能直接转化为电能的装置原电池，探究它的工作原理和构成条件。（二）原电池的概念和工作原理（20分钟）实验1：将锌片插入稀硫酸中，观察现象。现象：锌片表面有气泡产生，锌片逐渐溶解。化学方程式：$Zn+H_2SO_4=ZnSO_4+H_2↑$实验2：将铜片插入稀硫酸中，观察现象。现象：铜片表面无明显现象。实验3：将锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，观察现象。现象：锌片逐渐溶解。铜片表面有大量气泡产生。电流表指针发生偏转。分析讨论：为什么锌片和铜片单独插入稀硫酸中现象不同，而用导线连接后现象就不同了呢？电流表指针偏转说明了什么？电子是如何流动的？离子又是如何移动的？学生分组讨论后回答：锌比铜活泼，锌能与稀硫酸反应产生氢气，所以锌片单独插入时有气泡产生，而铜片不反应。用导线连接后，锌失去的电子通过导线流向铜片，在铜片表面氢离子得到电子生成氢气，所以铜片表面有气泡。电流表指针偏转说明有电流产生，即有电能产生。电子从锌片流出，经导线流向铜片；溶液中的氢离子向铜片移动，硫酸根离子向锌片移动。教师总结：原电池的概念：将化学能转化为电能的装置叫做原电池。工作原理：在原电池中，较活泼的金属发生氧化反应，失去电子，电子通过导线流向较不活泼的金属，溶液中的阳离子在较不活泼的金属表面得到电子发生还原反应。这样，氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行，从而实现了化学能向电能的转化。（三）原电池的构成条件（15分钟）引导思考：根据刚才的实验，分析构成原电池需要哪些条件？学生思考回答：有两种活泼性不同的金属（或一种金属和一种能导电的非金属）作电极。电极需插入电解质溶液中。形成闭合回路。教师总结：构成原电池的条件：有两个活泼性不同的电极。电极插入电解质溶液中。电极间构成闭合回路。能自发进行的氧化还原反应。实验验证：按照以下装置进行实验，判断是否能构成原电池。装置一：将锌片和铜片分别插入稀硫酸中，用导线连接，但中间不接电流表。装置二：将锌片插入乙醇溶液中，铜片插入稀硫酸中，用导线连接并接电流表。装置三：将锌片和铜片用导线连接后插入蔗糖溶液中，并接电流表。学生分组实验，观察现象并记录。实验结果分析：装置一：锌片和铜片分别插入稀硫酸中，无电流产生，不能构成原电池，因为没有形成闭合回路。装置二：锌片插入乙醇溶液中，铜片插入稀硫酸中，无电流产生，不能构成原电池，因为乙醇是非电解质，不能导电，不满足构成原电池的条件。装置三：锌片和铜片插入蔗糖溶液中，无电流产生，不能构成原电池，因为蔗糖是非电解质，不满足构成原电池的条件。（四）原电池正负极的判断及电极反应式的书写（20分钟）正负极的判断方法：根据电极材料：较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。根据电子流向：电子流出的一极为负极，电子流入的一极为正极。根据电流方向：电流流入的一极为负极，电流流出的一极为正极。根据电极反应：发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。根据现象：电极溶解的一极为负极，有气体产生或电极质量增加的一极为正极。电极反应式的书写：以锌铜原电池为例：负极反应式：$Zn2e^=Zn^{2+}$（氧化反应）正极反应式：$2H^++2e^=H_2↑$（还原反应）总反应式：$Zn+2H^+=Zn^{2+}+H_2↑$书写电极反应式的步骤：首先判断正负极。然后分析电极上发生的反应。负极发生氧化反应，失去电子，根据电解质溶液的成分和电极产物，写出负极反应式。正极发生还原反应，得到电子，根据电解质溶液的成分和电极产物，写出正极反应式。最后将正负极反应式相加得到总反应式。练习巩固：给出一些原电池装置，让学生判断正负极，并写出电极反应式和总反应式。如镁铝原电池（电解质溶液为稀硫酸）、铁铜原电池（电解质溶液为硫酸铜溶液）等。（五）常见化学电源（15分钟）展示图片：展示干电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池等常见化学电源的图片。讲解：干电池：构造：锌筒作负极，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质。电极反应：负极：$Zn2e^=Zn^{2+}$正极：$2MnO_2+2NH_4^++2e^=Mn_2O_3+2NH_3+H_2O$特点：一次电池，放电后不能再充电使用。铅蓄电池：构造：铅板作负极，二氧化铅作正极，硫酸溶液作电解质。电极反应：负极：$Pb+SO_4^{2}2e^=PbSO_4$正极：$PbO_2+4H^++SO_4^{2}+2e^=PbSO_4+2H_2O$特点：二次电池，可充电循环使用。氢氧燃料电池：构造：以多孔石墨为电极，电解质溶液可为酸性、碱性或中性。电极反应：酸性电解质溶液：负极：$2H_24e^=4H^+$正极：$O_2+4H^++4e^=2H_2O$碱性电解质溶液：负极：$2H_2+4OH^4e^=4H_2O$正极：$O_2+2H_2O+4e^=4OH^$特点：高效、环境友好的发电装置，能量转化率高。学生阅读教材相关内容，了解常见化学电源的工作原理和应用。（六）课堂小结（5分钟）引导学生回顾：本节课学习了哪些内容？学生回答：原电池的概念、工作原理及构成条件。原电池正负极的判断方法及电极反应式的书写。常见化学电源的种类及其工作原理。教师总结：本节课我们通过实验探究了原电池的工作原理，掌握了原电池的构成条件、正负极的判断方法和电极反应式的书写，了解了常见化学电源的种类及其工作原理。原电池是化学能与电能相互转化的重要装置，在日常生活和工业生产中有广泛的应用。希望同学们课后能进一步理解和巩固所学知识，思考原电池在实际生活中的更多应用。（七）布置作业（5分钟）1.教材课后习题。2.设计一个原电池装置，画出装置图，标明正负极、电解质溶液，并写出电极反应式和总反应式。五、教学反思通过本节课的教学，学生对原电池的概念、工作原理、构成条件等知识有了较深入的理解，能够正确判断原电池的正负极，写出电极反应式。在教学过程中，通过实验探究激发了