原電池洪燕芬華東師大二附中設計思路【背景分析】

(一)課程標準：課標要求學生能理解銅鋅原電池的基本原理，能正確書寫電極反應式和電池反應方程式。掌握電能與化學能之間的轉化。收集不同種類化學電池的資料，尋找有關電池演變與技術發展、應用需求之間的關系。

(二)教材分析：本節內容是在安排在氧化還原反應原理和化學反應中的能量變化等相關知識與內容之后，重點介紹原電池的組成和工作原理；教材中的課外家庭水果電池實驗，提供教師拓展與學生實踐的絕佳機會。教材還介紹一些日常生活中常見化學電池，充分體現了原電池原理的應用價值，展示社會科技的巨大進步。（教材選自上海科技教育出版社高一化學（上）第四章）（三）學情分析：學生已理解并掌握了氧化還原反應的實質，并初步學習了化學反應中伴隨著能量的變化，結合電學的基礎知識、元素化合物知識，通過新課預習與小組討論，匯集問題進行課堂學習與深化。另外，對高一學生來說，從開學到現在，已親自操作完成三個學生實驗，每周都有觀看或參與教師演示實驗，個別學生還參與化學創新實驗活動，學生的實驗素養提到初步提高，這對本節內容的開展與完成有著非常重要的意義。

【設計思路】

本節課在設計上希望通過對氧化還原反應和能量變化等相關知識的回顧，緊緊圍繞“原電池設計及應用”和“化學電池發展及預測”兩條承上啟下的軸線，以實驗探究和創新設計為課堂教學模式，讓學生理解并掌握原電池的工作原理，提升學生科學素養和實踐能力。設計思路流程圖：完善理論完善理論提出課題自主探究銅鋅原電池實驗設計不同形式原電池構建概念創設情境伏打電池發現史拓展應用各種化學電池二、設計方案

【教學目標

】1、

知識與技能

（1）掌握構成原電池的條件。（2）理解并掌握原電池的工作原理，能夠正確書寫電極反應式和電池反應方程式。2、過程與方法（1）通過實驗設計與操作，學習科學探究的一般方法。（2）通過共同探討，掌握問題解決的思維方法。

3、情感態度價值觀（1）感悟以實驗方法探索化學原理的樂趣，樹立以設計與應用相結合的化學學科思想。（2）通過介紹廢電池的污染和回收問題，提高環境保護意識和社會責任感。【教學重點】

原電池構成條件；書寫電極反應式【教學難點】

原電池的工作原理【教學過程】【課題引入】介紹伏打電池的發現史，引出本課主題---原電池，并指出生活中形形色色的化學電池就是原電池原理和科學技術綜合應用的結果。一、什么是原電池？【板書】原電池：把化學能轉化成電能的裝置。通過教師演示實驗，師生共同討論原電池的構成條件。（實驗一）將鋅片、銅片分別插入稀硫酸，觀察實驗現象。（實驗二）將鋅片和銅片用導線、靈敏電流計（G）連接后插入稀硫酸中，觀察實驗現象。（實驗三）將彎曲的銅片直接放在浸入稀硫酸的鋅片上，觀察實驗現象。(實驗一裝置圖)（實驗二裝置圖）（實驗三實物圖）通過觀察與比較得出構成原電池的條件：1.兩種不同的金屬（或金屬與石墨）作電極；2.插入電解質溶液里；3.形成閉合回路二、原電池是如何工作的？【師生共議】透過實驗現象，揭示銅鋅原電池（Zn|H2SO4|Cu）的工作原理。外電路電子是如何流動的？電解質溶液中陰陽離子的作用是什么？從氧化還原反應角度解釋其中的原理。【板書】（鋅片）負極：Zn–2e→Zn2+(氧化反應)

（銅片）正極：2H++2e→H2↑(還原反應)電池總反應式：Zn+2H+→Zn2++H2↑電子流向：電子從負極通過導線流向正極（電流方向與電子流向相反）離子移動方向：溶液中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動（異性相吸）【小結】通過上述分析可知，原電池原理的本質是電子轉移。只要是自發氧化還原反應，并構成閉合回路，就能設計成原電池。【探究一】請同學們利用桌上儀器和藥品，依據Cu2++Zn→Zn2++Cu設計一個原電池。實驗儀器與藥品：銅片、鋅片、CuSO4溶液、H2SO4溶液、燒杯、靈敏電流計【做、議、想、講】通過師生共同設計不同形式原電池的探究實驗，完善并鞏固原電池的構成條件和反應原理，并對發現的新問題及時加以引導與解決。當兩個電極直接接觸時，形成無數個微小的原電池，加快氫氣的產生。為減少活潑負極的消耗，增加電能的轉化率，采用把兩個電極分開溶液放置，用導線或鹽橋構成閉合回路，形成原電池。【進一步探究】演示實驗：丹尼爾電池產生電流（丹尼爾電池圖示）（鎂鋁原電池探究圖示）【探究二】教師演示實驗，師生共同討論鎂鋁在不同電解質溶液中電流針指針的偏轉問題。實驗儀器與藥品：鋁條、鎂條、H2SO4溶液、NaOH溶液、燒杯、導線、靈敏電流計【做、議、想、講】通過探究實驗，進一步加深了對原電池的構成條件與反應原理的認識，同時讓學生體悟通過實驗來學習元素化合物的知識的科學方法。三、如何使原電池成為具有持續穩定電流的化學電池？簡介當今社會中常見的形形色色的化學電池，著重分析干電池和燃料電池的發展過程，讓學生體會從科學原理到形成實際應用是一個不斷創新的系統工程。同時通過介紹，讓學生了解電池的回收與利用是一件非常有意義的事情。【實物展示】鋅錳電池(干電池)的介紹【師生討論】為什么干電池中不用硫酸作電解質？為什么還要加入二氧化錳？【原理展示】碳棒（正極）2NH4++2MnO2+2e→2NH3+Mn2O3+H2O鋅片（負極）Zn-2e→Zn2+總反應:Zn+2MnO2+2NH4+→Mn2O3+H2O+[Zn(NH3)2]2+【演示實驗】氫氧燃料電池使紅黃綠三種發光二極管發亮【展示原理】氫氧燃料電池工作原理（酸性或堿性電解質）（酸性）負極：2H2-4e→4H＋正極：O2+4H＋+4e→2H2O（堿性）負極：2H2+4OH－-4e→4H2O正極：O2+2H2O+4e→4OH－總反應：2H2+O2→2H2O【學生討論】氫氧燃料電池在實際應用中，可能會遇到什么的問題，請提出你的解決方法，并預測燃料電池今后發展的趨勢。【課堂總結】原電池的構成條件最重要內部條件是自發的氧化還原反應，電池供電能力首先取決于組成原電池的反應物的氧化還原能力，同時裝置設計的合理性（例如電極表面積）以及影響電極反應條件（如電解質溶液）等有著重要的影響作用。因此，通過原電池原理設計成各種化學電源時還會碰到許多問題，需要有扎實的科學知識，發揮創新思維，設計更多環保新穎高效的化學電池，使人類生活更美好，我們將學習“嫦娥奔月”精神，不懈探索自然科學的無窮奧秘。【作業】1、高一化學（上）教材P91。2、