人教版选修4(化学反应原理)：原电池-教学设计

原电池教学设计1第四章电化学基础第一节原电池化学学院2009级4班丁弘正2009210322一、教材分析本节课的教学内容“原电池”，是人教版《普通高中课程标准实验教科书化学选修4化学反应原理》中第四章电化学基础的第一节内容。高中选修阶段的化学学习，是在必修的相关知识的基础上加以进一步的提高深化。电化学这一章属化学能的转化知识范畴，之所以将化学能与电能的转化和化学能与热能的转化分列选修课本的第一章和最后一章，一方面是由于从学习内容的难易程度上来看，化学能与热能的转化相对简单，学生在初中和高中必修阶段都有了较多的涉及且有比较丰富的生活经验，而电化学部分相对显得抽象，学生理解起来存在困难，比较难以掌握。另一方面，电化学一章的知识有涉及到弱电解质的相关内容，因此将其安排在了全书的最后一章。选修阶段的电化学部分的内容为学生提供了一个较为完整和系统的电化学原理相关知识，也为学生理解和运用电化学的知识奠定了基础。另一方面课本将实验探究充分融入到理论知的学习过程当中，让学生经历科学探究的过程，为学生进一步提高科学探究能力创设了平台。同时，也充分联系原理在实际生产生活中的运用，让学生体会到化学的有用性，体验科学、技术、社会与环境的密切关系，达到提高学生科学素养的目标。学生在本节课的学习中，课本从学生已有的知识基础入手，进一步深化巩固原电池的工作原理及其构成条件，并随之引入盐桥的概念，结合实验探究和理论探究，学习盐桥的作用，并从围观本质上学习掌握盐桥的工作原理。之后，在教师引导下让学生学会判断原电池的正负极和正确书写电极反应方程式。同时，也进一步让学生了解原电池的本质及其实质应用，为后续较为深入地学习化学电源、燃料电池等打下基础。二、学情分析学生此前通过必修阶段的电化学部分知识的学习，已经初步掌握了原电池的定义、工作原理和构成条件。同时，对于原电池的实验操作的相关技能和规范也有了了解，可以说对原电池的学习已经有了一定的基础。同时，作为高二理科班的同学也有相对较强的实验观察能力、科学研究能力和问题分析能力，对化学的学习也有较为浓厚的兴趣，尤其是对于与“电”，这一日常生活中最常见元素之一的知识的学习，更容易激发学生探究思考，并进一步学习理论知识的热情。但目前的高中学生往往容易固守原有的知识，在打破对原有原电池的认识，发现简单原电池存在的缺点，从而引入盐桥的概念，构建新的原电池装置上可能存在一些学习的困难。三、教学目标根据教育部《普通高中化学课程标准（实验）》的要求和编写教材的意图及本专题教材特点，对本单元的教学确定了一下目标：①知识与技能：原电池教学设计21、进一步认识原电池，牢固掌握原电池的工作原理及其构成条件；2、了解简单原电池的缺点和改进方法；3、掌握盐桥的作用及工作原理。②过程与方法：1、通过实验探究活动，进一步巩固化学实验的基本操作及规范；2、通过对简单原电池装置的优化过程，进一步理解科学探究的意义；3、培养科学探究过程中的问题意识，敢于、善于发现问题并提出质疑，勤于思考；4、学会运用观察、实验等多种手段获取信息，并运用比较等方法对信息进行加工处理。③情感态度与价值观：1、通过实验探究，体验探究的基本过程，认识化学实验在化学研究中的作用；2、培养将化学知识应用于生产、生活的意识，关注与化学有关的社会热点问题，培养可持续发展的思想。四、教学重难点重点：盐桥的作用及原理，判断电极及电极反应方程式的书写。难点：盐桥的作用及原理。盐桥是在选秀阶段引入的新概念，也是本节课教学内容的核心，是最重要的内容。同时，原电池也是高中阶段电化学部分知识的重点之一，因此在进一步学好原电池工作原理、构成条件的基础上，学习掌握利用盐桥的方式改进简单原电池的不足，以及盐桥的工作原理是本节课的重点。同时，电极反应方程式是对于原电池工作原理的符号表征，因此能够正确判断原电池正负极并写出相应电极反应方程式也是本节课的重点之一。而对于盐桥这样一种新鲜的事物，教师要通过引导让学生充分理解引入盐桥的原因，盐桥所能起到的作用，并分析其工作的原理。虽然学生有了一定的理论基础，但是要打破原有的知识内容，建构这样一种新的装置对与学生来说还是有一定的困难，因此将其列为本节课的教学难点。五、教法选择本节课的教学主要体现新课程“教与学并重”的理念，将学生的主体作用与教师的主导作用相结合，同时根据本节课的教学目标、教材特点以及学生的认知心理和认知规律，采用目标教学模式，运用讲授、引导探究、实物展示、实验、多媒体等多重形式辅助教学的方法。讲授：结合实验、讨论等学生活动及课本知识进行分析、讲解，为学生的学习打好基础。引导探究：教师通过给出问题，引导学生进行思考及分组讨论，让学生通过合作交流得出结论，归纳要点。实物展示：通过实物展示，让学生更直观地了解盐桥及加入盐桥后的原电池的基本构造。实验：通过实验让学生在做中学，提高实验操作能力也让学生更加注重理论与实践的结合，也激发学生学习兴趣。多媒体：运用多媒体动画演示，将抽象、难以理解的知识，如使得加入盐桥后的原电池的工作原理等变得较为直观，有利于学生理解本节课的内容。原电池教学设计3六、学法指导一定的学习方法实际上是能力与素质的表现形态，掌握科学的学习方法就是具有对知识的学习能力、选择能力和创造能力。结合本单元教学内容特点，对学生总体进行以下学法指导：①引导学生掌握观察现象的方法；②让学生自己做实验，并学会对实验进行归纳总结；③帮助学生抓住关键，掌握重点。当然，对于基础较为扎实，学习能力较强的学生，教师只需进行适当的引导，就能使其通过观察、分析实验现象发现并进一步思考解决问题，学习掌握盐桥的相关知识，并提高其利用所学知识分析问题、解决实际问题的能力。同时也能很快掌握如何判断原电池正负极的规律。而对于学习能力稍差的学生，教师则应该充分发挥主导作用，对本节课的重点知识进行较为深入的剖析和解释，各个击破，从盐桥的作用、工作原理入手，并进一步从方法上详细指导学生分析实验现象，加强学生对信息的处理、加工能力，归纳总结的能力，从而也能达到预期的学习目标。七、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图环节1导课【动画演示】铜锌原电池的工作原理【引导】结合动画，引导学生对在必修2学习的原电池的时所作的实验及原电池的定义、工作原理和构成条件进行复习回顾【复习回顾】在动画演示的帮助及教师的引导下，对在必修2中所学的原电池相关知识进行复习回顾，并进一步巩固掌握已有知识由于必修2和选修4的学习相隔时间较长，故需要带领学生较为全面地进行复习回顾。同时，从学生已有知识入手，让学生做到温故知新，为本节课新知识学习打下基础。原电池教学设计4环节2引入盐桥【提问】用导线连接后锌片上还有气泡产生的原因是什么？【追问】还有没有别的原因使得锌片上也产生气泡？【图片展示】铜锌原电池装置图【讲授】对学生的猜想从理论上进行肯定：整套实验装置中提供了锌与硫酸直接接触的环境。【提问】这样一种产生气泡的方式对原电池是否有利？【引导实验】引导学生设计实验对是否是有化学能转化为了热能进行探究【提问】原电池装置中产生气泡的原因有哪些？引导学生分【回答】根据必修阶段的学习给出回答：锌片上含有杂质，自身构成了原电池【思考、讨论】观察原电池装置图，对锌片上产生气泡的其他原因进行思考和讨论，并给出猜想：锌和稀硫酸直接接触反应【听讲】听老师讲解【思考、回答】思考老师问题，结合化学能与热能转化的知识得出这种方式会放热，不利于化学能到电能的转化【实验】在教师引导下组装原电池，并思考选择使用温度计对猜想进行验证【思考、总结】在教师引导下，对产生气泡原对必修阶段的相关内容进行回顾通过对实验现象的观察分析，结合所学知识充分思考通过引导思考，让学生自己发现简单原电池所存在的不足通过由学生自己设计实验对猜想进行验证，不仅使学生学到了知识，更掌握了获取知识的方法引导学生进行简单小原电池教学设计5别总结铜片上和锌片上产生气泡的原因【引导探究】引导学生对如何改进原电池装置，提高化学能到电能的转化效率。并在学生得出相关结论后，引出盐桥的概念。【讲授】在学生讨论探究的基础上，对使用盐桥的目的进行讲述：1、避免电极材料与电解质直接接触反应2、沟通内电路【实验】由同学上讲台担任老师助手，对盐桥是否能实现所提出的目的进行验证因进行小结，并得出哪些使得化学能转化为电能，哪些转化为了热能【探究】就教师提出的问题进行讨论探究，得出相关想法：有杂质：使用较纯的锌片直接接触：不直接接触，分开装溶液【听讲】认真听老师讲解【观察、思考】仔细观察实验现象，验证之前的猜想结，为后续学习做铺垫通过探究，让学生体会获取知识的快乐，同时引出本节课重点内容由实验来验证讲授内容，让学生更容易理解，也更能留下印象原电池教学设计6环节3分析盐桥【讲授】介绍盐桥的构成：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶盐桥的工作原理：1、使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子顺利地不断从Zn极流向Cu极。2、可避免负极与电解质溶液直接发生反应，使导线上的电子转移数目与实际反应失电子的数目一致。【听讲、思考】通过听老师讲解，分析得出含盐桥原电池的构成：1、两个半电池（一般为不同的两个电极和电解质溶液）2、盐桥（通常为含有KCl饱和溶液的琼脂）3、用导线相连组成闭合回路同时形成原理的概念图：通过讲解的方式教授给学生本节课的重点和难点知识，而学生在学习时也不是一味地死记，通过与老师的言语互动自己得出部分结论，加深学习的印象和效果环节4电极判断及电极反应方程式的书写【练习】教师给出一些简单的原电池装置，由学生判断正负极并写出电极反应方程式【实验】用金属镁和金属铝作为电极，分别用稀硫酸和氢氧化钠溶液作为电解质溶液，观察实验现象，提醒学生注意电流表偏转方向【讲授】在实验的基础上，介绍判断原电池正负极的正确标准：失去电子发生氧化反应的一极是负极，得到电子发生还原反应的一极是正极。【完成练习】根据必修2时所学完成练习，回忆判断依据：较活泼的金属作为负极，较不活泼的非金属或石墨作为正极【观察、思考、分析】观察实验，发现电流表偏转方向不同，并分析得到电子转移方向不同，两个原电池装置中正负极发生了变化【听讲、练习】认真听讲，并练习掌握电极反应方程式的书写：先根据电极材料、电解质溶液及反应现象，再确定正负极，然后写电极反应式。在确保正负复习已有知识，为学习新的知识作铺垫通过实验引出与学生原有知识积累的矛盾，引发学生思考对已有知识进行改善完备，并加以练习巩固原电池教学设计7极转移电子数目相同的前提下，将正负电极反应式相加既得总反应式。环节5归纳总结【练习】教师给出适量的随堂练习题【引导】给出本节课重点内容提纲，并引导学生对本节课所学知识进行小结【完成练习】完成练习题，对所学知识的掌握情况进行检测【讨论、总结】在教师引导下，通过相互交流讨论，对本节课知识进行整理归纳对知识进行回顾，加深对相关知识点的理解、认识八、随堂练习及课后作业随堂练习：1、美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，其结构如右图所示。两个电极均由多孔碳制成，通入的气体在空隙中逸出，并在电极表面放电。（1）a是__极，b是__极，电极反应式分别为_____________和_____________。（2）若将KOH溶液改为H2SO4电极反应式分别为_____________和_____________。2、A、B、C、D四种金属，将A和B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。将A、D分别放入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。将Cu浸入B的盐溶液中无明显变化，如果把Cu浸入C的盐溶液中，有金属C析出。其活动顺序为：（）A、DCABB、DABCC、DBACD、BADC3、如下图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中心滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是（）A、铁圈和银圈左右摇摆不定B、保持平衡状态不变C、铁圈向下倾斜D、银圈向下倾斜课后作业：1、完成书本本节的相关习题；原电池教学设计82、查找资料，寻找生活