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第一节原电池教案
教学目标
教学目标:
(1)通过复习回顾,认识原电池的组成条件,建立原电池装置的认识模型。
(2)通过从单液原电池到双液原电池的学习认识盐桥、离子交换膜的作用,掌握原电池的工作原理、能准确判断离子移动方向,正确书写电极反应式,能设计原电池。
(3)通过原电池装置优化探究过程,感受原电池的价值,了解化学在生产生活中的应用,培养可持续发展的意识,增强社会责任感,
评价目标:
(1)通过复习回顾和新课讲授,诊断并发展学生对原电池的组成条件及其工作原理(经验水平、概念原理水平)。
(2)通过分析单液原电池的弊端并提出改进措施,诊断并发展学生对原电池的认识进阶(宏观水平、微观水平、内涵水平)
(3)通过对原电池装置优化探究过程,诊断并发展学生的认识思路结构化水平(视角水平、内涵水平)和学生对化学价值的认识水平(学科和社会价值视角)。通过对学生实验操作的评价,诊断并发展学生实验操作水平。
教学重难点
教学重点:原电池的原理及相关应用
教学难点:以原电池原理来设计更好的原电池
教学过程
1.新课导入
【创设情境】播放“美国特斯拉电动跑车”视频
介绍风靡全球的特斯拉电动跑车的优良性能,与其电池的性能是离不开的。
导入我们的课程类型是试验探究课,今天我们要一起来学习“原电池实验的高效化与微型化创新改进”
2.新课讲授概念建构
1.原电池的概念
教学目标:
(1)通过复习回顾,认识原电池的组成条件,建立原电池装置的认识模型。
评价目标:
(1)通过复习回顾和新课讲授,诊断并发展学生对原电池的组成条件及其工作原理(经验水平、概念原理水平)。
【回顾概念】原电池是将化学能转化为电能的装置。
【设疑】我们知道,将锌片、铜片置于硫酸铜溶液中并以导线连接起来组成原电池。可以获得电流,然而这种原电池中氧化反应与还原反应并没有完全隔开,我们如何进行改进呢?
【实验】教师演示实验4-1,学生试观察现象。
【回答】
实验装置
装置一
装置二
实验现象
电流表
指针偏转
指针偏转;取出盐桥,电流表的指针回到零点
电极变化
锌片逐渐溶解,铜片上有红色固体生成
①左边烧杯中的锌片逐渐溶解,右边烧杯中的铜片上有红色固体析出
②取出盐桥,铜片上不再有固体析出,锌片上也不再溶解
电流变化
一段时间后,电流会逐渐衰弱
产生的电流持续、稳定
?
3、实验探究
【思考与交流】?1.盐桥的作用是什么?2.为什么装置一电流逐渐衰弱,装置二电流持续、稳定?
【讲解】带着问题,我们一起来分析原电池的工作原理。在盐桥存在时,在ZnSO4溶液中,锌片逐渐溶解,即Zn被氧化,Zn失去电子,生成Zn2+进入溶液。Zn失去的电子,经导线流向铜片,CuSO4溶液中的Cu2+从铜片上得到电子,被还原为金属铜并沉积在铜片上。随着反应的进行,左边烧杯溶液中c(Zn2+)增大,右边烧杯溶液中c(Cu2+)减小。盐桥中的Cl-移向ZnSO4溶液,K+移向CuSO4溶液,使左、右烧杯中的溶液均保持电中性,氧化还原反应得以持续进行,从而原电池不断地产生电流。
【思考】试分析取出盐桥后电流表的指针回到零点的原因。
【回答】取出盐桥后,由于锌原子失去电子成为Zn2+进入溶液,使ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电;同时Cu2+得到电子成为铜并沉积在铜片上,使CuSO4溶液因SO42-相对较多而带负电。这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片,造成电流表指针不发生指针偏转的现象。
【总结】盐桥的作用:盐桥在原电池中起导电作用,使整个装置形成闭合回路,盐桥导电利用的是阴、阳离子的定向移动,使电解质溶液保持电中性,从而使原电池能相对持续、稳定地产生电流。
思考:同学们思考一下,双液原电池的有什么缺点?我们可以如何改进?
4、继续探究,再上高新
教学目标:
(2)通过从单液原电池到双液原电池的学习认识盐桥、离子交换膜的作用,掌握原电池的工作原理、能准确判断离子移动方向,正确书写电极反应式,能设计原电池。
评价目标:
(2)通过分析单液原电池的弊端并提出改进措施,诊断并发展学生对原电池的认识进阶(宏观水平、微观水平、内涵水平)
【实验探究一】:比较单双液原电池优缺点
单液原电池虽然电流大,但是不稳定,有很大的能耗;双液原电池虽然电流稳定,但是电流又比较小,效率不高。
【思考与交流】为什么双液原电池的电流如此小?如何改进出更高效的原电池呢?
分组讨论:提出各种可能性
提示:请同学们思考,离子在两种电池的电解质溶液中的运动有何不同?
展示:单液原电池和双液原电池微观粒子运动图像
基于以上分析,同学们再讨论得出结论:盐桥的加入,使得离子通道变得又长又窄。
继续提问:那我们如何改进新的装置,能够使得电池更高效。
通过观察提示图片分析:
展示图片:三峡大坝的图片,可以U型管变为直线型盐桥
改进方案:
【实验探究二】提醒
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