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1、选修4 原电池 第一课时 项目式教学设计湛江市坡头区第一中学 蔡行雯一、教材分析高二选修4中双液原电池的教学，是在高一单液原电池的基础上，深化学生对原电池构成及工作原理的认识，理解盐桥的作用，为后续学习化学电源做好铺垫。通过分析原电池的工作原理，教师可引导学生形成一种微粒观，再结合实验探究和实验创新，培养学生“宏观辨识与微观探析”、“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养。二、学情分析学生已经掌握了单液原电池的构成条件和实验操作，并对原电池的工作原理有了初步的理解，但对盐桥和离子交换膜的原理和作用、对双液原电池中氧化剂和还原剂不接触依然能发生反应存在认知障碍。如何利用学生已经具备的实验设计和探
2、究能力，帮助学生突破认知瓶颈，是这节课教学设计要解决的重要问题。三、教学目标：1、知识与技能：深化认识原电池的构成和原理；理解盐桥和离子交换膜的作用;能根据氧化还原反应设计双液原电池。2、过程与方法：提高学生的实验探究、分析问题的能力。3、情感态度价值观：培养学生“宏观辨识与微观探析”、“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养。四、教学重点：原电池的构成、盐桥的作用。五、教学难点：盐桥和离子交换膜的作用、双液原电池的设计。六、教学过程【引入】水果电池与电池图片：高一我们做过的水果电池，其原理与常见电池一致，都是原电池。是否制作电池如同做水果电池一样简单，没有其他技术含量了？环节一：回顾、发现问
3、题【学生活动：】请画出锌铜稀硫酸原电池的装置图、标明微粒移动方向，并填写实验现象：灵敏电流表指针_，铜片上_，且反应速率比锌直接与稀硫酸反应更_。写出电极方程式：正极_；负极_。【学生分组实验】单液锌铜稀硫酸原电池师：请大家分组实验，看看实验现象是否完全如此，有没有让你困惑的现象？生：锌片上有大量气泡产生，相比而言铜片上产生的气泡很少师：为什么铜片上和锌片上都有气泡产生？生：锌失去的电子经导线移动到铜片上，遇H+，生成氢气。锌片与稀硫酸接触，锌失去的电子在锌片上也能接触到H+，也能生成氢气。师：锌片失去的电子是否都对形成导线上的电流做出了贡献？生：没有。师：所以，用这种原电池装置制成电池，有什
4、么缺点？生：电路耗损大，效率低。环节二：探究双液原电池的组成和盐桥【过渡】师：如何避免锌片上产生气泡呢？生：锌片与稀硫酸不接触。【讨论】师：将锌取出烧杯可以吗？生：不可，无闭合回路师：断路的部分是外电路还是内电路？生：内电路。师：所以应该用导线还是电解质溶液将这处断路连接起来？生：电解质溶液。【学生分组实验】师：如何连接？哪位同学来说说你的设想？生：向U型管两侧分别注入NaCl溶液、稀硫酸，让锌插入NaCl溶液。师：按照你们的设想，自己动手试一试。生：溶液快速混合，没有起到隔离的效果。师：能隔绝溶液的装置应当是什么状态的？生：固态。师：该固体还要在内电路中导电，应该具有怎样的性质？生：可吸有电
5、解质溶液。【学生分组实验】师：提供的物质中有哪些符合要求，请选择一种，进行实验。生1：灵敏电流表指针发生偏转，且锌片上没有气泡产生。生2：用干燥的滤纸连接两杯溶液，灵敏电流表指针未偏转，当滤纸全部浸透电解质溶液后，灵敏电流表指针发生偏转。师：这一现象说明了什么？生2：其中起导电作用的仍然是电解质溶液，固体则是隔绝反应物的作用。师：因为这种原电池装置有两杯溶液，故称为双液原电池。中间起导电和隔绝作用的装置称为“盐桥”。【阅读】琼脂盐桥材料琼脂为细胞壁的组成成分，琼脂不溶于冷水，能吸收相当本身体积20倍的水。易溶于沸水，稀释液在42（108 ）仍保持液状，但在37凝成紧密的胶冻，是配制固体培养基的
6、最好凝固剂，可以通过添加琼脂作为凝固剂来将液体培养基转化为固体培养基，具有凝固性，稳定性。琼脂与高浓度电解质溶液共热后冷凝而成的胶冻，其所含电解质电离形成的离子在胶冻内可自由移动，一定条件下可定向移动。思考：用琼脂和高浓度电解质溶液形成的胶冻是否可以为盐桥？其中起导电作用的是什么？琼脂凝胶起到了什么作用？生：起导电作用的是电解质电离出的离子，琼脂凝胶可隔绝两溶液，进而起到隔绝反应物的作用。【学生分组实验】琼脂盐桥的双液原电池。师：你认为盐桥有哪些作用？生：导电、隔绝反应物。师：双液原电池有哪些优点？生：减少电路耗损，提高效率。师：反应物锌与稀硫酸完全不接触，是否违背了碰撞理论？生：没有，因为电
7、子经导线与H+依然是可接触发生碰撞的。环节三：认知“离子交换膜”【过渡】师：现在锌片上没有气体生成了，大量气泡是否就出现在铜片上呢？生：铜片上气泡产生速率更慢了，几乎都看不到气泡。【学生分组实验】师：请按下图进行实验，与上一个实验的现象对比。生：灵敏电流表指针发生偏转，铜片上可看到气泡生成。师：你认为现象差异的原因是什么？生：盐桥越短、截面越大，内阻小，电流大。【学生分组实验】师：为进一步验证猜想，请利用烧杯中含KCl的琼脂凝胶设计实验装置，使铜片上气泡产生的速率更快。生：，铜片上有大量气泡产生。【讨论】师：生活中常见电池里，通常采用离子交换膜，你认为离子交换膜的作用是什么？使用离子交换膜有哪
8、些优点呢？生：离子交换膜起到了盐桥的作用，而且更宽更薄，电池效率高。【课堂小结】思维导图【练习】请利用“2Fe3+ + 2I = 2Fe2+ + 2I2”反应设计原电池。【作业】查找你感兴趣的常见电池中离子交换膜的相关资料。六、教学反思谁动了我的气泡项目式教学设计，以解决实验中“气泡”的异常现象为主线，以提高电池效率为项目探究目的，将知识探究、能力培养与“有实际生产意义”的项目研究熔合在一起。我认为，课堂实验不一定要“高大上”，关键是要有助于学生探究知识、提高技能。利用学生设计的各种简易的、不完善的、甚至是错误的装置，反而让学生突破了认知难点，训练了学生解决问题的思维方式和研究方法。教师并不是让学生用一个已经改进好的实验去验证知识，而是引导学生发现原实验的不足，自己尝试改良，经历多次失败和反复修正，不断完善，体验科学探究的真实过程，培养了学生“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养。而且也让学生明白了，任何装置的创新，并不是为了“新”而“创”，“应用”才是科学家和我们，发现和研究问题的最终目的。
