資源簡介

《設計原電池 化學電源》教學設計
一、教材分析
“化學能與電能”是高中化學必修課程中化學反應規律的內容，與元素化合物的知識相比，“化學能與電能”概念的建構過程具有豐富的化學學科核心素養的發展價值，是高中一年級全體學生都要重點學習的內容。該內容可以安排2課時。第1課時的教學重點是：理解氧化還原反應與原電池原理之間的關系，了解原電池的形成條件，分析簡單原電池的工作原理；第2課時設計原電池與常見的化學電源。
新課標的內容要求：知道化學反應可以實現化學能與其他能量形式的轉化，以原電池為例認識化學能可以轉化為電能，從氧化還原反應的角度初步認識原電池的工作原理。學業要求：能舉出化學能轉化為電能的實例，能辨識簡單原電池的構成要素，并能分析簡單原電池的工作原理。因此，該節內容重點是要讓學生體驗作為不同角色的工作者，思考問題的不同角度，在不斷解決問題的過程中，建構理論知識，增強實際分析、解決問題的能力和創新精神。
二、學情分析
初中化學已經從燃燒的角度初步學習了“化學與能源”的一些知識，《化學能與電能》的第一課時學習了原電池的概念、原理、組成原電池的條件。由于學生之前沒有電化學的基礎，理解原電池原理有一定的難度。所以本課時設計：通過簡單原電池裝置的設計，增強學生的創新精神；然后了解生活中的各種化學電源的原理，電極材料，電子流向等，既增強了學生的分析、綜合、應變能力，同時又促進了對原電池原理的進一步理解。
素養目標
【教學目標】
1.會設計簡單的原電池。
2.知道干電池、充電電池、燃料電池等化學電源的特點。
3.掌握構成電池的要素，了解不同電極材料對電池性能的影響。
【評價目標】
1、科學探究：認識構成原電池的條件及其原理，判斷原電池的正負極。
2、創新意識：利用原電池原理能設計原電池。
3、宏觀辨識與微觀探析：會分析物質化學變化中的能量變化與物質微觀結構的關系。
四、教學重點、難點
1．教學重點：簡易原電池裝置的設計
2．教學難點：簡易原電池裝置的設計
五、教學方法
情境引入法、任務驅動法、實驗探究法、歸納總結法、查閱資料法
六、教學設計思路
化學電源與學生的生活息息相關，通過換位思考，讓學生擔任不同的角色，導出生活中同學們熟悉的各種電池的發展過程，增強學生的創新精神；然后依次的分析，各種化學電源的原理，電極材料，電子流向，電池的缺陷，既增強了學生的分析，綜合，應變能力，同時又促進了對原電池原理的進一步理解。
七、教學流程
問題導入-水果電池思考-設計原電池-評價任務
問題引入-化學電源-評價任務
課堂小結-課堂練習
八、教學過程
環節 教師活動 學生活動
環節一： 設計原電池 [溫故知新]原電池的構成要素 思考、回答
[問題導入]近年來野外生存的真人秀節目在各大衛視頻繁播放。某節目中野外生存達人用一個檸檬、一排銅釘和一排鋅釘制作的水果電池用于野外生火。你是否也可以制作一個這樣的“超級檸檬電池”呢？請根據原電池的構成要素完成P37探究（小組實驗）： 閱讀課本P37探究，完成分組實驗
[提出問題]通過該探究，你得到了哪些啟示？（提示：可從水果的作用，電極材料的注意事項，不同材料做電極的效果等進行匯報） 思考、討論、分享
[評價任務] 1、2、3 完成評價任務
環節二： 化學電源 [引入問題]生活中使用的電池都有哪些？ 思考、討論
分別介紹一次電池、二次電池、發展中的燃料電池等 學習、思考、討論
[評價任務]4、5 完成評價任務
環節三： 課堂小結 原電池的工作原理 原電池電極類型判斷 整理筆記
板書設計
十、課堂測評
1．某興趣小組設計的簡易原電池裝置如圖所示。該電池工作時，下列說法正確的是
A．鋅片作正極
B．銅片上有氣泡產生
C．將電能轉化為化學能
D．電子由銅片經導線流向鋅片
2．幾位同學以相同大小的銅片和鋅片為電極研究水果電池，得到的實驗數據如下表所示:
該實驗的目的是探究水果種類和_____對水果電池電流大小的影響。
該實驗所用裝置中，負極的材料是____ ，該裝置將 轉化為電能。
能表明水果種類對電流大小有影響的實驗編號是___和 。
請你再提出一個可能影響水果電池電流大小的因素: 。
3．鐵及鐵的化合物應用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等。
(1) 寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：___________________。
(2) 若將(1)中的反應設計成原電池,請在方框內畫出原電池的裝置圖，標出正、負極，并寫出電極反應式。
正極反應式：____________________________________
負極反應式：____________________________________
4．下列說法正確的是
A．圖1所示裝置能將化學能轉化為電能
B．圖2所示反應為吸熱反應
C．鋅錳干電池中，鋅筒作正極
D．蓄電池充電時也發生了氧化還原反應
5．下列關于化學電池的說法不正確的是
A．一次電池內部的氧化還原反應無法逆向進行，如鋅錳干電池
B．鉛酸蓄電池屬于二次電池，充電時化學能轉化為電能
C．充電電池放電時所進行的氧化還原反應，在充電時可逆向進行
D．鋰離子電池和燃料電池都是高效、安全、環保的新型化學電池
【參考答案】
1．【答案】B
【解析】
A構成了原電池裝置，Zn做負極，A錯誤；
B電子經過外電路流到Cu片上，溶液中氫離子在Cu片上得電子變成氫氣，B正確；
C原電池裝置將化學能轉化為電能，C錯誤；
D電子由負極經過外電路流到正極，D錯誤。
2．【答案】(1)電極間距離 (2)鋅片；化學能 (3)2 、3 (4)電極材料、電極材料的橫截面積、電極插入水果的深度、同種水果的成熟程度、水果的個數等合理答案均可以。
【解析】
(1)、根據表格，可以知道研究內容除了種類還有電極之間的距離；
(2)、該裝置中，鋅比銅更活潑，鋅做負極，化學能轉化為電能；
(3)、為了測定水果種類對電流大小的影響，變量為水果，電極之間的距離應為不變量；
(4)、電極材料、電極材料的橫截面積、電極插入水果的深度、同種水果的成熟程度、水果的個數等合理答案均可以。
3．【答案】(1)2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+
(2) 2Fe3++2e-====2Fe2+　 Cu-2e-====Cu2+
【解析】
(1)、用FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板，表示的是銅與三氯化鐵的反應
(2)、將該反應設計為原電池，從反應可以得出失去電子的為金屬銅，因此應將Cu設置為電池的負極，正極材料選擇比Cu不活潑的金屬或者非金屬，例如碳棒，構成原電池裝置后，電子從Cu片經過外電路流到C棒上，負極反應為：Cu-2e-====Cu2+，溶液中的鐵離子到正極C棒上得到電子，化合價下降，得到產物亞鐵離子，正極反應為：2Fe3++2e-====2Fe2+
4．【答案】D
【解析】
A圖1裝置并未形成閉合回路，不是原電池裝置，錯誤；
B產物能量低于反應物，反應放熱，錯誤；
C鋅錳干電池，鋅做負極，錯誤；
D蓄電池充電時，仍然需要電子的移動和得失，為氧化還原反應，正確。
5．【答案】B
【解析】
A鋅錳干電池為一次電池，是不可逆電池，正確；
B蓄電池充電時，應為電能轉化為化學能，錯誤；
C充電電池放電后，充電電池反應將會逆向進行回到原來的物質，重復能自發放電的過程，正確；
D鋰離子電池和燃料電池都是高效、安全、環保的新型化學電池，正確。
（編寫：楊媛 修訂：陳漢 申定： ）
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