資源簡介

《原電池》教學(xué)設(shè)計(jì)
———尋求穩(wěn)定高效的化學(xué)電源
教學(xué)與評(píng)價(jià)目標(biāo)
㈠教學(xué)目標(biāo)
1.以鋅銅原電池為例，從宏觀和微觀的角度，分析理解原電池的工作原理，能正確判斷原電池的正極和負(fù)極，會(huì)書寫其電極反應(yīng)式。
2.通過實(shí)驗(yàn)證據(jù)發(fā)現(xiàn)真實(shí)問題，進(jìn)一步思考解決問題，完善原電池思維模型；培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的關(guān)鍵能力，提高學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的核心素養(yǎng)。
3. 探究雙液原電池的原理，了解科學(xué)探究的步驟，提高科學(xué)探究的能力。掌握構(gòu)建原電池模型的方法，建立守恒觀念。
4.了解化學(xué)在生產(chǎn)生活和科技領(lǐng)域的應(yīng)用，感受化學(xué)學(xué)科的價(jià)值與美麗，強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任感。
㈡評(píng)價(jià)目標(biāo)
1.能識(shí)別化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式，能解釋化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)；
2.能分析、解釋原電池的工作原理，能設(shè)計(jì)簡單的原電池；
3.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)電極反應(yīng)、電極材料、離子導(dǎo)體、電子導(dǎo)體是電池構(gòu)成的基本要素
教學(xué)重難點(diǎn)
⑴重點(diǎn)：原電池的工作原理；電極反應(yīng)的分析和表征
⑵難點(diǎn)：鹽橋和離子交換膜的作用；原電池思維模型的建構(gòu)
教學(xué)過程
創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入課題
【情境】石墨烯手機(jī)充電 5 秒鐘，可以使用一周；石墨烯新能源汽車，充電 10 分鐘，可以續(xù)航 1000 公里。
【問】該電池為何能有如此長的待機(jī)時(shí)間和如此大的續(xù)航能力呢？
………….引入本節(jié)課題。
【設(shè)計(jì)意圖】激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生觀察生活中的現(xiàn)象并積極思考。
環(huán)節(jié)一、探究單液原電池
(
Cu
Zn
A
)任務(wù)一：用銅片、鋅片，CuSO4溶液設(shè)計(jì)原電池
【思考】 1.判斷電路中電子的流向，陰陽離子的流向
2.判斷正負(fù)極，書寫電極反應(yīng)方程式
3.預(yù)測能觀察到的現(xiàn)象
任務(wù)二：實(shí)驗(yàn)探究，驗(yàn)證預(yù)測
【演示實(shí)驗(yàn)1】讓學(xué)生觀察負(fù)極現(xiàn)象及電流的變化
【演示實(shí)驗(yàn)2】利用數(shù)字化手持技術(shù)探究電流變化及溫度變化
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】①電流表指針偏轉(zhuǎn)。②鋅片和銅片上均有紅色固體生成。
③溶液溫度升高。 ④一段時(shí)間后，電流會(huì)逐漸減小。
【問題1】為什么鋅片表面附著紅色固體？
【問題2】從能量轉(zhuǎn)化角度思考，電流衰減的原因？
單液原電池的缺點(diǎn)：
①鋅與CuSO4溶液直接接觸，發(fā)生置換反應(yīng)，導(dǎo)致部分化學(xué)能轉(zhuǎn)為熱能，造成能量損耗。
②工作時(shí)，鋅片上也有銅析出，原電池的電動(dòng)勢很快降低，電壓不穩(wěn)定
【問題3】怎樣改進(jìn)原電池裝置，獲得穩(wěn)定的電流？
改進(jìn)方法：①將鋅與硫酸銅溶液分開②加一個(gè)合適的“橋梁”溝通兩種電解質(zhì)溶液
環(huán)節(jié)二、探究雙液原電池
任務(wù)一：認(rèn)識(shí)鹽橋
1.鹽橋：通常是將浸泡了飽和KCl溶液的瓊膠裝在U型管中。
特點(diǎn)：
①.鹽橋中的K+、Cl-可以自由移動(dòng)
②.瓊膠起到固定作用，防止KCl溶液直接流出來。
③.離子只出不進(jìn)。
任務(wù)二：雙液原電池的工作原理
【問題1】鹽橋中的離子運(yùn)動(dòng)方向是怎樣的？
K+向正極移動(dòng)，Cl-向負(fù)極移動(dòng)
【問題2】鹽橋的作用？
①溝通內(nèi)電路，形成閉合回路
②平衡兩側(cè)的電荷，使溶液保持電中性；
③避免電極與電解質(zhì)溶液的直接接觸，放電更持久。
【練習(xí)評(píng)價(jià)】依據(jù)氧化還原反應(yīng)：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。
請(qǐng)回答下列問題：
(1)電極X的材料是___，
電解質(zhì)溶液Y是_____________。
(2)銀電極的電極反應(yīng)式是____________________；
X電極的電極反應(yīng)式是________________。
(3)外電路中的電子是從___________極流向___________極。
(4)該原電池的正極是____，還可以選用____________等材料。
【任務(wù)三】利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究雙液銅鋅原電池工作效率
雙液原電池 優(yōu)點(diǎn)：電流穩(wěn)定 不足：電流小
【問題3】雙液原電池電流弱的原因是什么？
引入鹽橋后內(nèi)阻變大
【問題4】能否用一張薄薄的隔膜代替鹽橋呢？？
環(huán)節(jié)三 隔膜原電池
【任務(wù)一】認(rèn)識(shí)隔膜
1.隔膜：將電池的正負(fù)極材料隔開，防止兩極接觸發(fā)生短路
（不同的膜形成不同的離子通道）。
2.常見的三種離子交換膜
①陽離子交換膜：只允許陽 離子通過
②陰離子交換膜：只允許陰離子通過
③質(zhì) 子 交 換 膜：只允許H+通過
【任務(wù)二】初步認(rèn)識(shí)隔膜電池

展開更多......

收起↑