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视频标签：原电池实验,高效化与微型化,创新改进
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视频课题：高中化学人教版选修4化学反应原理第四章第一节《原电池实验的高效化与微型化创新改进》
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高中化学人教版选修4化学反应原理第四章第一节《原电池实验的高效化与微型化创新改进》
《原电池实验的高效化与微型化创新改进》教学设计
一、教材分析
本节内容选自高中化学人教版选4《化学反应原理》的第四章第一节原电池的实验内容。以化学必修2第二章第二节“化学能与电能”为基础，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统介绍原电池的组成和工作原理，为电解池学习做铺垫,在原有知识基础上起到一个承前启后的作用，它是电化学学习的基础内容也是核心内容，在生活中占有重要地位。学习本节内容，既可以加深对氧化还原理论的理解，又加深学生对电化学反应所遵循规律的了解；本节设计了一些创新实验和科学探究活动，结合DIS数字化传感系统，与信息技术有效结合，有利于学生增强探索化学反应原理的兴趣。
二、学情分析
学生已掌握氧化还原反应理论、金属活动性顺序以及物理学中的电学知识；初步了解单液原电池和盐桥原电池的优缺点。具备设计简单化学实验方案的能力，但创新思维还不成熟，缺乏多角度的综合分析能力。
三、 设计思路
在学生理解原电池概念和构造的基础上，让学生动手实验检验自己学过的知识。引导学生通过对改进原电池盐桥为主线，结合原电池电流稳定性和电流大小、药品用量三个方面，进行实验探究，在问题驱动引导下，步步探究深入思考，养成学生“发现问题→分析问题→提出假设→实验验证”基本的科学素养，并结合DIS数字传感技术，以实验事实为依据，让数据来说话，重视信息技术在课堂中的应用，切实提高了课堂的有效性，潜移默化中使学生完成概念建构，培养了学生的实事求是、严谨治学的科学态度。
四、教学目标
1、知识与技能：
①使学生理解原电池的化学原理，能初步设计简单的原电池； ②掌握形成原电池的基本条件，并能将理论应用于实际；
2、过程与方法：利用问题驱动科学方法探究实验创新设计改进方案；通过实验不断总结、发现、归纳知识的要点，培养学生的思维能力和创造能力。
3、情感态度与价值观：通过实验探究和问题讨论，陪养学生的团队协作精
神及创新、求实的科学态度，激发学生的研究兴趣，培养积极探索和精益求精的科学态度。
重点：进一步了解原电池工作原理；
难点：原电池微型化高效化创新实验方案的选择与评价； 四、教学环境与准备
教学环境：教室多媒体教学系统、投影仪，学习网站，案例素材等。 多媒体设备：多媒体电脑，电子白板，高拍仪等
实验仪器：每组DIS数字传感系统，导线两根，烧杯若干，铜电极，锌电极，
滤纸，镊子，阳离子交换膜、塑料薄膜、石英钟表
化学药品：硫酸铜溶液、硫酸锌溶液、饱和氯化钾溶液
五、 教学过程
教学 环节
教师活动 学生活动 设计意图 学情调查情境导入
播放“美国特斯拉电动跑车”视频
观看、 思考
学生在视频中收到
极大的视觉冲击，思考电动跑车这么优良的性能，和它的原电池是息息相关的，大大激发学生的学习热情，带着高涨的学习兴趣进入
问题探究 根据反应：Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu，设计单液原电池和盐桥原电池两种原电池。
（1）选择怎样的正负极材料以及电解质溶液？画出装置简图
（2）写出电极反应式，试分析工作原理
小组交流讨论后，写出电极反应式，学生代表回答问题
调动学生对原电池相
关知识的回顾。
从守恒观、能量观角度分析原电池的原理
分组 实验 实验探究一：比较单双液原电池的优缺点 （学生分组实验，教师巡视指导）
1、并根据学案的表格，记录所观察到的实验现象。
2、根据学生所得到的实验数据，总结单双液原电池的优缺点。
预测实验现象，观
察并记录
实验现
象，总结
出单双液原电池优缺点
通过实验探究活动，让学生体验实验探究的基本过程，认识实验在化学研究和化学学习中的重要作用。
问题展示 合作探究
问题2：从微观角度分析，单双液原电池的外电路中电子移动方向和内电路中阴阳离子的移动方向 通过质疑、反问，引导学生发现真正的原因，并将解释投影以引出下面问题。
问题3：双液原电池电流小的原因是什么？
如何进行改进呢？
小组交流
讨论，对
问题展开
分析
小组代表针对问题的可能原因发言
学生想到的解决方法：将盐桥加宽变短
思维建模：氧化剂和还原剂不直接接触，也能够发生氧化还原的反应。
完善原电池构成条件的知识，突破思维局限性。
培养学生的团队意识和合作精神，让学生体会团队合作的智慧以及解决问题的高效率。
过渡
设疑
问题4：如何改进实验得到高效化的原电池？ 引导：
1、展示图片大坝拦截水的图片，可以
U形管盐桥变为直线型盐桥
2、创新方案1：
（1）用培养皿代替烧杯；
（2）条状凝胶柱代替U型管盐桥；
小组交流讨论 提出各种方案
承前启后，通过步步设疑，深入探究，让学生产生疑问，从而引起学生的思考。培养学生分析问题，并用实验解决问题的能力 实验探究二：双液原电池高效化创新改进
1、 多媒体展示微课视频：培养皿原电池探究实验 2、 对比U形管盐桥原电池，
培养皿原电池的优缺点是什么？（从电流大小、稳定性、药品用量三个方面思考，并填写学案表格）
学生观看
并思考
学生通过对比两组电
池，发散思维，为后面
创新改进打下基础
过渡 设疑 问题5：培养皿原电池电流增大数倍，药品用量大，能否设计更微型化的原电池？ 引导：
1、滤纸既可以吸收大量溶液，作为反应池； 2、创新方案2：
（1）滤纸条作为反应池；
（2）蘸有饱和KCl溶液滤纸当做盐桥；
学生议论
纷纷，讨
论得出创
新方案2
滤纸让学生们脑洞大
开，开拓思维，增强学
生创新能力
实验 探究
实验探究三：双液原电池微型化创新改进 1、 请各小组根据桌上提供的器材，设计一个能提供持续、稳定电流的滤纸微型化原电池。
2、 根据实验现象，总结出滤纸微型化原电池的优缺点。（从电流大小、稳定性、药品用量三个方面思考，并填写学案表格）
各小组按照各自提出的方案，分组实验
学生自己设计，能达到自己动手做实验的能力，并能自己自主探究和学习，增强学生的自主学习的能动性。
过渡 设疑
问题6：微型化原电池要品用量大大降低但 电流又降低了，能否设计出既高效又微型化的原电池？
引导：
1、展示课本74页《化学电源》中，纽扣式锌银电池截面纽扣式银锌电池图片。同学们观察到两电极中间为浸了KOH溶液的隔板，因此纽扣电池体积虽小能量却很大！ 2、创新方案3：
（1）中间为隔膜，两边为铜锌电极，隔膜与电极间为电解质溶液。
（2）隔膜可以采用以下三种材料：阳离子交换膜、蘸有饱和氯化钾溶液的滤纸、塑料薄膜，并分组实验探究。
学生议论纷纷，讨论得出创新方案3，将原电池改进为夹心式的原电池，中间可以采用阳离子交换膜
理论联系实际，用纽扣电池引导同学们思考将中间的盐桥改进为阳离子交换膜，既缩短了盐桥的距离，又增大了截面积，减小原电池内阻，增大电流。 一是将课堂化学实验微型化改进。试剂用量少，可多次重复使用，符合绿色化学理念； 二是借助数字化实验系统，让实验数据来说话。
合作 学习 成果 汇报
实验探究四：原电池高效化微型化创新再改进
1、 各小组根据创新方案三，按照步骤探究实验：夹心式原电池创新改进。并分组探讨，中间隔膜为阳离子交换膜、蘸有饱和KCl溶液的滤纸、塑料薄膜的实验现象（从电流大小、稳定性、药品用量三个方面思考，并填写学案表格）。 2、学生小组谈论，代表发言每个小组的实验现象及结果
3、微观角度原因探究：夹心式原电池中中间隔膜采取不同材料，微观粒子是如何运动的？
引导：
内电路中阳离子交换膜仅可以透过阳离子、蘸有饱和KCl溶液的滤纸可以透过任何离子、塑料薄膜不能透过任何离子
小组内交流讨论后，小组代表汇报实验情况
小组交流讨论，小组代表回答问题
培养学生的团队意识和合作精神。
通过上面的实验探究，学生对原电池的构造及运行有进一步的了解，在此基础上，落实本节课的知识性教学目标，理解膜电池的工作原理，为生活中的电化学和高考电化学知识打下基础
知识
梳理 归纳总结
1、 原电池改进思路是什么？ 2、 本节课改进的主线是什么？
3、阳离子交换膜原电池主要有哪些优点？ 思考、答
题
通过对本节课探究实验的反思归纳，引导同学们思考改进后的原
电池的的优点，联系生
活实际，理论联系实
际，明白科学探究的意义，增强求是创新精
神。
学以致用 角色
提升
问题：根据上述实验结论，利用所提供的材料，组装”完美”的电池，使石英表工作？
引导：
1、 有同学直接把改进后的电池，石英表没
用转动起来？ 2、 引导可以从串联、增大截面积等方面思
考
通过本节课的学习，同学们已经学会“提出问题、解决问题”的方法和思想，进一步引导：般阳中学的下一届科技节，你能够创
学生小组讨论，思考、交流讨论，同学们根据本节课的思考，踊跃参加，解决问题。
通过学生们的努力，石英表终于转动起来了，学习正确的科技观念可以指导我们的生活和学习，培养“学以致用”的学习观。
深刻体会出化学的美，化学的魅，“化学就在身边”的情感态度.
作出属于你自己的小发明，小创造？期待大家的精彩表现！
归纳总结
1、 生活中的膜电池
改进后膜电池就是生活中常见电池的最基本模型（包括正极、负极、隔膜、电解质，在加漂亮的外壳）
请举例我们生活中常见的电池。
2、 高考中的膜电池
膜电池也是我们高考中的热点与难点
3、通过本节课，你收获了什么？
同学们举出很多生活中的电池：电动车锂离子电池、手机电池、电脑电池等等；
通过类比归纳，构建模型，用实验数据来说话，提高学生科学探究精神。
让学生体验科学，得出“科学只有不断探索，科技才会更加进步！让我们的生活才更加美好”的科学道理！
达 标 检 测 巩 固 提 高
A级
1.原电池中发生的反应一定是（ ） A．化合反应 B.置换反应
C．非氧化还原反应D.氧化还原反应
2.下列各变化中属于原电池反应的是（ ）
A、在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B、镀锌铁表面有划损时，仍然能阻止铁被氧化
C、红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层
D、浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜3.如图所示的装置中，在产生电流时，以下说法不正确的是（ ） A．Fe是负极，C是正极 B．负极反应式为：Fe－3e－= Fe3＋
C．内电路中阴离子移向FeCl2溶液 D．电流由石墨电极流向Fe电极
4.铜锌原电池（右图）工作时，下列叙述正确的是（ ）
A．正极反应为：Zn－2e－= Zn2＋ B．电池反应为：Zn＋Cu2＋= Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电子从正极流向负极
限时答题
根据题目难易分类设计习题，限时训练，当堂检测学生的课堂效果，根据反馈情况再有选择的布置作业D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
B级
依据氧化还原反应：
2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池，如图所示。 请回答下列问题：
(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________。 (2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为
____________________________；X电极上发生的电极反应为
____________________________。
(3)外电路中的电子是从________极流向______极。 C级
2.[2014·新课标全国卷Ⅰ，27(4)]H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：
(1)写出阳极的电极反应式：____________________________________。 (2)分析产品室可得到H3PO2的原因：____________________________________。 (3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。
课后 限时答题
课后 限时答题
巩固对重难点的理解；
巩固对重难点的理解；
其缺点是产品中混有____________杂质。该杂质产生的原因是___________________。
课堂
风采
小组评价
根据本节课中的小组得分，评出本节课
的冠军、亚军、季军小组，并给予掌声鼓励
和水果鼓励！
通过评价，帮助学生正
确地认识自己的态度、能力、知识等方面的成就和问题，增强自尊心与自信心，改进学习方法，提高学习质量。
新课链接预习指导
化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，小到手表、单放机、儿童玩具，大到航空航天、卫星通讯，几乎无处不在。在日常生活和学习中，你用过哪些电池？你知道哪些是一次电池、二次电池和燃料电池吗？让我们一起走进“电池大PK”
---《化学电源》这节课，一起探索其中的奥秘吧？
重难点问题聚焦:
1、认识一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其应用。
2、掌握电极反应和原电池总反应方程式的书写。
分发预学
案
完成教学环节，查缺补漏，巩固提高。 指出下节课的重难点问题，为学生的预习做出明确的指导。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
