第三单元 金属的腐蚀与防护教案2

苏教版·选修4化学反应原理

《基于核心素养的双液原电池的模型构建》教学设计 福州二中

林黎

（一）指导思想与理论依据

深化认识和优化思维品质是选修教学的重要目标，这一目标的完成应基于学生已有的认识，这就是必修中建立起的相关知识系统。要创设实际问题情境，并在解决这一问题的过程中引导学生自主形成相应的程序和方法。

本节课的教学设计通过比较“原电池”这一内容在必修和选修课程中的不同，分析学生在必修课程中已经建立的认知框架，寻找学生的“最近发展区”，围绕有一定难度的实验探究活动，帮助学生在已有的知识基础上，对原电池原理和形成条件的认识得到逐层发展。

（二）教学背景分析

学习内容分析：在人教版教材必修2中已经重点介绍了铜锌原电池的工作原理和形成条件，并对实用电池进行了简单介绍。在选修4《化学反应原理》的专题四第一单元中重点通过双液电池模型的构建，发展对原电池原理和形成条件的认识。同时在第二节中应用深化发展的原电池原理和形成条件进一步理解实用电池、电化学腐蚀和防腐原理。作为《化学反应原理》模块的最后，承担着深入认识物质变化与能量变化的统一，理解原理对实际应用的指导价值，深化对氧化还原反应的理解和应用的功能。

从必修水平到选修水平，学生的知识和能力需要进行一次较大的跨越。在这一跨越过程中，合适的模型是学习和理解原电池原理的重要工具，选修教材中呈现的带盐桥的双液电池模型与必修阶段的锌铜单液模型承载的功能截然不同。如何寻找学生的“最近发展区”，完成跨越是在本节课教学中重点要解决的问题。

学生情况分析：

已有基础：对原电池原理有初步认识；具有一定的实验探究能力。

局限认识：氧化剂和还原剂只有接触才可能发生氧化还原反应。

发展方向：通过实验活动对原电池原理形成完整认识，提高解决问题的能力。

教学方式与教学手段说明：采用“实验探究—模型建构—理论分析”相结合的教学方式，学生通过实验活动，建构原电池模型，结合理论分析，不断深入认识原电池原理和形成条件，最终实现知识和能力上的跨越。

（三）本课教学目标设计

知识与技能：深入了解原电池的工作原理。通过三次理论分析使学生对原电池的形成条件产生更完整的认识。学会书写电极反应式和电池总反应。能根据反应设计简单的双液原电池。

过程与方法：学生通过四个双液原电池的实验活动，体验建构模型的过程。通过简单氧化还原反应电池的设计活动，感悟科学探究的思路和方法，进一步体会控制变量在科学探究中的应用。

情感态度与价值观：介绍电池发展史，激发学习兴趣，感受原电池原理应用于化学电源开发的关键作用。通过双液电池模型的建构，渗透对立统一的辩证唯物主义思想。

教学重点：原电池工作原理和形成条件

教学难点：氧化还原反应完全分开在两极发生(分池、分液) 重难点的突破：

（四）教学过程与教学资源设计

教学流程图：

教学过程：

教学教师活动

环节

【引入】展示寻秦记一段讲述铜锌【回顾复习】化学能转化为原电池的影片

【复习】铜锌原电池装置中正负极分别发生了什么反应？电流是如何产生展示图片

复习已知

的？

复习原电池的形成要素

电能的装置。

【复习】原电池工作原理：

负极：氧化反应

失电子

正极：还原反应

得电子

电子从负极流向正极，

阴离子从正极流向负极，形成闭合回路。

第一次理论分析，复习已经掌握的原电池原理和形成条件，为后面的深化发展提供基础。

学生活动

设计意图

【连接flash】根据一个氧化还原反应设计原电池。

两个电极，溶液和导线拉入装置

通过朗威电流传【提出问题】让学生描述选择什么【小组讨论】

样电极和电解质溶液的依据。

【方案展示，提炼模型】

朗威电流传感器手持技术

感器手持技术

讨论单液原电池的弊端，使学生从“单液”→“两液”形象实验演化成“单池”→“双池”双液的模型建构；从原电池实验

“盐桥”的认识。

提炼

模型

方案1：

方案2：硫酸铜溶液

【针对方改进模型提问】为何两池分开不能产生电流？如何改进，产生电流？

【可能解释】未形成闭合回

教师引导，学生主动建构双液原电池模型，集体讨论修改：

“浸有饱和食盐水的滤纸”上升到路。解决方法：将两池搭桥。

【可能解释】因为浸有饱和

【针对改进模型提问】氧化剂和还食盐水的滤纸可以让离子通原剂分开能不能产生电流？

过，离子定向移动形成闭合【学生分组实验解决方案】“连隧回路。

道”、“搭桥”(用浸有NaCl溶液的滤纸条连接)。

还有可能会有将其浸入电解质溶液中。

【提问】这种解决方案为何能产生电流？请提炼模型。

【知识介绍】在化学实验中常用的盐桥是在U型管里装含有琼胶的饱和KCl溶液。

【可能解释】在“隧道”和第二次理论分析提出双池-盐桥模“桥”中离子能够定向移动，型，在模型分析中构成闭合回路。

【提炼模型】

再次强调电流的形成过程，同时强调盐桥的作用。

【连接】用浸有NaCl溶液的滤纸条和盐桥实现化学能转化电能的过程。如何将化学反应设计成原电池装置呢？

【提出问题】现有反应联系已学知识，回忆根据化学反应设计成原电池装置的思路和方法。

思路1：先选材料，后定反应。

通过方法讨论和2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s) Cu是负极，发生氧化反应；

交流，后面学生实设计的双液盐桥原电池，如何设计实验探究

完善认识

成原电池装置？

【学生课堂互动游戏】

Ag是正极，发生还原反应。

验过程会有的放思路2：先拆反应，后选材料。

矢，防止漫无目的Cu-2e-=Cu2+

氧化反应

负极

2Ag++2e-=2Ag还原反应

正极

负极液：CuSO4溶液

正极液：AgNO3溶液

先将氧化还原反应拆分，再根据反应确定电极材料和电解质溶液。

【方案1】为何Zn表面会变黑？

从能量转化的角度说明什么

问题？

的实验。

通过实验活动，感悟科学探究的思路和方法，进一步体会控制变量在

（分析现象）Zn接触到CuSO4溶液，会直接发生置换反应。说明Zn失去的电子并没有完全转化成电能，电能转化率较低。

【方案2】为何会产生电流？

（理论分析）①因负极和正极已有提供电子和接受电子的物质，两者存在电势差，有电子定向移动的趋势。

②当通过盐桥连接两极时，阴离子从正极溶液通过盐桥向负极移动，此时形成闭合回路，就形成了电流。

【问题】负极液的作用？正极液的作用？

（学生通过对比分析）负极液只起导电作用；正极液中Cu2+发生还原反应，且起导电作用。

【创新设计】用“膜”代替盐桥

【提出实验目的】

2FeCl3 + Cu = 2 FeCl2

+ CuCl2，

【小组设计方案】

【指导学生画图】

【总结交流】你对原电池原理的认识。(见学案) 科学探究中的应用。

在讨论交流方案的过程中，学生对

实验现象的解释，深入认识原电池原理和形成条件，上升到完整认识。通过双液电池模型的建构，渗透对立统一的辩证唯物主义思想。

可以写成：氧化反应

还原反应

请将此反应设计成带盐桥的原电池，画出装置图. 注意电极材料的选择。

注意电解质溶液的选择。

【介绍电池发展史】

通过今天的实践活动，联系电池发回顾展史，你有哪些感想？

历史

用于化学电源开发展发的关键作用。

创新

受原电池原理应

交流感受。

介绍电池发展史，激发学习兴趣，感

（五）学习效果评价设计

一、纸笔评价——课堂问题评价(见学案) 二、活动表现评价

（1）自我评价

我的思维状态

□活跃

□一般

我参与讨论的态度

□积极

□一般

□不够积极

我在课上的收获

□很大

□较大

□不太大

□很小

（2）小组评价

课堂上的参与程度

□很高

□较高

□一般

□不高

课堂上的总体表现

□优

□良

□及格

□不及格

（3）教师评价

（六）教学反思

1．充分发掘教材素材，合理开发利用

在必修教材中有学生实践活动——制作单液原电池。通过朗威电流传感器手持技术

讨论单液原电池的弊端，使学生从“单液”→“两液”形象实验演化成“单池”→“双池”的模型建构；从“浸有饱和食盐水的滤纸”上升到“盐桥”再上升到“膜”的认识。可以帮助学生建立“分池”观点，由“盐桥”可以提升到“膜”观点。所以在进行教学设计的过程中，如果充分发掘教材素材，合理开发利用可以收到意想不到的效果。

2．发挥学生主动性，创设有效学生活动

在进行化学反应原理的教学时，通常是以教师讲授为主，因为学生起点较低。但是在新教材中，大多数化学反应原理内容都是从必修到选修形成螺旋式上升的的设计理念。因此在选修阶段进行化学反应原理教学时，应充分考虑学生已有基础，设置有效活动，例如学生

实验，充分结合理论分析，使学生在已有基础上发现问题，从而在不断解决新问题中，最近发展，不断上升，达到目标要求。

3.

多元信息融合，学科素养渗透课堂

以生动的影片视频导入课堂,利用flash设计单液原电池引导学生建构必修二的原电池基础知识框架。接着，通过朗威传感器测量单双液原电池的电流让学生感知带盐桥的双液电池模型与必修阶段的锌铜单液模型承载的功能截然不同。课堂上，老师一步步引导学生改进电池、创新电池的实验活动，建构双液盐桥原电池模型，结合理论分析，学生通过多元信息融合课堂活动，不断深入认识原电池原理和形成条件，最终实现知识和能力上的跨越，让学生进一步感悟化学五大学科核心素养内容在化学学习中的思路和方法。

附学案设计：

福州二中《化学反应原理》双液盐桥原电池

学案

班级

姓名

座号

实验探究1：请设计Zn+Cu2+=Zn2++Cu单液电池装置的模型。

模型1：

缺点：

实验探究2：Zn+Cu2+=Zn2++Cu双液分池（浸饱和氯化钠溶液滤纸）电池装置的模型。

模型2：

实验探究3：Zn+Cu2+=Zn2++Cu双液分池（盐桥）电池装置的模型。

模型3：

现象：

双液原电池优点：

氧化还原反应：

2FeCl3 + Cu = 2 FeCl2

+ CuCl2，

可以写成：氧化反应

还原反应

请将此反应设计成带盐桥的双液原电池，画出装置图。

思考：

1．你对原电池原理和原电池形成条件有了哪些新的认识？

2．如果将实验室研究的原电池装置真正使用到实际生活中，你还要继续研究哪些方面？