4.1原电池《盐桥原电池及改进创新》教学设计2023-2024学年高二上学期化学人教版(2019)

《盐桥原电池的工作原理及改进创新》教学设计
一、教学目标
【知识与技能】
⑴了解原电池的构造和基本工作原理；
⑵能够正确书写电极反应式和电池总反应方程式；
⑶了解盐桥的作用，会判断和设计简单的原电池。

【过程与方法】
⑷通过实验探究活动，使学生体验化学能与电能转化的探究过程，并了解原电池的
构造和工作原理；
⑸通过单液原电池和u型管盐桥原电池的分析对比，学生间相互讨论交流以及教师引
导，使学生具备发现问题，分析问题并解决问题的能力。

【情感态度与价值观】
⑴通过分组实验与讨论，体验小组合作学习的乐趣，培养团结协作的精神；
⑵通过实验探究活动，增强学生探索化学反应原理的兴趣，掌握学习和研究化学问题
的方法。

二、教材分析
本节内容以（必修2）第六章第一节“化学反应与能量变化”第一课时《化学反应与电能》为基础，进一步介绍原电池的组成和工作原理，通过对原电池中闭合电路形成过程的分析，引出半电池、盐桥等概念。

同时原电池的原理又为后面金属的腐蚀和防护，常见电池的原理及电解原理等重要电化学知识的学习奠定了基础。

新课程标准对原电池知识有新的要求，通过教学体验化学能与电能转化的探究过程，了解原电池的工作原理，能判断电极名称，根据题意写出电极反应式和电池总反应式。

三、学情分析
知识角度，高二学生在必修1、必修2和选择性必修1中已经学习过氧化还原反应、原电池的相关知识，同时物理学中电学知识也相当丰富，学习本节内容并不陌生，难度不大。

认知角度，高二学生形象思维能力已充分发展，抽象思维能力也在迅速发展中，同时具有强烈的好奇心和求知欲，对实验探究的热情高，但抽象思维能力和探究能力还不够成熟，需要老师适时的组织和引导。

四、教学重点和难点
【教学重点】进一步了解原电池的工作原理，了解u型管盐桥原电池的缺点并改进创新。

【教学难点】盐桥原电池的工作原理，u型管盐桥原电池缺点并改进创新。

五、教学策略
【教学方法】以“小组实验探究式教学法”为主，贯穿“小组合作讨论法”，引导学生发现问题、分析问题、解决问题；运用学案和多媒体辅助教学。

【教学用具】多媒体投影仪、电脑、课件。

【学生用具】数字电流表、烧杯、导线、电极（锌片、铜片）、稀H
2SO
4
溶液、ZnSO
4
溶
液、盐桥，琼脂块盐桥。

【教学流程】
环节一创设情境回顾旧知
环节二
实验探究
发现问题
环节三
大胆创新
提出方案
环节四
实验探究
解决问题
环节五
对比分析
发现问题
环节六
小组合作
实验探究
六、教学过程
环节一：创设情景，回顾旧知
教师活动学生活动设计意图
【创设情景】现代生产、生活和国防中大量使用的电池，如录音机、手机、电动汽车、卫星等，同学们能解释其中的奥秘吗？
【板书】
一、原电池原理
1．原电池：将化学能转化为电能的装置。

回答：
形成原电池，产生电
流。

创设情景，激发学
生的好奇心，感受
化学与生活的密切
关系。

【学生活动】在学案对应的方框中画出Cu－Zn原电池（稀硫酸做电解质溶液），标出正负极，写电极反应式，找两个同学板书。

【讲解】Zn作负极失电子变成Zn2＋，电子经导线到达Cu片表面，Cu做正极，溶液中的H＋在Cu片表面得电子生成H2。

【设问思考】结合所画原电池装置，形成原电池必须满足哪些基本条件呢？【板书】2．原电池形成的基本条件【讲解】原电池可以分为外电路和内电路，外电路是电极上连接的导线，电子从负极流向正极形成电流，内电路在学案上画Cu－Zn原
电池（稀硫酸做电解质
溶液）,标出正负极，写
电极反应式。

学生回答：
一反应：自发进行的氧
化还原反应；
两电极：两活泼性不同
引导学生回忆原电
池形成的四个条件
以及Cu－Zn原电
池的工作原理，巩
固已有知识。

环节二：实验探究，发现问题
教师活动学生活动设计意图【讲解】根据原电池原理，我们知道
Cu－Zn原电池工作时应该有3个现
象：①Zn片不断溶解；①Cu片表面产
生气泡；①电流表指针偏转。

实际与
我们所预测的是否一致呢？现实与理
论上往往是有差别的，要想搞清楚这
个问题，我们需要借助于实验进行探
究。

【小组实验】组装一个Zn－Cu原电池，观察和记录实验现象。

实验用品：数字电流表、烧杯、导线、电极（锌片、铜片）、稀H2SO4溶液
实验要求：观察闭合回路和断开回路（取出铜片）锌片、铜片、电流表的变化并如实记录现象。

小组合作进行探究实
验，并观察分析。

培养学生主动探
索的能力，相互
交流合作的精
神，体验科学探
究的过程。

【小组汇报】
各组派一名代表汇报实验成果。

实验现象：
①Zn片表面产生大量气
泡；
①Cu片表面少量气泡；
①电流表有读数。

发现问题，产生
疑问。

【设问思考】Zn片表面为什么会产生气泡？
【追问】若将该原电池作为实际电源，它存在哪些缺陷呢？思考并回答：Zn片不
纯，自身能形成原电
池。

培养学生应用分
析、归纳等方法
对信息进行加工
的能力。

是电解质溶液，阴阳离子定向移动形成电流，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

【设问思考】负极不断有Zn2＋产生，正极不断消耗H＋，那么阴阳离子向两极定向移动对电解质溶液有什么作用呢的电极；
一液：电解质溶液；一
回路：闭合回路。

回答：使溶液保持电中
性。

为后面引入盐桥及
理解盐桥的作用做
铺垫。

【板书】
二、原电池的改进
存在的缺陷：
①电能转化率低；
①断开电路后，Zn片仍然在反应。

小组讨论后回答：
①能量转化率低；
①断开电路后，Zn片仍然在反应。

环节三：反思创新，提出方案
教师活动学生活动设计意图【讲解】导致Zn－Cu原电池缺陷的根
本原因是Zn电极放在稀H
2SO
4
溶液中。

【设问】怎样才能避免Zn与稀H
2SO
4
溶液的反应？
【板书】改进：将Zn与稀H
2SO
4
溶液
分开。

【追问】两电极应该分别置于什么电解质溶液中呢？
【追问】两电解质溶液要靠什么连接才能形成闭合回路呢？
【讲述】我们改造出来的这个装置能正常工作，形成电流吗？我们依然要亲自动手实验。

讨论后回答：
①Zn片与稀H
2
SO
4
溶液
分开。

②Cu电极放在稀H
2
SO
4
溶液中，Zn电极最好放
在ZnSO
4
中，这样溶液
成分比较稳定。

③内电路是断开的，要
想实现阴阳离子的定向
移动，两电解质溶液间
必须要依靠含电解质溶
液的导管做桥梁。

培养学生的创新
能力，相互交流
合作的精神。

环节四：实验探究，解决问题
教师活动学生活动设计意图【小组实验】按改进后的装置图连接
装置进行实验，记录实验现象。

实验用品：数字电流表、铜片、锌
片、导线、稀H
2SO
4
、ZnSO
4
溶液、盐
桥。

【思考】
1．描述有盐桥时的实验现象。

2．取出盐桥后的实验现象，Zn片还反应吗？
【小组汇报】
请各组派一名代表汇报实验结果。

小组合作进行探究实
验，并观察分析。

小组讨论，推举发言
人汇报实验现象并回
答相关问题。

培养学生的观察能
力和语言表述能
力，提高化学素
养。

【设问思考】改进后的装置中最关键的仪器是什么？
【讲解】下面我们一起来认识一下盐桥。

盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液；琼胶的作用：防止管中溶液流出；K＋和Cl－能在琼胶内自由移动。

回答：盐桥
聆听，记录
加深对盐桥组成的
认识，为盐桥的作
用做铺垫。

环节五：对比分析，发现问题
教师活动学生活动设计意图
【归纳总结】含盐桥的原电池是由两个“半电池”和盐桥组成的；Zn－Cu 原电池的两个半电池分别是锌半电池（锌和硫酸锌溶液）和铜半电池（铜和稀硫酸溶液）
【板书】半电池（锌半电池和铜半电池）思考总结并记录完善对含盐桥的
原电池结构的认
识。

【设问1】根据单液原电池和u型管盐桥原电池的电流的变化情况，你能得出什么结论？
【设问2】实验过程中，双液原电池的电流有没有达到你的预期？
【设问3】是什么原因？如何改进呢？思考讨论分析并记录:
由于u型管的路径，与
溶液的接触面积较小，
内阻较大
没有
将u型管盐桥换成琼脂
块盐桥，降低盐桥内阻
培养学生的创新
能力，相互交流
合作的精神，为
下一步的改进创
新做铺垫。

环节六：小组实验，合作探究
教师活动学生活动设计意图【小组实验】按图连接装置，观察和记
录实验现象。

实验用品：数字电流表、烧杯、导
线、电极（锌片、铜片）、稀H
2SO
4
溶
液， ZnSO
4
溶液、琼脂块盐桥。

实验要求：仔细观察电流表读数的变化并如实记录现象。

【小组汇报】
各组派一名代表汇报实验成果。

【板书】
三、u型管盐桥原电池的改进
将u型管盐桥换成琼脂块盐桥，降低盐桥内阻按步骤操作实验
思考交流并记录
锌片：
铜片：
电流：
探寻解决方案
改进创新
环节七：归纳总结，学以致用
教师活动学生活动设计意图
【归纳总结】
单液原电池：电流小，不稳定。

U型管盐桥原电池：电流比单液原电池更小，稳定。

琼脂块盐桥原电池：电流最大，琼脂块盐桥原电池电能转化率远远高于单液原电池电流。

【创新点】改进后的琼脂块盐桥原电池具有明显的优点，电能转化率高，操作简单，可广泛推荐应用。

【课外活动：请你来试试】
1．实验材料：用苹果、西红柿、锌片、铜片、导线、二极管，组装起来形成回路，观察二极管能否发出红色的亮光呢？
2．查阅有关原电池的相关资料，了解我国化学电源发展及现状，面临的问题，今后发展的趋势聆听，记录
动手实验，感受化学
与生活的密切关系
改进后的琼脂块盐
桥原电池具有明显
的优点，操作简
单，电能转化率
高。

培养学生的语言表
述能力，提高化学
素养。

动手，理论联系实
际，强化认识化学
与生活的密切联
系，同时为后面化
学电源的学习做铺
垫。

【课后反思】
1、本节课的主要亮点：将u型管盐桥原电池换成琼脂块盐桥原电池，改进后的琼脂块盐桥原电池电流远远大于单液原电池，优点明显，操作简单方便，可广泛推荐应用。

2、本节课主要通过小组合作探究，通过u型管盐桥原电池和琼脂块盐桥原电池的改进探究，在“以学生为主体，以教师为主导”的原则下进行，设计时突出学生探究过程的体验，培养小组合作探究的精神，进一步提高学生的实践能力。

通过小组实验，取得了很好的效果，锻炼了学生们主动探究的创新能力，但由于课堂时间有限，在一些难点的突破上，我们没有做更多的讲解和挖掘，在后期的教学中可能更多的需要老师的引导介入。

3、在今后的教学过程中，我将多动脑筋，转变教学理念，寻找过程体验与知识传授的和谐点，把课堂变成师生共同研究探讨的场所，让更多的学生变“被动学习”为“主动享受学习”，形成终身学习的意识和能力。

第四章第一节《盐桥原电池工作原理及改进创新》学案
【学生实践活动1】画一个Cu－Zn原电池（稀硫酸做电解质溶液）
总结原电池形成的条件：
①____________________________；②____________________________；
②____________________________；④____________________________；
〖成果汇报〗请各组派一名代表汇报实验结果：________________________________________；【学生实验探究1】组装一个Cu－Zn原电池，观察和记录实验现象。

实验用品：万能电流表、烧杯、导线、电极（锌片、铜片）、稀H2SO4溶液
实验要求：仔细观察闭合回路和断开回路（取出铜片）时锌片、铜片、电流表读数的变化并如实记录实验现象。

〖思考〗
⑴闭合回路时：锌片________________；铜片______________；电流表读数___________；
⑵断开回路（取出铜片）时：锌片___________；铜片________；电流表读数__________；〖成果汇报〗请一组代表汇报实验结果：_____________________________________________；【学生实验探究2】按下图改进后的装置图连接装置进行实验，观察并记录实验现象。

实验用品：万能电流表、铜片、锌片、导线、稀H2SO4、ZnSO4溶液、盐桥。

〖思考〗
⑴有盐桥时的现象：锌片________________；铜片________________；电流表读数__________；
⑵取出盐桥后Zn片还反应吗？_______________________________________；
〖成果汇报〗请一组代表汇报实验结果：_______________________________________________；
【学生实验探究
3】按下图改进后的装置图连接装置进行实验，观察并记录实验现象。

实验用品：万能电流表、铜片、锌片、导线、稀H2SO4、ZnSO4溶液、琼脂快盐桥。

〖思考〗
⑴有盐桥时的现象：锌片________________；铜片________________；电流表读__________；〖成果汇报〗请一组代表汇报实验结果：_______________________________________________；
盐。