《原電池教案》word版.doc

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第四章　電化學基礎 本教科書的第一章著重研究了化學反應與熱能的關系，本章著重研究化學反應與電能的關系，二者都屬于熱力學研究的范疇。 電化學是研究化學能與電能相互轉換的裝置、過程和效率的科學，它的應用十分廣泛，在分析、合成等領域應用很廣，由此形成的工業(yè)也很多，如電解、電鍍、電冶金、電池制造等。因此本章知識有利于學生們了解電化學反應所遵循的規(guī)律，知道電化學知識在生產、生活和科學研究中的作用。同時，本章還設計了一些有趣的實驗和科學探究活動，這有利于學生增強探索化學反應原理的興趣，樹立學習和研究化學的志向。 本章包括原電池、化學電源、電解池、金屬的電化學腐蝕與防護四部分內容。 學生在必修化學2中學習了由鋅片、銅片和稀硫酸溶液組成的簡單原電池，初步了解了原電池原理。在本章第一節(jié)中將學習帶有鹽橋的較復雜的原電池，進一步認識原電池的構成和反應原理，了解設計原電池、選用正、負電極的原則。 化學電源學生在必修化學2中對于化學電池的原理和應用，已有了初步的了解，本章在電池選用的標準，以及在一次電池、二次電池和燃料電池的反應原理方面，均有所拓寬和加深。 電解池教科書以CuCl2溶液的電解為例，介紹了電解的原理。由于課程標準不要求介紹電極電勢、分解電壓等概念，因此這里只是簡單地說明電解的產物，而不能定量地分析電解過程中什么離子能參與放電。在電解原理的應用中，教科書簡單地介紹了電解飽和食鹽水制取燒堿、氯氣和氫氣，電鍍，銅的電解精煉以及電冶金制取活潑金屬的知識，目的是拓寬學生的知識面，開拓他們的科學技術視野。 關于金屬的電化學腐蝕與防護，教科書闡述了金屬腐蝕造成的嚴重危害，指出金屬腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩類。這里著重討論了電化學腐蝕的機制，闡述了析氫腐蝕和吸氧腐蝕的反應原理，指出金屬電化學腐蝕的本質是金屬表面形成了微型原電池，使金屬失去電子而被氧化。同時指出，人們根據(jù)對金屬電化學腐蝕本質的認識，發(fā)明了防護金屬電化學腐蝕的方法，并具體地介紹了犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法。 前面已經談到，本章部分內容在必修化學2中已經涉及，在這里做了擴展與提高。由于在材料廣度和理論深度上有所限制，不涉及技術細節(jié)和電極電勢、分解電壓等定量概念，所以本章內容還是比較容易掌握的。 本章內容密切聯(lián)系社會生產和生活實際，而且設計了一些有趣的實驗和科學探究活動，教學中能夠引起學生的學習興趣。 課時分配建議 第1節(jié)　原電池　1課時 第2節(jié)　化學電源　1課時 第3節(jié)　電解池　2課時 第4節(jié)　金屬的電化學腐蝕與防護　1課時 復習　1課時 小計　6課時 第一節(jié)　原電池 說課　　　　　 本節(jié)內容以必修化學2第二章第二節(jié)“化學能與電能”為基礎，進一步介紹原電池的組成和工作原理，通過對原電池中閉合電路形成過程的分析，引出半電池、鹽橋、內電路、外電路等概念，要求學生能夠寫出相關的電極反應式和電池反應方程式。同時，幫助學生對電化學的研究和應用范圍形成一個概貌性的認識。 鑒于課程標準對電極電勢等概念不作要求，在理論方面控制了知識的深度，因此在教學中只需要借助氧化還原反應理論和金屬活動性順序以及物理學中的電學知識對有關問題進行一些定性的介紹和分析(如對原電池中正、負電極的判斷，設計原電池時對正、負電極材料和電解質溶液的選擇以及對電極反應產物的判斷等)。 本節(jié)教學可采用實驗探究法，即引導學生通過對原電池產生電流現(xiàn)象的觀察和分析，去發(fā)現(xiàn)原電池在實現(xiàn)能量轉化過程中存在的矛盾，并設想解決矛盾的思路，理解現(xiàn)有的解決矛盾的方法。應該說，在原電池中設置鹽橋不是一個普通的技術改進，而是對舊的思維模式的一個質的突破。過去認為氧化劑、還原劑只有直接接觸、相互作用才能發(fā)生電子轉移，而現(xiàn)在，是使氧化劑和還原劑近乎完全隔離，并在不同的區(qū)域之間通過特定的裝置實現(xiàn)了電子的定向轉移，為原電池持續(xù)、穩(wěn)定地產生電流創(chuàng)造了必要的條件，也為原電池原理的實用性開發(fā)奠定了理論基礎。 教學建議如下： 1．本課教學，應充分調動學生在學習過程中的自主意識，以實驗為載體，創(chuàng)設問題情境，將對原有知識的回顧與新知識的引入融為一體，將實驗探究與思考交流交替進行，凸現(xiàn)學生的主體作用。 2．新課引言，需要從知識的系統(tǒng)性方面讓學生對本章內容有一個總體認識。了解電化學“是研究化學能與電能相互轉換的裝置、過程和效率的科學”，了解電化學包含的兩種反應過程與能量轉換的關系。同時，可通過播放一些有關氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金工藝和各類電池的圖像，幫助學生對電化學的研究領域和工藝形成一些感性認識。 3．關于本課教學的重點——原電池，可以在教科書[實驗41]的基礎上補充一組探究性實驗，以深化對原電池原理的理解。 設計理念　　　　　 本節(jié)課的教材依據(jù)是人教版高二年級選修4第四章第一節(jié)《原電池》。原電池是把電能轉化為化學能的一種裝置，也是化學與能源相聯(lián)系的很關鍵的內容，這些知識不但能讓學生大開眼界，而且還能為環(huán)境、能源與可持續(xù)發(fā)展提供良好的教學內涵，所以這部分知識是應該以全新的教學理念進行學習。在設計本節(jié)課教學時遵循新課改的理念，引導學生從一個水果電池引入電池的內容，這樣能激起學生對本節(jié)課的好奇心，可以達到教學創(chuàng)設情境的需要。在上課過程中，注重與學生的溝通和交流，讓課堂成為學生自主設計、自主學習和自主探究的環(huán)境。本節(jié)課主體采用“問題情景―→實驗探究―→質疑討論―→分析推理―→整合運用”的學習方法，在實驗探究中學習原電池的概念及構成條件。 　　三維目標　　　　　 知識與能力 1．使學生理解原電池的化學原理，通過實驗正確判斷原電池的正負極。 2．了解能源與化學能之間的關系；能初步設計簡單的原電池。 3．初步掌握形成原電池的基本條件，并能將理論應用于實際。 過程與方法 1．利用實驗探究方法學習原電池的原理；結合生活實際，學習原電池原理在生活中的實際運用。 2．通過實驗不斷總結、發(fā)現(xiàn)、歸納知識的要點，培養(yǎng)學生的思維能力和創(chuàng)造能力。 情感態(tài)度與價值觀 應用辯證唯物主義的思維方法，抓住氧化還原反應是原電池工作原理的本質；由師生共同參與討論發(fā)現(xiàn)問題，并通過實驗不斷體現(xiàn)由實踐→認識→再實踐→再認識的認識過程，同時培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和科學的學習方法。 教學重難點　　　　　 教學重點 原電池的工作原理。 教學難點 原電池的形成條件及電極反應。 電子流向、電流方向以及陰陽離子運動方向。 教學方法 講授、演示實驗、學生分組實驗、多媒體輔助教學。 教學準備 教師制作課件、準備實驗。 學生做好適當預習準備。 教師活動 學生活動 設計意圖 “番茄電池”引課 取一個熟透的番茄，在番茄里平行地插入銅片和鋅片，用導線將銅片與鋅片及電流表相連，可觀察到電流表指針發(fā)生偏轉。 學生們在生活中已接觸過各種各樣的電池，竟然番茄也能制出電池！可大大激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的學習熱情，帶著高漲的學習興趣進入本節(jié)課的學習。 分析水果電池的工作原理： 1．有兩個活潑性不同的電極材料。 2．有水果汁起到電解質作用，作為一部分導線使用。 3．形成閉合回路。 4．能自發(fā)發(fā)生有電子轉移的化學反應。 聆聽，思考，對水果電池有何想法？ 用水果電池引入電流后，自然就會讓學生產生好奇心，這里學生能通過自己的眼睛看到的聯(lián)想到知識層面上，這是一個質的突破，也為學生的能力提高打下了基礎。 用多媒體演示銅鋅稀硫酸原電池的工作原理并展開對學生的釋疑過程。 1．分析鋅與硫酸反應的過程與原理。 2．分析銅與鋅用導線連起來所發(fā)生的化學變化。 學生分組實驗，自己動手做銅鋅稀硫酸原電池的裝置，并觀察所看到的現(xiàn)象。 實驗步驟 1．鋅片插入稀硫酸中。 2．銅片插入稀硫酸中。 3．銅片、鋅片一同插入稀硫酸中。 4．鋅片、銅片用導線連接后插入稀硫酸中。 5．在導線中接入電流表，電流表指針偏轉，學生可根據(jù)電流表指針的偏轉方向判斷電子是由鋅片流向銅片。 為了更好地探索原電池的化學原理，變學生被動接受式學習為主動發(fā)現(xiàn)式學習，突出學生的主體地位，將教材中的教師演示實驗設計成學生分組實驗，這樣依據(jù)實驗內容層層設疑，將學生的思維步步引向深入，充分發(fā)揮教師的主導作用，并結合實驗提出假設，驗證假設，突破教學難點。不僅如此，還有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造思維和實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度、訓練科學的學習方法。 釋疑后，對原電池的產生和發(fā)展做一個全面的介紹。 達到了教學的效果。 出幾道判斷是否是原電池的習題讓學生做。 動手做題。 理論與實踐相結合。 提出疑問：原電池的電子從哪里來？ 分組討論(還是剛才小組)。 學生對電子的來源產生不同的猜測，能讓學生有一種探究的精神。 分析電子的來源：是鋅提供了電子。 學生提出疑問，電子不能從溶液中走，而是要通過導線，導線在溶液中并沒有連在一起，怎樣形成了閉合回路呢？ 釋疑：溶液中自由移動的離子起到了導線的作用。 通過學生自己的疑問，能加深對知識的理解。 釋疑：溶液在沒有外加電壓的時候，離子做雜亂無章的運動，一旦有外加電壓，離子就做定向運動。 釋疑：鋅產生電子時，電子帶負電，使得鋅的電勢降低，而此時銅表面沒有變化，銅的電勢高，這自然就形成了電勢差，就是我們說的電壓。 學生的思路跟的很緊，說明本節(jié)課是有效果的。 提出問題：原電池是什么裝置？ 學生討論 學生自己得出來的要比教師講出來的好得多。 提出問題：是不是所有的化學反應都可以設計原電池？ 在師生共同的努力下，完成了原電池的定義，這是一個不小的收獲。 釋疑：不是所有的化學反應都能設計原電池，那么請同學們思考一下，什么樣的化學反應可以設計原電池？ 討論，思考，得出結論。 結論是：有電子轉移的化學反應，即氧化還原反應可以設計成原電池。 學生產生疑問，為下一步教學打下基礎。 提出問題：用化學反應：Cu＋2AgNO3＝＝＝2Ag＋Cu(NO3)2設計一個原電池。 學生自己設計，分組進行(剛才的小組)。 學生自己能把問題解決了，達到了探究的效果，并有自主學習、自主探究的過程。 讓學生分析形成原電池的條件。 學生自己總結： 1．兩個能導電且活潑性不同的金屬(或金屬和非金屬)作為電極材料。 2．電解質溶液提供自由移動的離子。 3．形成閉合回路。 4．能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應。 從具體到抽象、從特殊到一般的思維方法，引導學生從能量轉化和氧化還原反應兩方面概括“什么是原電池”，總結“原電池原理”，再由實驗歸納“原電池的基本組成條件”，實現(xiàn)由感性認識到理性認識的飛躍。 總結：學習了原電池，同學們能從自己的學習中得出自己想要的東西，今天的作業(yè)就是設計一個切實可行的原電池，同時請同學們查找相關資源，了解我國的能源分布和利用情況，下節(jié)課我們進行交流。 記錄作業(yè)，整理筆記。 學生自己設計，能達到自己動手做實驗的能力，并能自己自主探究和學習，增強學生的自主學習的能動性。 給學生留下了課后探究的任務，能把課堂的知識進一步升華。通過自己查找資料，能加深對能源以及可持續(xù)發(fā)展的認識，達到本節(jié)課的教學目標。 原電池 一、定義：化學能轉化成電能的裝置。 二、形成條件 1．兩個能導電且活潑性不同的金屬(或金屬和非金屬)作電極； 2．電解質溶液提供自由移動的離子； 3．形成閉合回路； 4．能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應。 “問題情景―→實驗探究―→質疑討論―→分析推理―→整合運用”是我們在實驗課中經常采用的基本教學程序，實驗是化學課教學的靈魂，上好實驗課是提高課堂教學質量的關鍵。這一節(jié)以學生熟悉的實驗開始，不斷地把實驗展開、深化，讓學生動手操作，動腦分析思考，動口討論，歸納總結出概念和規(guī)律，對學生一時不能理解的問題或需要深化的概念，教師要講并且要講透，每一個關鍵性問題要總結，要落實，為了培養(yǎng)和發(fā)展學生的思維和能力，要及時鞏固(如讓學生讀書，做練習等)把學會的知識加以應用，盡可能解決一些實際問題(如實驗現(xiàn)象的解釋)。把實驗操作、現(xiàn)象的觀察分析和本質的歸納總結，形成知識體系，再運用到實踐中去解決實際問題，形成螺旋上升的全過程。 學生看到桌子上的實驗器材表現(xiàn)了極大的興奮，這是很多習題課、純理論課所無法相比的情景。鋅與稀硫酸實驗學生做過，是一個非常熟悉的實驗，現(xiàn)在重做，要提醒學生過去在實驗中不曾注意的現(xiàn)象，仔細觀察，如鋅在反應時表面變黑，鋅粒溶解的過程中，溶液有黑色固體出現(xiàn)以及生成氫氣的劇烈程度。接著銅片插入稀硫酸中，銅片、鋅片一同插入稀硫酸中；鋅片、銅片用導線連接后插入稀硫酸中；在導線中接入電流表，電流表指針偏轉，學生可根據(jù)電流表指針的偏轉方向判斷電子是由鋅片流向銅片。學生的積極性一下子調動起來了，他們以極大的興趣和注意力進行了連續(xù)的實驗。在本案例中，問題激疑—實驗探究—分析歸納是課堂的主線；通過課堂的設疑，激發(fā)了學生的求知欲，開闊思路，訓練學生的思維品質，提高思維的能力。利用實驗設置疑問，提出問題，使實驗變得有探索性和啟發(fā)性。師生之間圍繞形成原電池條件這一重點開展的實驗探究，充分體現(xiàn)了教師為主導，學生為主體的教學原則，從提出問題一直到解決問題為止，學生始終處于思考、探索的學習情境中，學生的體驗和實踐環(huán)節(jié)確保了全體學生主動參與了知識的探究過程。