課前準備:學生課桌上放有盛稀硫酸的玻璃缸、電流汁、鋅片、銅片、導線。(兩人一組)]以下是人見人愛的小編分享的高中化學必修二《原電池》教案 (菁選【7篇】,希望可以啟發、幫助到大家。
第四章 第四節
一、學習目標
1、掌握原電池實質,原電池裝置的特點,形成條件,工作原理
2、瞭解乾電池、鉛蓄電池、鋰電池、燃料電池
3、瞭解金屬的電化學腐蝕
二、知識重點、難點
原電池原理、裝置特點、形成條件、金屬的電化學腐蝕
三、教學過程
引入: 你知道哪些可利用的能源?電池做為能源的一種,你知道
是怎麼回事嗎?它利用了哪些原理?你知道金屬是如何生
鏽的嗎?
新授:
實驗:4-15:①將鋅片插入稀硫酸中報告實驗現象。
②將銅片插入稀硫酸中報告實驗現象。
③將與鐵鋅銅片相互接觸或用導線連接起來插入稀硫酸中報
告實驗現象。
④在③中把鋅片和銅片之間連上電流計,觀察其指針的變化。
結論:①鋅片能和稀硫酸迅速反應放出H2
②銅片不能和稀硫酸反應
③銅片上有氣體生成
④電流計的指針發生偏轉,説明在兩金屬片間有電流產生
結論:什麼是原電池?(結論方式給出)它的形成條件是什麼?
原電池定義:把化學能轉化為電能的裝置叫做原電池。
形成條件: ①兩個電極
②電解質溶液
③形成閉合電路
討論:1、Zn|H2SO4|Cu形成裝置後有電流產生,鋅片上發生了什麼
反應?銅片上發生了什麼反應?(可以取鋅片周圍的溶液
用NaOH溶液鑑別;取銅片上生成的氣體檢驗。)
結論:在鋅片周圍有鋅離子生成;銅片上生成的是H2
討論:可能造成此現象的原因?倆金屬片上的反應式的書寫。
結論:在Zn上:Zn – 2e- =Zn2+
在Cu上:2H++2e-=H2
Zn失去電子流出電子通過導線--Cu--電解質中的離子獲得電子
我們把: 流出電子的一電極叫負極;
電子流入的一極叫做正極
兩極反應的本質:還是氧化還原反應,只是分別在兩極進行了。
負極失電子 被氧化 ,發生氧化反應
正極得電子 被還原 發生還原反應
實驗:分別用兩個銅片和兩個鋅片做上述實驗④。
結論:兩種情況下電流計不發生偏轉,説明線路中無電流生成,銅
片上無氣體生成。即兩電極必須是活潑性不同的金屬與金屬
或金屬與非金屬(能導電)
原電池 金屬的腐蝕與防護
目的要求:1. 使學生了解原電池的化學原理
2. 瞭解金屬腐蝕,特別是電化腐蝕和金屬防護的一般方法。
重點、難點:原電池的化學原理和金屬的電化腐蝕
教學方法:探索法(啟發引導)
引入
我們知道,物質發生化學反應時必然要有能量的變化,也就是説化學能常常與熱能、光能等相互轉化。比如在一般化學反應裏,常表現出放熱或吸熱的現象,有的化學反應還伴隨有發光,產生電流等等。今天我們主要探討的是有關化學能是如何轉變為電能。
實驗
國中我們就已經學習過,活潑金屬能與酸反應放出氫氣,而不活潑金屬就不能與酸反應置換氫氣。
(1)把一塊鋅片和一塊銅片平行地插入盛有稀硫酸的燒杯中,觀察現象。
zn cu
h2so4
現象:鋅片上有氣體放出,銅片上無明顯現象。
分析
zn + 2h+ === zn2+ + h2
2e
板書
金屬活動性順序:k ca na mg al zn fe sn pb (h) cu hg ag pt au
金屬單質失電子能力:強 弱(還原性)
金屬離子得電子能力:弱 強(氧化性)
實驗
zn cu
h2so4
現象:鋅片不斷溶解、銅片上有氣泡、靈敏電流計指針發生偏轉。
結論
兩極發生氧化還原反應,產生電流。
明確
(1) (1) 鋅比銅活潑
(2) (2) 氫離子在銅片上獲得電子
板書
電極名稱 鋅片(負極)zn – 2e === zn2+(氧化反應)
電極材料 銅片(正極)2h+ + 2e === h2(還原反應)
(電極反應式)
總化學方程式:zn + 2h+ === zn2+ + h2
板書
第六節 原電池 金屬的腐蝕與防護
一。 一。 原電池:
1. 1. 原電池形成三條件:
(1) (1) 正負電極
(2) (2) 電解質溶液
(3) (3) 電極接觸或導線連接
2. 2. 原理三要點:
(1) (1) 相對活潑金屬作負極---- 電子流出-----氧化反應
(2) (2) 相對不活潑金屬(或碳)作正極------電子流入------還原反應
(3) (3) 導線中(接觸)有電流通過,使化學能轉變為電能
3.原電池:把化學能轉變為電能的裝置
練習
下列能發生原電池反應的是
cu cu zn cu zn cu
agno3 乙醇 硫酸 硫酸
實質
電極在電解質溶液中的氧化還原反應
結果
活潑金屬被氧化、被腐蝕。
板書
二、金屬腐蝕與防護:
1. 1. 金屬腐蝕:金屬(或合金)跟周圍接觸到的氣體(或液體)反應而腐蝕損耗的過程。
(1) (1) 本質:金屬原子失電子而被氧化
m – ne == mn+
(2) 分類:
化學腐蝕:金屬與其他物質 直接氧化反應 金屬被氧化
(不是電解質溶液)(無電流產生)
電化腐蝕:不純金屬或合金 發生原電池反應 活潑金屬被氧化
電解質溶液 (有電流產生)
板書
(3)鋼鐵腐蝕:
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課前準備:學生課桌上放有盛稀硫酸的玻璃缸、電流汁、鋅片、銅片、導線。(兩人一組)]
[上課]
師:工農業生產、國防、科研、日常生產中,常常使用哪些電池?××同學。[指定學生]
生(1):蓄電池、乾電池、温差電池、氧化銀電池、高能電池等。
師:××同學[指生(1)]參加區裏少年科技站活動,因此他解得很多,講得很好。
化學電池一般都是根據原電池原理製成的。為了更好地使用各種電池,並創造出更多更好的新電池,必須學習最簡單的電池,也就是學習原電池的構造和它的工作原時。[板書:一、原電池]化學反應時常伴隨着光、熱這樣一些現象。化學反應是否有電流效應呢?如果有的話,電流又是怎樣產生的呢?我們一起做一個實驗,請大家把書翻到154頁(實驗5-3)。大家都經過預習,具體操作不必多講,做實驗時請觀察三個現象,並認真思考產生這些現象的原因,也可適當地展開一些討論。第一,鋅片、銅片平行插入盛有衡硫酸的玻璃缸裏,仔細觀察鋅片上有沒有氣體?其次,拿導線把鋅片、銅片連接起來,再看一看銅片有沒有氣體產生?鋅片上現象有無變化?最後我們把鋅片、銅片連接一個電流計、看看電流計的指針有沒有偏轉?實驗結束以後,鋅片和銅片用自來水沖洗沖洗,放在塑料燒杯裏。盛衡硫酸的玻璃缸仍放在桌子上。下面大家開始做實驗。[教師在黑板上畫上原有電池示意圖(圖1)]
[學生邊實驗邊開展討論;教師邊巡視邊進行個別指導。]
注意!連接電流計時,銅片上的導線接在電流計刻有正0.6處,鋅片上的導錢接在電池計刻有負的地方。[稍待片刻]好,全部結束,請大家迅速把鋅片、銅片用水沖洗一下,放在塑料燒杯裏,玻璃缸、電流計、燒杯都放在桌子的正上方。
現在我們請同學彙報一下,在實驗時看到一些什麼現象?××同學。[指定學生]
生(2):看到鋅片上面有氣泡,用導線連接起來,銅片上有氣泡。
師:連接導線前後,鋅片和銅片的現象各有什麼不同?
生(2):連接導線前,鋅片上有氣泡,銅片上無氣泡;連接導線後,鋅片上氣泡減少,銅片上出現比較多的氣泡。
師:然後在導線中連接電流計,又看到什麼現象?
生(2):電流計的指針有一些偏轉。
師:鋅片、銅片插入稀硫酸中,鋅片有氣泡產生,銅片上沒有氣泡產生,這是什麼原因?×同學,[指定學生]你講講看。
生(3):鋅的活動性大,所以有氣泡;銅的活動性小,所以沒有氣泡產生。
師:大家想想,這樣回答完整嗎?×同學。[指定學生]
生(4):在金屬活動性順序表中,鋅排在氫的前面,容易失去電子,能置換酸中的氫。
師:銅呢?
生(4):銅排氫的後面,不能置換酸中的氫。
師:在金屬活動順序表中,鋅排氫的前面,鋅的化學性質比氫活潑,鋅原子易失電子給硫酸溶液中的氫離子。鋅不斷溶解,鋅原子變成鋅離子,氫離子得到電子變成氫離子。兩上氫原子結合成氫分子,鋅片上有氣體即氫氣逸出。[板書]現在再考慮:為什麼鋅片、銅片連接了導線以後,如果鋅片很純的話,鋅片上的氣泡很少。幾乎沒有,而銅片上的氣泡卻很多,什麼道理?××同學。[指定學生]
生(5):鋅被氧化成鋅離子進入溶液,溶液中的氫離子從銅片獲得電子,被還原成氫原子。
師:同學們能回家預習,很好。但回答問題要針對題意,經過思考後用自己的語言來回答。大家看到銅片上氣泡很多,鋅片上氣泡少了,這是什麼道理呢?。[指定學生]
生(6):鋅原子失電子變成鋅離子,電子通過導線流向銅片上,氫離子在銅片上得電子,變成氫原子再組成氫分子。銅片上有很多氫氣泡。
[評述:在這類探索性實驗中,操作並不困難,重要的是觀察現象要細微,否則無收穫。在觀察到現象後,分析電子的流動和轉移的路線是重要的課題。一定要讓學生得到如下結論:鋅片與稀硫酸接解反應時,電子是在鋅和氫離子之間直接轉換;而在鋅片用導線與插在稀硫酸時的銅片接連時,電子是由鋅片通過導線到達銅片後,在銅片上向氫離子轉移。在學生的回答中,有一句話最重要:“鋅原子失去的電子通過導線流到銅片上”,要特別強調。在電子通路得到控制後,原電池的使用才成為可能。]
師:鋅是比較活動的金屬,鋅片的鋅原子失電子變成鋅離子,溶解在溶液裏。鋅原子失去電子通過導線流到銅片上,而溶液中的氫離子從銅片上得到電子變成氫原子,二年氫原子組成了氫分子。因此,在銅片上就有氣體出發。大家也可以考慮一下:鋅原子失電子變成二價鋅離子,氫離子得電子變成氫原子都是一些什麼反應呀?×同學。[指定學生]
生(7):鋅原子失電子發生氧化反應,氫離子得電子發生還原反應。
師:鋅原子失去電子變二價鋅離子的反應為氧化反應;氫離子得電子變氫原反應是還原反應。在導線中連接了電流計,大家都看到電流計的指針有偏轉的。説明導線裏有電流通過,考慮一下上述實驗裝置,怎麼會產生電流的?電子流動的方向,又是怎樣的呢?請同學們討論。
生(8):電流的產生是由於電子從鋅片流向銅片。
師:有誰補充?[指定學生]
生(9):因為鋅片上電子多,鋅片、銅片之間有電勢差
師:產生電流的根本原因是什麼?
[評述:產生電流的根本原因,在化學裏是無法弄明白的。學生回答的產生電勢差的事實,也是根本原因之一,如果學生在高中電學裏已學過這個原理,教師可提醒一下。如果學生的尚未學到,則化學教師可以輕輕帶過,待學生到物理學習中再深究。這裏,也許只需突出氧化-還原反應的自動變化。]
生(10):鋅片上鋅原子發生氧化反應,銅片上的氫離子得電子發生還原反應,使導線中的電子從鋅片流向銅片。
師:鋅片、銅片上發生了氧化-還原反應,使電子從鋅片不斷地流向銅片而形成電流,這是上述裝置產生電流的根本原因。鋅比銅活動,容易失去電子,鋅片上的電子比銅片多,鋅片與銅片間有電勢差,電子從鋅片流向銅片。我們再看看上面的實驗裝置有什麼特點?請大家翻開書,第155頁,第四行:“把化學能轉變為電能的裝置叫原電池。”我們剛才做實驗的裝置就是原, 鋅、銅、衡硫酸組成的一個鋅銅原電池。現在大家可以搞清楚了,什麼是原電池。
原電池中電子流出的這一極稱為負極;原電池電子流入的這一極稱為正級。鋅、銅原電池中鋅和銅各是什麼極?
生(集體):鋅片是負極;銅片是正極。
師:鋅、銅原電池中,鋅片是電子流出的稱為負極,銅片是電子流入的稱為正極。負極鋅片,正極銅片,各發生什麼反應?
生(集體):負極鋅片上發生氧化反應;正極銅片上的h+發生還原反應。
師:負極鋅片,電極鋅本身被氧化正極銅片,h+在電極銅上被還原。鋅銅原電池中的電子,從負極鋅片流向正極銅片。
為了更好地學習原電池的工作原理,我們可以用電極方程式,表示原電池兩電極上所發生的反應。電極方程怎樣寫法呢?寫電極方程式時,[指黑板上所寫的電極方程式應寫清楚正極、負極;在電極後面括一個括號,寫電極材料名稱;然後再書寫原子(分子)或離子的符號,以及得失電子的數目;最後配平並在反應物、生成物的符號間寫等號。]
[評述:電極方程式的書寫一定要規範,這有利於鞏固對電極反應的氧化還原本質的理解。]
[教師將放有的盛稀硫酸的玻璃缸,硫酸銅溶液的玻璃缸,酒精溶液的玻璃缸,鋅片、銅片、銀片、石墨棒以及導線的示教盤和大型電流計擺在講台上。]
師:下面我再來做幾個實驗,請大家仔細觀察。這是鋅片、石墨棒,在玻璃缸裏的是稀硫酸[出示實物],現在如果我把鋅片和石墨棒放在稀硫酸裏,鋅片上有氣泡嗎?
生:有氣泡。
師:石墨棒上有氣泡嗎?
生:沒有。
師:現在我用一根導線,把鋅片和石墨棒連接起來。[教師演示]請×同學[指定學生]代表大家來看一下,並向大家彙報看到的現象。
生(11):鋅片上氣泡減少,石墨棒上有氣泡產生。
師:把電流計連接在鋅片和石墨棒中間[教師演示],大家看看講台上電流計指針,電流計指針發生偏轉。
下面我們做第二個實驗。這裏有兩塊鋅片,玻璃缸裏是稀硫酸[出示實物]把兩塊鋅片插入稀硫酸裏[教師演示],兩塊鋅片有什麼現象?
生:都有氣泡。
師:如果在兩塊鋅片間,連接一電流計[教師演示],大家看看,電流計的指針是否有偏轉?
生:沒有偏轉。
師:兩塊鋅片插入稀硫酸連接電流計,兩塊鋅片都有氣泡產生,電流計指針不發生偏轉。
下面我們做第三個實驗。這是一塊鋅片,這是一塊銀片,玻璃缸是硫酸銅溶液[出示實物],把鋅片、銀片插入硫酸銅溶液中,放置片刻後,取出銀片[教師演示],大家看看,銀片上有什麼現象?
生(部分):變暗了;(部分):有暗紅色。
師:如果在鋅片、銀片中,連接一個電流計[教師演示],大家看看,電流計的指針是否有偏轉?
生:有偏轉。
師:鋅片、銀片插入硫酸銅溶液,連接電流計,鋅不斷溶解,銀片有暗紅色物色析出,電流計指針發生偏轉。
最後一個實驗,也就是第四個實驗。這是一塊鋅片、一塊銅片,玻璃缸裏是酒精溶液[出示實物]。
現在我們把鋅片和銅片插入酒精溶液[教師演示],大家仔細觀察,有什麼現象?
生:沒現象。
師:鋅片、銅片插入酒精溶液,鋅片、銅片都沒有現象。如果用導線把鋅片、銅片連接起來,鋅片、銅片上仍然沒有現象。現在我在鋅片、銅片間, 連接一個電流計[教師演示],大家看看,電流計指針是否有偏轉?
生:沒有偏轉。
師:鋅片、銅片插入酒精溶液,連接電流計,鋅片、銅片上沒有現象,電流計指針不發生偏轉。
現在請大家考慮:這四個實驗中,哪幾個既發生化學反應,又能產生電流?請×同學回答。
生(12):第一和第三。
師:第一和第三個實驗。既發生化學反應,又能產生電流,這些裝置是原電池;第二個實驗發生化學反應,但無電流產生;第四個實驗既不發生化學反應,也沒有電流產生,這些裝置都不是原電池。
現在請大家考慮:原電池由哪幾部分構成?每部分用什麼材料?材料有什麼要求?也就是説,請臧克家總結歸納一下,構成原電池要哪些條件?請×同學講講看。
[評述:在瞭解原電池作用的 ,分析原電池的構造。而且,教師對構造的教學是通過四個實驗,讓學生自己去觀察、比較,然後獨立歸納出構成原電池的條件。這是教師在能力培養的要求下,作出的別具匠心的安排。學生在通過這一過程的教學後,不僅獲得了知識,也提高了學習能力。]
生(13):第一是有兩種金屬;第二是有電解質;第三有要導線。
師:是否一定是兩種金屬?
生(13):也可以金屬和非金屬。
師:如果是兩種金屬,要求兩種怎樣的金屬?
生(13):一種金屬在金屬活動順序中排氫前面;一種排在氫的後面。
師:原電池可由兩種活潑不同的金屬作電極,一種金屬比較活潑,一種金屬比較不活潑,這是相對比較來説的。兩種金屬不一定要一種排在金屬活動順序表氫前,一種排在氫後面。如兩種金屬都排在金屬活動順序表氫後面,只要活動性不同也就可以。當然也可以由一種金屬和一種非金屬作電極,非金屬主要是指石墨。如zn-c是一種金屬和一種非金屬作電極;zn-ag是一種活潑的金屬與一種較不活潑的金屬作電極。兩電極必須插入電解質溶液。注意!一定要溶液,電解質溶液存在自由移動的離子,陽離子參加電極反應,如稀硫酸溶液中有自由移動的氫離子,h+參加電極反應;硫酸銅溶液中有自由移動的銅離子,cu2+參加電極反應。[稍停]
現在總結一下,歸納一下:“構成原電池的條件”,請記錄:[學生記錄]第一,必須有活動性不同的兩種金屬,或金屬和非金屬作電極;第二,兩電極直接插入電解質溶液;第三,正常工作的原電池兩電極,必須用導線連接起來。實驗一、三的裝置是原電池,它們完全符合構成原電池的三個條件。實驗二、四的裝置不是原電池。實驗二,兩塊鋅片是同種金屬,不符合必須要有活動性不同的兩種金屬作電極的條件;實驗四的酒精溶液是非電解持溶解,不符合兩電極必須插入電解質溶液的條件。
下面請大家再進一步研究一下:(1)zn、c、稀h2so4,(2)zn、ag、cuso4溶液--這兩個原電池的工作原理。鋅片、石墨棒插入稀硫酸,用導線連接後,石墨棒上產生什麼氣體?怎樣會產生的?鋅片上發生了什麼變化?怎樣會發生的?××同學。[指定學生]
[評述:這裏重複地研究原電池的工作原理,教學要求與前面是不同的。上課開始階段的研究,屬於識記水平,只讓學生識記一下,獲得初步理解;現在研究原電池工作原理,則要求學生從簡單應用,達到直接應用的學習水平。教師可以在觀察學生應用的現場,瞭解學生是否已經真懂,而且可以對學生難免出現的一些錯誤,及時作出糾正。例如,在電解質為硫酸銅溶液時,正極上究竟是什麼物質發生了還原反應,這是原理的應用。課堂上的條件很好,有實驗可以觀察,也有條件作理論分析,糾正學生錯誤是並不困難的。在這裏,任課教師安排教學時,考慮得到周到,要求學生會操作,會口述和會正確書寫電極反應式,這類教學是很細膩的。]
生(14):石墨棒上有氫氣產生,硫酸溶液中的氫離子,在石墨棒得到電子變成氫原子,兩個氫原子進一步變成氫分子。
師:這是什麼反應?
生(14):還原反應。
師:鋅片上發生什麼變化呢?
生(14):鋅不斷溶解。
師:鋅片上的鋅原子失去電子變為鋅離子,進入溶液。這是什麼反應?
生(14):氧化反應。
師:鋅、碳原電池中,哪個電極為正極?哪個電極為負極?×同學。[指定學生]
生(15):鋅片是負極,鋅片上有電子流出;石墨棒是正極,電子流入石墨棒。
師:鋅片、銀片插入硫酸銅溶液,用導線連接後,銀片上生成暗紅色物質是什麼?怎樣會產生的?鋅片上發生了什麼變化?怎樣會發生的?×同學。[指定學生]
生(16):銀片上有銅產生,硫酸銅溶液中的銅離子,從銀片上得到電了,變成銅原子,銅附在銀片上。鋅不斷溶解,鋅片上鋅原子失電子變鋅離子,進入溶解。
師:負極鋅片上鋅原子失電子變成鋅離子,是什麼反應?
生(集體):氧化反應。
師:正極銀片上銅離子得到電子,變成銅原子,是什麼反應?
生(集體):還原反應。
師:下面請大家在紙上做練習。
在圖上標明正負極和電子轉移方向,寫出電極方程式。
師:我們分析一下,看看做得對不對。鋅是負極,銀是正極,電子從負極鋅片流向正極銀片,對嗎?
生(集體):對。
師:負極鋅片,鋅原子失電子成鋅離子,正極銀片上氫離子得電子變成氧原子,結合成氫分子。對嗎?
生(集體):不對。 [議論紛紛]
師:不對在什麼地方?×同學。[指定學生]
生(18):正極銀片上,銅離子得電子變成銅原子。
師:實驗證明,正極銀片上有銅生成,從理論上來看,為什麼是銅而不是氫氣呢?硫酸銅溶液中有較多的銅離子和極少量的氫離子,在金屬活動順序表中,銅排在氫後面,氫原子比銅原子容易失電子,而銅離子比氫離子容易得出電子,因此,應該銅離子得電子生成銅原子。[板書]
現在我們來總結一下原電池的化學原理。大家一起看書,第155頁第五行:“原電池電子流出的一極是負極(如鋅片),電極被氧化”。zn、cu原電池,負極是鋅片,而一般原電池負極是相對活潑的金屬,相對活潑的金屬的原子,容易失去電子,電子流出,電極本身被氧化。在書上鋅片邊上可寫上:“相對活潑的金屬”。再往下看:“電子流入的一極是正極h+在電極上被還原。”zn、cu原電池,正極是銅片,h+在正極上被還原,而一般原電池,正極是相對不活潑的金屬或非的石墨,電了通過導線流入正極,電解質溶液中的陽離子,在正及得到電子被還原。大家在書上銅邊上寫上:“相對不活潑金屬或非的石墨”;氫離子邊上寫:陽離子。
原電池從外電路來看,電子從負極流向正極;從內電路來看,負極金屬原子失去電子被氧化,正極陽離子得電子被還原。內電路兩極上發生氧化-還原反應,外電路兩極電子定向流動,產生電流,化學能轉變為電能。
回家認真複習原電池。預習金屬的腐蝕和防護。完成書面作業160頁第一題和補充題:畫原電池的示意圖,標出正負極和電子流動方向,寫出電極方程式,並注意反應所屬類型。做實驗並進行思考,準備課堂討論:161頁第二題。今天中午和放學後開放實驗室,請大家自己選擇時間到實驗室做實驗。
[下課]
[ 附]板書
1.什麼是原電池
2.權成原電池的條件
3.原電池的工作原理
[評述:這是一堂原電池概念的理論課。教學要求明白,教學過程很有層次和節奏,貫徹了由表及裏、由易到難的教學原則。而且,本堂課體現了學生是教學中的主體精神,實驗是由學生獨立進行或觀察的,結論是由學生自己得到的。把教學中大多采用的驗證性實驗,改為探索性實驗,把觀察實驗過程和抽象思維過程結合起來,有利於發展學生的能力。
在教學中,教師的主體任務是向學生提出問題、揭露矛盾、引導思考、組織活動(或實驗)、解答疑難和指引進一步學習的途徑。教師不能代替學生去學習。用“喂”和“填”的辦法進行教學,雖然可以使學生學起來輕易一些,但正因為輕易了,就妨礙了學生的鑽研精神的培養和自學能力的提高。本堂課的教學基本上避免了“代替學習”的舊模式。同時,也反對了所謂“放手讓學生自己去探索”,模糊教學的具體目標的做法,防止走向另一個極端。它保持了教師的主導作用和學生的主體地位的較好的統一。
學生在回答問題時,不可能十全十美,會出現一些曲折。在班級教學中,各個學生的學習能力不可能完全一致,教師要善於利用這些曲折去“借題發揮”,幫助一部分設疑、解難,使這些學生跟上全班水平。在教學中的一些“迂迴”,有時對學習水平較高的學生也是需要的,可以使他們在“迴旋”中培養再現性思維和創造性思維。在這個問題上,如何掌握“火侯”,這是教師的教學的教學藝術。本堂課的教學,在這方面似可更放手一些。
未來的文盲將不是那些不識字的人,而是沒有學會怎樣學習的人。]
化學電源
1. 普通鋅錳電池——乾電池
乾電池是用鋅制筒形外殼作負極,位於中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極,在石墨周圍填充ZnCl2、NH4Cl和澱粉糊作電解質,還填有MnO2黑色粉末,吸收正極放出的H2,防止產生極化現象。
電極反應為:
負極:Zn-2e-=Zn2+
正極:2NH4++2e-=2NH3+H2
H2+2MnO2=Mn2O3+H2O
4NH3+Zn2+=[Zn(NH3)4]2+
澱粉糊的作用是提高陰、陽離子在兩極的遷移速率。
電池的總反應式為:
2Zn+4NH4Cl+4MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O
乾電池的電動勢通常約為1.5V,不能充電再生。
2. 鉛蓄電池
2,負極板是海綿狀的金屬鉛,兩極均浸入硫酸溶液中;且兩極間用微孔橡膠或微孔塑料隔開。
放電時起原電池的作用,電極反應為:
當放電進行到硫酸的濃度降低,溶液的密度達1.18g 時應停止使用,需充電,充電時起電解池的作用,電極反應為:
陽極:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
陰極:PbSO4+2e-=Pb+SO42-
蓄電池充電和放電的總化學方程式為:
3. 銀鋅電池——鈕釦式電池
它是用不鏽鋼製成的一個由正極殼和負極蓋組成的小圓盒,形似鈕釦,盒內正極殼一端填充由Ag2O和石墨組成的正極活性材料,負極蓋一端填充鋅汞合金組成的負極活性材料,電解質溶液為KOH濃溶液。電極反應為:
負極:Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O
正極:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
電池的總反應式為:Ag2O+Zn=2Ag+ZnO
電池的電動勢為1.59V,使用壽命較長。
4. 微型鋰電池
常用於心臟起搏器的一種微型電池叫鋰電池,它是用金屬鋰作負極,石墨作正極,電解質溶液由四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酸氯(SOCl2)中組成。電池的總反應式為:8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO4+2S
這種電池容量大,電壓穩定,能在-56.7~71.1℃温度範圍內正常工作。
5. 氫氧燃料電池
氫氧燃料電池是一種高效低污染的新型電池,主要用於航天領域。它的電極材料一般為活性電極,具有很強的催化活性,如鉑電極,活性炭電極等。電解質溶液為40%的KOH溶液。電極反應為:
負極:2H2+4OH—-4e=4H2O
正極:O2+2H2O+4e-=4OH-
電池的總反應式為:2H2+O2=2H2O
6. 海水電池
1991年,我國首創以鋁—空氣—海水為能源的新型電池,用作航海標誌燈。該電池以取之不盡的海水為電解質,靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流。電極反應式為:
負極:4Al-12e-=4Al3+
正極:3O2+6H2O+12e-=12OH-
電池的總反應式為:
這種海水電池的能量比“乾電池”高20~50倍。
7. 新型燃料電池
該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極,又在兩極上分別通甲烷和氧氣。電極反應為:
負極:CH4+10OH—-8e-=CO32-+7H2O
正極:2O2+4H2O+8e-=8OH-
電池的總反應式為:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
電解時電極產物的判斷
1. 陽極產物判斷
首先看電極,如果是活動性電極(金屬活動順序表Ag以前),則電極材料失電子,電極被溶解,溶液中的陰離子不能失電子。如果是惰性電極(Pt、Au、石墨),則要再看溶液中的離子的失電子能力。此時根據陰離子放電順序判斷。
陰離子放電順序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
2. 陰極產物判斷
直接根據陽離子得電子能力進行判斷,陽離子放電順序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na2+>Ca2+>K+
3. 電鍍條件,由於陽極不斷溶解,由鍍液中陽離子保持較高的濃度,故在此條件下Zn2+先於H+放電。
原電池、電解池、電鍍池之比較
① 活動性不同的兩電極(連接)
② 電解質溶液(電極插入其中並與電極自發反應)
③ 形成閉合電路
用惰性電極電解電解質溶液時的規律
1. 電解水型:含氧酸、強鹼、活潑金屬的含氧酸鹽(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)的電解。
陰極:
陽極:
總反應:
2. 分解電解質型:無氧酸(除HF外)、不活潑的無氧酸鹽(氟化物除外)(如HCl、CuCl2等)溶液的電解。
陰極:
陽極:
總反應:
3. 放氫生鹼型:活潑金屬的無氧酸鹽(氟化物除外)(如NaCl、MgBr2)溶液的電解。
陰極:
陽極:
總反應:
4. 放氧生酸型:不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4、AgNO3等)溶液的電解。
陰極:
陽極:
總反應:
"原電池的原理及應用"為高中化學(必修)第二冊第四章 《幾種重要金屬》第四節,本節課共兩課時,我説課的內容為第一課時《原電池》。準備從如下四大方面展開説課。
一、説教材
(一)、在教材中的地位和作用
教材地位
該節內容為高中電化學的開始,在此之前學生學習過的氧化還原反應,能量之間轉換,電解質溶液,金屬活潑性等化學知識及物理電學的相關知識,已為本節課的學習做好了一定知識儲備;同時原電池的原理又為後面金屬的腐蝕和防護,其它常見電池的原理及電解原理等重要電化學知識的學習奠定了基礎。它是電化學學習的基礎內容也是核心內容。
作用:本節內容對發展學生邏輯推理能力,提高學生科學素養,培養科學探究能力,將理論應用於實踐,實踐再回歸理論以及知識系統化及結構化的形成都起着重要作用。
(二)、教學目標:
依據:根據教學大綱的要求和編寫教材的意圖,結合本課的特點及本着在學習過程中發揮學生的主體性和能動性,使學生學會學習,獲得有效學習的新課程理念為出發點將教學目標設定如下:
1.知識與技能
(1)瞭解原電池的工作原理及構成條件
(2)能正確書寫電極反應式和電池總反應方程式
(3)通過實驗培養學生化學實驗的觀察操作及設計能力;綜合運用有關的知識技能和方法,分析解決一些化學問題的高級技能
2.過程與方法
(1)讓全體學生經歷探究的過程,學習科學探究方法,提高科學探究的能力
(2)培養學生科學的思維方式和問題意識。
3.情感態度與價值觀
(1) 體驗科學探究的艱辛和喜悦,
(2) 培養學生勇於創新,積極實踐等科學精神和科學態度
(3)學會與他人合作,主動交流。
(三)、教學重點: 瞭解原電池的反應原理及構成原電池的一般條件。
依據:1、依據大綱和新課程標準對本節內容的要求
2、電化學的基礎和核心地位
(四)、教學難點: 原電池的反應原理
依據:該內容特理論性強,抽象,難理解。學生很難在頭腦中建立電子在原電池正負兩極轉移的微觀模式。
二、説教法與學法
教法:
1.情境激學法 2.探究實驗促學法 輔助教學法 4.歸納、演繹法
學法:
1.實驗探究法2.歸納演繹法
在本節課中教師在教材中沒有把教材內容作簡單,有序的展示,而是在分析教材內容的基礎上根據學生的學習來重新組織,站在改組和重建的高度來審視教材,把教材內容做為了解學科科學的生長點,以學生探究實驗貫穿始終,將學生置身於一個動態,開放,個性,多元的學習環境中,體驗類似科學家進行科學探究的一般過程。在探究過程中完成知識的自主建構。
本節課讓學生採用以科學探究為主的多元化學習方式,對於更好地展現學生多元智能,體驗科學探究的過程,強化科學探究的意識,掌握探究的基本方法,激勵學生學習興趣和智慧潛能,學會與人合作,培養學生實踐能力和創造力都有着積極的意義。
三、教學過程:
(一)引課:創新實驗:西紅柿電池使音樂賀卡發出美妙音樂。
目的;創設新奇刺激的前置問題情境,極大地激發調動學生感知興趣和探知熱情。為什麼西紅柿電池能產生電流?
(二)教學重點一:原電池工作原理
突破方式:變教師演示實驗為學生分組實驗,變教材驗證實驗為探索實驗。
依據:
1. 教材演示實驗不便於所有學生觀察,缺少學生的參與,不能充分發揮不學生自身主體作用。
2. 建構主義鼓勵學生運用他們自己的經驗,讓學生去學會發現並作出相關鏈接,主動構建有成效的內化了的,適合於自我的知識意義。
具體做法:
用鋅片銅片稀硫酸模擬西紅柿電池做兩個分組實驗讓學生觀察兩金屬片用導線連接前後現象的差別。實驗結果的出乎意料使學生的原有狀態與目標狀態之間產生了差距,引發了學生新的問題。為什麼導線連接後銅片上出現氣泡
教師設置幾個有梯度,和層次性的問題引發學生討論在有限的時間裏經過討論讓學生在自主交流的過程中澄清了鋅銅稀硫酸原電池產生電流的原因。
討論結束,教師引導學生設計實驗證明裝置中確實存在電流且證明電子的流向是從銅片流向鋅片。以上問題的提出在於培養學生思維的嚴密性及求真務實的優秀品質,告訴學生實驗結果的分析要靠實驗證據不憑主觀臆斷想當然。
實驗結束教師收斂學生的思維,啟發學生從能量轉化的角度來給原電池下定義 。從而完成學生思維從一般到特殊,由具體到抽象,由現象到本質的]認識過程這一質的飛躍。
最後用3D動畫模擬鋅銅原電池的微觀反應。並將圖象定格讓學生書寫兩電極反應式。促進學生從形象思維和理性思維兩個層面上共同認識原電池反應原理
投影生活中常見電池:如干電池,蓄電池,充電電池,高能電池圖片感受化學就在我們身邊。
以上變演示實驗為分組實驗增加學生的創造體驗,充分發揮學生主體性使學生的學生問題意識獨立操作能力,創造能力得以充分培養。
(三)、教學重點二:掌握構成原電池的一般條件。
突破方式:增加教材沒有的開放性探究實驗。即給定多種藥品(電極:鋅片兩個,鐵釘一根,石墨棒一根。溶液:稀硫酸,硫酸銅,酒精,四氯化碳四種溶液和電流計儀)讓學生自行設計並探究構成原電池的一般條件。
依據:
1、STS教育觀重視把科學看成是一種學習過程,認為能對自己的結論進行論證比單純地得到指向結論的結果同樣重要或更重要。
2.實驗方法論認為,化學實驗功能的體現,不僅僅在於獲得所謂正確實驗結果,更重要的是使學生經歷和體驗獲得實驗結果的探究過程。
3、高中化學新課程標準也將探究性學習確定為為學生學習化學的一種重要學習方式。基於以上原因,我大膽處理教材,將構成原電池的一般條件這一講授性知識變為實驗探究性學習。
該實驗具有一定開放性和發散性所以教師適時拋出問題啟發學生引發討論如何確定探究的方向,如何處理實驗中三個變量關係,如何逐一設計實驗方案探究原電池構成的一般條件。學生依據可行的實驗方案進行探究實驗,讓學生在實驗探究過程中對所得多種實驗信息進行篩選,對比,分類,加工選取有用信息,運用歸納演繹等思維方式,得出正確結論。
該做法讓學生自主探索,主動求知,學會收集,分析和利用各種信息及信息資源,同時學習者之間通過討論,交流,用集體的感知來豐富,強化個人的概括,通過學習者之間的交叉反饋來強化,矯正,豐富個體的探究結果,有利於發展學生實踐能力,創新精神,合作與分享意識。在實踐活動理性認識的循環往復,螺旋式的上升,不僅促進了對學習內容的理解,也使學生的探究策略和方法得到提高,才能,智慧和判斷力等多方面得到發展。
(四) 化學史教育:教師講述伏打電池發明的故事培養學生敢於質疑,勇於探究的科學精神。
(五)小結:
採取學生先小結,老師後總結的方式,
目的:1、訓練學生概括總結的思維能力2、實施以主動建構為基礎的精簡教學策略,以圖表的方式直觀讓學生清楚本節的內容要點,及各知識點之間的內在聯繫,使學生知識系統化,網絡化。
(六)練習:為了落實本節課的教學重點構成原電池的原理及構成條件而設。
(七)作業:
家庭小實驗:製作水果電池。
目的:該實驗為開放性創造實驗對學生的實驗設計能力提出更高要求。將科學探究延伸到課外。 進一步激發學生求知慾望,調動學生探索研究的積極性,變實驗知識為實踐能力,昇華創造意識。
四、説板書 板書直觀清楚揭示本節教學兩個重點
課前準備:學生課桌上放有盛稀硫酸的玻璃缸、電流汁、鋅片、銅片、導線。(兩人一組)]
[上課]
師:工農業生產、國防、科研、日常生產中,常常使用哪些電池?××同學。[指定學生]
生(1):蓄電池、乾電池、温差電池、氧化銀電池、高能電池等。
師:××同學[指生(1)]參加區裏少年科技站活動,因此他解得很多,講得很好。
化學電池一般都是根據原理製成的。為了更好地使用各種電池,並創造出更多更好的新電池,必須學習最簡單的電池,也就是學習的構造和它的工作原時。[板書:一、]化學反應時常伴隨着光、熱這樣一些現象。化學反應是否有電流效應呢?如果有的話,電流又是怎樣產生的呢?我們一起做一個實驗,請大家把書翻到154頁(實驗5-3)。大家都經過預習,具體操作不必多講,做實驗時請觀察三個現象,並認真思考產生這些現象的原因,也可適當地展開一些討論。第一,鋅片、銅片平行插入盛有衡硫酸的玻璃缸裏,仔細觀察鋅片上有沒有氣體?其次,拿導線把鋅片、銅片連接起來,再看一看銅片有沒有氣體產生?鋅片上現象有無變化?最後我們把鋅片、銅片連接一個電流計、看看電流計的指針有沒有偏轉?實驗結束以後,鋅片和銅片用自來水沖洗沖洗,放在塑料燒杯裏。盛衡硫酸的玻璃缸仍放在桌子上。下面大家開始做實驗。[教師在黑板上畫上原有電池示意圖(圖1)]
[學生邊實驗邊開展討論;教師邊巡視邊進行個別指導。]
注意!連接電流計時,銅片上的導線接在電流計刻有正0.6處,鋅片上的導錢接在電池計刻有負的地方。[稍待片刻]好,全部結束,請大家迅速把鋅片、銅片用水沖洗一下,放在塑料燒杯裏,玻璃缸、電流計、燒杯都放在桌子的正上方。
現在我們請同學彙報一下,在實驗時看到一些什麼現象?××同學。[指定學生]
生(2):看到鋅片上面有氣泡,用導線連接起來,銅片上有氣泡。
師:連接導線前後,鋅片和銅片的現象各有什麼不同?
生(2):連接導線前,鋅片上有氣泡,銅片上無氣泡;連接導線後,鋅片上氣泡減少,銅片上出現比較多的氣泡。
師:然後在導線中連接電流計,又看到什麼現象?
生(2):電流計的指針有一些偏轉。
師:鋅片、銅片插入稀硫酸中,鋅片有氣泡產生,銅片上沒有氣泡產生,這是什麼原因?×同學,[指定學生]你講講看。
生(3):鋅的活動性大,所以有氣泡;銅的活動性小,所以沒有氣泡產生。
師:大家想想,這樣回答完整嗎?×同學。[指定學生]
生(4):在金屬活動性順序表中,鋅排在氫的前面,容易失去電子,能置換酸中的氫。
師:銅呢?
生(4):銅排氫的後面,不能置換酸中的氫。
師:在金屬活動順序表中,鋅排氫的前面,鋅的化學性質比氫活潑,鋅原子易失電子給硫酸溶液中的氫離子。鋅不斷溶解,鋅原子變成鋅離子,氫離子得到電子變成氫離子。兩上氫原子結合成氫分子,鋅片上有氣體即氫氣逸出。[板書]現在再考慮:為什麼鋅片、銅片連接了導線以後,如果鋅片很純的話,鋅片上的氣泡很少。幾乎沒有,而銅片上的氣泡卻很多,什麼道理?××同學。[指定學生]
生(5):鋅被氧化成鋅離子進入溶液,溶液中的氫離子從銅片獲得電子,被還原成氫原子。
師:同學們能回家預習,很好。但回答問題要針對題意,經過思考後用自己的語言來回答。大家看到銅片上氣泡很多,鋅片上氣泡少了,這是什麼道理呢?。[指定學生]
生(6):鋅原子失電子變成鋅離子,電子通過導線流向銅片上,氫離子在銅片上得電子,變成氫原子再組成氫分子。銅片上有很多氫氣泡。
[評述:在這類探索性實驗中,操作並不困難,重要的是觀察現象要細微,否則無收穫。在觀察到現象後,分析電子的流動和轉移的路線是重要的課題。一定要讓學生得到如下結論:鋅片與稀硫酸接解反應時,電子是在鋅和氫離子之間直接轉換;而在鋅片用導線與插在稀硫酸時的銅片接連時,電子是由鋅片通過導線到達銅片後,在銅片上向氫離子轉移。在學生的回答中,有一句話最重要:“鋅原子失去的電子通過導線流到銅片上”,要特別強調。在電子通路得到控制後,的使用才成為可能。]
師:鋅是比較活動的金屬,鋅片的鋅原子失電子變成鋅離子,溶解在溶液裏。鋅原子失去電子通過導線流到銅片上,而溶液中的氫離子從銅片上得到電子變成氫原子,二年氫原子組成了氫分子。因此,在銅片上就有氣體出發。大家也可以考慮一下:鋅原子失電子變成二價鋅離子,氫離子得電子變成氫原子都是一些什麼反應呀?×同學。[指定學生]
生(7):鋅原子失電子發生氧化反應,氫離子得電子發生還原反應。
師:鋅原子失去電子變二價鋅離子的反應為氧化反應;氫離子得電子變氫原反應是還原反應。在導線中連接了電流計,大家都看到電流計的指針有偏轉的。説明導線裏有電流通過,考慮一下上述實驗裝置,怎麼會產生電流的?電子流動的方向,又是怎樣的呢?請同學們討論。
生(8):電流的產生是由於電子從鋅片流向銅片。
師:有誰補充?[指定學生]
生(9):因為鋅片上電子多,鋅片、銅片之間有電勢差
師:產生電流的根本原因是什麼?
[評述:產生電流的根本原因,在化學裏是無法弄明白的。學生回答的產生電勢差的事實,也是根本原因之一,如果學生在高中電學裏已學過這個原理,教師可提醒一下。如果學生的尚未學到,則化學教師可以輕輕帶過,待學生到物理學習中再深究。這裏,也許只需突出氧化-還原反應的自動變化。]
生(10):鋅片上鋅原子發生氧化反應,銅片上的氫離子得電子發生還原反應,使導線中的電子從鋅片流向銅片。
師:鋅片、銅片上發生了氧化-還原反應,使電子從鋅片不斷地流向銅片而形成電流,這是上述裝置產生電流的根本原因。鋅比銅活動,容易失去電子,鋅片上的電子比銅片多,鋅片與銅片間有電勢差,電子從鋅片流向銅片。我們再看看上面的實驗裝置有什麼特點?請大家翻開書,第155頁,第四行:“把化學能轉變為電能的裝置叫。”我們剛才做實驗的裝置就是原, 鋅、銅、衡硫酸組成的一個鋅銅。現在大家可以搞清楚了,什麼是。
中電子流出的這一極稱為負極;電子流入的這一極稱為正級。鋅、銅中鋅和銅各是什麼極?
生(集體):鋅片是負極;銅片是正極。
師:鋅、銅中,鋅片是電子流出的稱為負極,銅片是電子流入的稱為正極。負極鋅片,正極銅片,各發生什麼反應?
生(集體):負極鋅片上發生氧化反應;正極銅片上的H+發生還原反應。
師:負極鋅片,電極鋅本身被氧化正極銅片,H+在電極銅上被還原。鋅銅中的電子,從負極鋅片流向正極銅片。
為了更好地學習的工作原理,我們可以用電極方程式,表示兩電極上所發生的反應。電極方程怎樣寫法呢?寫電極方程式時,[指黑板上所寫的電極方程式應寫清楚正極、負極;在電極後面括一個括號,寫電極材料名稱;然後再書寫原子(分子)或離子的符號,以及得失電子的數目;最後配平並在反應物、生成物的符號間寫等號。]
[評述:電極方程式的書寫一定要規範,這有利於鞏固對電極反應的氧化還原本質的理解。]
[教師將放有的盛稀硫酸的玻璃缸,硫酸銅溶液的玻璃缸,酒精溶液的玻璃缸,鋅片、銅片、銀片、石墨棒以及導線的示教盤和大型電流計擺在講台上。]
師:下面我再來做幾個實驗,請大家仔細觀察。這是鋅片、石墨棒,在玻璃缸裏的是稀硫酸[出示實物],現在如果我把鋅片和石墨棒放在稀硫酸裏,鋅片上有氣泡嗎?
生:有氣泡。
師:石墨棒上有氣泡嗎?
生:沒有。
師:現在我用一根導線,把鋅片和石墨棒連接起來。[教師演示]請×同學[指定學生]代表大家來看一下,並向大家彙報看到的現象。
生(11):鋅片上氣泡減少,石墨棒上有氣泡產生。
師:把電流計連接在鋅片和石墨棒中間[教師演示],大家看看講台上電流計指針,電流計指針發生偏轉。
下面我們做第二個實驗。這裏有兩塊鋅片,玻璃缸裏是稀硫酸[出示實物]把兩塊鋅片插入稀硫酸裏[教師演示],兩塊鋅片有什麼現象?
生:都有氣泡。
師:如果在兩塊鋅片間,連接一電流計[教師演示],大家看看,電流計的指針是否有偏轉?
生:沒有偏轉。
師:兩塊鋅片插入稀硫酸連接電流計,兩塊鋅片都有氣泡產生,電流計指針不發生偏轉。
下面我們做第三個實驗。這是一塊鋅片,這是一塊銀片,玻璃缸是硫酸銅溶液[出示實物],把鋅片、銀片插入硫酸銅溶液中,放置片刻後,取出銀片[教師演示],大家看看,銀片上有什麼現象?
生(部分):變暗了;(部分):有暗紅色。
師:如果在鋅片、銀片中,連接一個電流計[教師演示],大家看看,電流計的指針是否有偏轉?
生:有偏轉。
師:鋅片、銀片插入硫酸銅溶液,連接電流計,鋅不斷溶解,銀片有暗紅色物色析出,電流計指針發生偏轉。
最後一個實驗,也就是第四個實驗。這是一塊鋅片、一塊銅片,玻璃缸裏是酒精溶液[出示實物]。
現在我們把鋅片和銅片插入酒精溶液[教師演示],大家仔細觀察,有什麼現象?
生:沒現象。
師:鋅片、銅片插入酒精溶液,鋅片、銅片都沒有現象。如果用導線把鋅片、銅片連接起來,鋅片、銅片上仍然沒有現象。現在我在鋅片、銅片間, 連接一個電流計[教師演示],大家看看,電流計指針是否有偏轉?
生:沒有偏轉。
師:鋅片、銅片插入酒精溶液,連接電流計,鋅片、銅片上沒有現象,電流計指針不發生偏轉。
現在請大家考慮:這四個實驗中,哪幾個既發生化學反應,又能產生電流?請×同學回答。
生(12):第一和第三。
師:第一和第三個實驗。既發生化學反應,又能產生電流,這些裝置是;第二個實驗發生化學反應,但無電流產生;第四個實驗既不發生化學反應,也沒有電流產生,這些裝置都不是。
現在請大家考慮:由哪幾部分構成?每部分用什麼材料?材料有什麼要求?也就是説,請臧克家總結歸納一下,構成要哪些條件?請×同學講講看。
[評述:在瞭解作用的 ,分析的構造。而且,教師對構造的教學是通過四個實驗,讓學生自己去觀察、比較,然後獨立歸納出構成的條件。這是教師在能力培養的要求下,作出的別具匠心的安排。學生在通過這一過程的教學後,不僅獲得了知識,也提高了學習能力。]
生(13):第一是有兩種金屬;第二是有電解質;第三有要導線。
師:是否一定是兩種金屬?
生(13):也可以金屬和非金屬。
師:如果是兩種金屬,要求兩種怎樣的金屬?
生(13):一種金屬在金屬活動順序中排氫前面;一種排在氫的後面。
師:可由兩種活潑不同的金屬作電極,一種金屬比較活潑,一種金屬比較不活潑,這是相對比較來説的。兩種金屬不一定要一種排在金屬活動順序表氫前,一種排在氫後面。如兩種金屬都排在金屬活動順序表氫後面,只要活動性不同也就可以。當然也可以由一種金屬和一種非金屬作電極,非金屬主要是指石墨。如Zn-C是一種金屬和一種非金屬作電極;Zn-Ag是一種活潑的金屬與一種較不活潑的金屬作電極。兩電極必須插入電解質溶液。注意!一定要溶液,電解質溶液存在自由移動的離子,陽離子參加電極反應,如稀硫酸溶液中有自由移動的氫離子,H+參加電極反應;硫酸銅溶液中有自由移動的銅離子,Cu2+參加電極反應。[稍停]
現在總結一下,歸納一下:“構成的條件”,請記錄:[學生記錄]第一,必須有活動性不同的兩種金屬,或金屬和非金屬作電極;第二,兩電極直接插入電解質溶液;第三,正常工作的兩電極,必須用導線連接起來。實驗一、三的裝置是,它們完全符合構成的三個條件。實驗二、四的裝置不是。實驗二,兩塊鋅片是同種金屬,不符合必須要有活動性不同的兩種金屬作電極的條件;實驗四的酒精溶液是非電解持溶解,不符合兩電極必須插入電解質溶液的條件。
下面請大家再進一步研究一下:(1)Zn、C、稀H2SO4,(2)Zn、Ag、CuSO4溶液--這兩個的工作原理。鋅片、石墨棒插入稀硫酸,用導線連接後,石墨棒上產生什麼氣體?怎樣會產生的?鋅片上發生了什麼變化?怎樣會發生的?××同學。[指定學生]
[評述:這裏重複地研究的工作原理,教學要求與前面是不同的。上課開始階段的研究,屬於識記水平,只讓學生識記一下,獲得初步理解;現在研究工作原理,則要求學生從簡單應用,達到直接應用的學習水平。教師可以在觀察學生應用的現場,瞭解學生是否已經真懂,而且可以對學生難免出現的一些錯誤,及時作出糾正。例如,在電解質為硫酸銅溶液時,正極上究竟是什麼物質發生了還原反應,這是原理的應用。課堂上的條件很好,有實驗可以觀察,也有條件作理論分析,糾正學生錯誤是並不困難的。在這裏,任課教師安排教學時,考慮得到周到,要求學生會操作,會口述和會正確書寫電極反應式,這類教學是很細膩的。]
生(14):石墨棒上有氫氣產生,硫酸溶液中的氫離子,在石墨棒得到電子變成氫原子,兩個氫原子進一步變成氫分子。
師:這是什麼反應?
生(14):還原反應。
師:鋅片上發生什麼變化呢?
生(14):鋅不斷溶解。
師:鋅片上的鋅原子失去電子變為鋅離子,進入溶液。這是什麼反應?
生(14):氧化反應。
師:鋅、碳中,哪個電極為正極?哪個電極為負極?×同學。[指定學生]
生(15):鋅片是負極,鋅片上有電子流出;石墨棒是正極,電子流入石墨棒。
師:鋅片、銀片插入硫酸銅溶液,用導線連接後,銀片上生成暗紅色物質是什麼?怎樣會產生的?鋅片上發生了什麼變化?怎樣會發生的?×同學。[指定學生]
生(16):銀片上有銅產生,硫酸銅溶液中的銅離子,從銀片上得到電了,變成銅原子,銅附在銀片上。鋅不斷溶解,鋅片上鋅原子失電子變鋅離子,進入溶解。
師:負極鋅片上鋅原子失電子變成鋅離子,是什麼反應?
生(集體):氧化反應。
師:正極銀片上銅離子得到電子,變成銅原子,是什麼反應?
生(集體):還原反應。
師:下面請大家在紙上做練習。
在圖上標明正負極和電子轉移方向,寫出電極方程式。
師:我們分析一下,看看做得對不對。鋅是負極,銀是正極,電子從負極鋅片流向正極銀片,對嗎?
生(集體):對。
師:負極鋅片,鋅原子失電子成鋅離子,正極銀片上氫離子得電子變成氧原子,結合成氫分子。對嗎?
生(集體):不對。 [議論紛紛]
師:不對在什麼地方?×同學。[指定學生]
生(18):正極銀片上,銅離子得電子變成銅原子。
師:實驗證明,正極銀片上有銅生成,從理論上來看,為什麼是銅而不是氫氣呢?硫酸銅溶液中有較多的銅離子和極少量的氫離子,在金屬活動順序表中,銅排在氫後面,氫原子比銅原子容易失電子,而銅離子比氫離子容易得出電子,因此,應該銅離子得電子生成銅原子。[板書]
現在我們來總結一下的化學原理。大家一起看書,第155頁第五行:“電子流出的一極是負極(如鋅片),電極被氧化”。Zn、Cu,負極是鋅片,而一般負極是相對活潑的金屬,相對活潑的金屬的原子,容易失去電子,電子流出,電極本身被氧化。在書上鋅片邊上可寫上:“相對活潑的金屬”。再往下看:“電子流入的一極是正極H+在電極上被還原。”Zn、Cu,正極是銅片,H+在正極上被還原,而一般,正極是相對不活潑的金屬或非的石墨,電了通過導線流入正極,電解質溶液中的陽離子,在正及得到電子被還原。大家在書上銅邊上寫上:“相對不活潑金屬或非的石墨”;氫離子邊上寫:陽離子。
從外電路來看,電子從負極流向正極;從內電路來看,負極金屬原子失去電子被氧化,正極陽離子得電子被還原。內電路兩極上發生氧化-還原反應,外電路兩極電子定向流動,產生電流,化學能轉變為電能。
回家認真複習。預習金屬的腐蝕和防護。完成書面作業 160頁第一題和補充題:畫的示意圖,標出正負極和電子流動方向,寫出電極方程式,並注意反應所屬類型。做實驗並進行思考,準備課堂討論:161頁第二題。今天中午和放學後開放實驗室,請大家自己選擇時間到實驗室做實驗。
[下課]
[ 附]板書
1.什麼是
2.權成的條件
3.的工作原理
[評述:這是一堂概念的理論課。教學要求明白,教學過程 很有層次和節奏,貫徹了由表及裏、由易到難的教學原則。而且,本堂課體現了學生是教學中的主體精神,實驗是由學生獨立進行或觀察的,結論是由學生自己得到的。把教學中大多采用的驗證性實驗,改為探索性實驗,把觀察實驗過程和抽象思維過程結合起來,有利於發展學生的能力。
在教學中,教師的主體任務是向學生提出問題、揭露矛盾、引導思考、組織活動(或實驗)、解答疑難和指引進一步學習的途徑。教師不能代替學生去學習。用“喂”和“填”的辦法進行教學,雖然可以使學生學起來輕易一些,但正因為輕易了,就妨礙了學生的鑽研精神的培養和自學能力的提高。本堂課的教學基本上避免了“代替學習”的舊模式。同時,也反對了所謂“放手讓學生自己去探索”,模糊教學的具體目標的做法,防止走向另一個極端。它保持了教師的主導作用和學生的主體地位的較好的統一。
學生在回答問題時,不可能十全十美,會出現一些曲折。在班級教學中,各個學生的學習能力不可能完全一致,教師要善於利用這些曲折去“借題發揮”,幫助一部分設疑、解難,使這些學生跟上全班水平。在教學中的一些“迂迴”,有時對學習水平較高的學生也是需要的,可以使他們在“迴旋”中培養再現性思維和創造性思維。在這個問題上,如何掌握“火侯”,這是教師的教學的教學藝術。本堂課的教學,在這方面似可更放手一些。
未來的文盲將不是那些不識字的人,而是沒有學會怎樣學習的人。]
第四章 第四節 原電池原理及其應用
一、學習目標
1、掌握原電池實質,原電池裝置的特點,形成條件,工作原理
2、瞭解乾電池、鉛蓄電池、鋰電池、燃料電池
3、瞭解金屬的電化學腐蝕
二、知識重點、難點
原電池原理、裝置特點、形成條件、金屬的電化學腐蝕
三、教學過程
引入: 你知道哪些可利用的能源?電池做為能源的一種,你知道
是怎麼回事嗎?它利用了哪些原理?你知道金屬是如何生
鏽的嗎?
新授: 原電池原理及其應用
實驗:4-15:①將鋅片插入稀硫酸中報告實驗現象。
②將銅片插入稀硫酸中報告實驗現象。
③將與鐵鋅銅片相互接觸或用導線連接起來插入稀硫酸中報
告實驗現象。
④在③中把鋅片和銅片之間連上電流計,觀察其指針的變化。
結論:①鋅片能和稀硫酸迅速反應放出H2
②銅片不能和稀硫酸反應
③銅片上有氣體生成
④電流計的指針發生偏轉,説明在兩金屬片間有電流產生
結論:什麼是原電池?(結論方式給出)它的形成條件是什麼?
原電池定義:把化學能轉化為電能的裝置叫做原電池。
形成條件: ①兩個電極
②電解質溶液
③形成閉合電路
討論:1、Zn|H2SO4|Cu形成裝置後有電流產生,鋅片上發生了什麼
反應?銅片上發生了什麼反應?(可以取鋅片周圍的溶液
用NaOH溶液鑑別;取銅片上生成的氣體檢驗。)
結論:在鋅片周圍有鋅離子生成;銅片上生成的是H2
討論:可能造成此現象的原因?倆金屬片上的反應式的書寫。
結論:在Zn上:Zn – 2e- =Zn2+
在Cu上:2H++2e-=H2
Zn失去電子流出電子通過導線--Cu--電解質中的離子獲得電子
我們把: 流出電子的一電極叫負極;
電子流入的一極叫做正極
兩極反應的本質:還是氧化還原反應,只是分別在兩極進行了。
負極失電子 被氧化 ,發生氧化反應
正極得電子 被還原 發生還原反應
實驗:分別用兩個銅片和兩個鋅片做上述實驗④。
結論:兩種情況下電流計不發生偏轉,説明線路中無電流生成,銅
片上無氣體生成。即兩電極必須是活潑性不同的金屬與金屬
或金屬與非金屬(能導電)