一、課標(biāo)分析
新課程標(biāo)準(zhǔn)對電極電勢等概念不做要求,在理論方面降低了知識(shí)的難度,因此在教學(xué)中只需借助氧化還原理論和金屬活動(dòng)順序,以及物理學(xué)中的電學(xué)知識(shí),對有關(guān)問題進(jìn)行定性介紹和分析。
二、教材分析
《化學(xué)反應(yīng)原理》第一章著重研究了化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系,而第四章電化學(xué)基礎(chǔ)著重研究化學(xué)反應(yīng)與電能的關(guān)系,二者都屬于熱力學(xué)研究范疇。原電池作為電化學(xué)的基礎(chǔ),利用其原理可制成多種電池,另一個(gè)重要意義是從本質(zhì)上弄清金屬的腐蝕,找到金屬防護(hù)的方法。
三、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)
重點(diǎn):進(jìn)一步了解原電池的工作原理,能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)方程式和電池反應(yīng)方程式
難點(diǎn):原電池的工作原理。
四、三維目標(biāo)
知識(shí)與技能目標(biāo):進(jìn)一步了解原電池的工作原理,寫出電極反應(yīng)方程式。
過程與方法目標(biāo):(1)通過原電池實(shí)驗(yàn)的觀察和分析,體會(huì)化學(xué)反應(yīng)原理的形成過程;(2)通過原電池實(shí)驗(yàn)的探究,掌握解決問題的方法。
情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo):(1)通過學(xué)習(xí)原電池聯(lián)系社會(huì)、生活與實(shí)踐,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;(2)通過課堂探究活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生的探究能力,以及與人合作、交流的能力。
五、教學(xué)內(nèi)容的處理
在處理教學(xué)內(nèi)容時(shí),把教學(xué)內(nèi)容分為以下幾個(gè)步驟:(1)在必修2“化學(xué)能與電能”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步介紹原電池的組成和原理;(2)學(xué)生討論且設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案;(3)學(xué)生討論并歸納總結(jié)出原電池中鹽橋的重要性及其作用。
思路:引入新課(實(shí)驗(yàn)引入)、學(xué)生討論分析、實(shí)驗(yàn)演示、多媒體演示分析、歸納總結(jié)、反饋檢測、課堂小結(jié)。
六、教學(xué)方法和教學(xué)手段的選擇
教學(xué)方法:實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)法。
教學(xué)策略:采用學(xué)生“自主—合作—探究”的學(xué)習(xí)模式。
教學(xué)手段:利用多媒體輔助教學(xué),如演示原電池鹽橋中離子的移動(dòng)方向,使學(xué)生更直觀地掌握化學(xué)原理。
七、學(xué)法指導(dǎo)
合作探究法、教師直接演示法、多媒體演示法。
八、教學(xué)過程分析
(一)復(fù)習(xí)
1.請大家回憶,原電池是怎樣進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化的?
2.原電池的形成是有條件的,大家還記得是什么條件?
(二)練習(xí)
請根據(jù)這幅圖片,解釋外電路電子流向、溶液中離子流向,寫出該原電池的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。
(三)學(xué)生動(dòng)手練習(xí)
1.探究問題:探究鋅—銅—硫酸銅溶液原電池。
(1)總的離子反應(yīng)方程式
Zn電極是 極,其電極反應(yīng)為 ,該反應(yīng)是 反應(yīng)(填氧化反應(yīng)或還原反應(yīng));
Cu電極是 極,其電極反應(yīng)為 ,該反應(yīng)是 反應(yīng)(填氧化反應(yīng)或還原反應(yīng))。
(2)若電流計(jì)接入,預(yù)測該原電池反應(yīng)現(xiàn)象是什么?
(3)請同學(xué)們動(dòng)手進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),觀察現(xiàn)象,并解釋原因(請注意導(dǎo)線的正負(fù)極連接以及小組合作:實(shí)驗(yàn)員、觀察員、記錄員、官方發(fā)言人)。
2.學(xué)生活動(dòng)
(1)實(shí)施方案。
(2)描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:(都有電流,但不穩(wěn)定;兩個(gè)電極上都有紅色物質(zhì)生成)隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延續(xù),電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度逐漸減小,最終沒有電流通過,同時(shí)鋅片表面逐漸被銅覆蓋。
分析(學(xué)生或老師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行):由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸,在反應(yīng)一段時(shí)間后,不可避免溶液中的銅離子在鋅片表面直接還原,一旦有少量的銅在鋅片表面析出,就在鋅表面構(gòu)成了原電池,進(jìn)一步加速銅在鋅表面析出,致使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱(濃度降低也能使電流強(qiáng)度減弱)。
假設(shè)問題:這樣的原電池能不能用來做電源?
過渡:如何才能使我們剛才設(shè)計(jì)的原電池產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流呢?
提示:從不穩(wěn)定因素著手(銅離子與鋅片接觸),作為原電池,其功能就是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,上述實(shí)驗(yàn)中在負(fù)極上的變化趨勢影響了供電效率,是否可以設(shè)法阻止溶液中的銅離子在負(fù)極鋅片上被還原?
(留給學(xué)生足夠的時(shí)間讓他們小組之間討論,找到問題的原因。)
(3)交流原因,找到改進(jìn)設(shè)想:將銅離子與鋅分開。
提示根據(jù)原電池的形成條件:小組之間交流,選擇合理的方案:
①若是導(dǎo)線,形成原電池時(shí),在兩極形成電荷堆積,導(dǎo)線上也會(huì)出現(xiàn)電子堆積,電阻致使電子不能暢通定向移動(dòng),無法形成持續(xù)穩(wěn)定地電流;
②若是電解質(zhì)溶液,外電路的電子定向移動(dòng),內(nèi)電路離子也定向移動(dòng),構(gòu)成一個(gè)內(nèi)外循環(huán)的通路,就可以得到持續(xù)穩(wěn)定的電流。
(4)論證實(shí)驗(yàn)可行性。
(5)實(shí)驗(yàn),描述現(xiàn)象。
(6)寫出兩個(gè)半電池反應(yīng)的電極方程式及總方程式:
(7)嘗試讓學(xué)生解釋鹽橋的作用(鹽橋:充滿飽和KCl溶液的瓊脂):
①使整個(gè)裝置構(gòu)成閉合回路,避免兩溶液直接接觸;
②平衡電荷。
3.師:電池探索者展示伏打、法拉第和丹尼爾、愛迪生,通過這節(jié)課的學(xué)習(xí),你有哪些收獲?
小結(jié):原電池是以氧化—還原反應(yīng)為依據(jù),使氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)分別在兩個(gè)不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)行,再以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接起來,從而獲得穩(wěn)定持續(xù)的電流。