人教版·選修4化學(xué)反應(yīng)原理

呂鐸

【教學(xué)目標(biāo)】

進(jìn)一步認(rèn)識(shí)原電池，了解原電池的工作原理；經(jīng)過(guò)對(duì)簡(jiǎn)單原電池裝置的優(yōu)化，感受科學(xué)探究的過(guò)程；在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)并享受探究帶來(lái)的快樂(lè)，感受化學(xué)世界的奇妙。

【教學(xué)重點(diǎn)】簡(jiǎn)單原電池的優(yōu)化方法。

【教學(xué)難點(diǎn)】鹽橋原電池的功能與價(jià)值。

【教學(xué)方法】創(chuàng)設(shè)情境—探究—實(shí)驗(yàn)，分析—推理—?dú)w納。

【教學(xué)過(guò)程】

引入：氫氧燃料電池汽車(chē)視頻。（教師解說(shuō)）

師：氫氧燃料電池是根據(jù)什么原理來(lái)設(shè)計(jì)的？

生：原電池。

師：今天我們繼續(xù)學(xué)習(xí)有關(guān)原電池的知識(shí)。

師：在必修二的學(xué)習(xí)中，我們學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)單原電池的構(gòu)造和原理，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)鋅銅原電池的裝置圖，回顧相關(guān)知識(shí)，填寫(xiě)學(xué)案。

板書(shū)：一、回顧原電池

生：填寫(xiě)正負(fù)極、電極反應(yīng)、電子電流的方向等。

師：請(qǐng)同學(xué)們預(yù)測(cè)一下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

生：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片溶解，有電流產(chǎn)生。

師：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)裝置圖和老師提供的實(shí)驗(yàn)用品，組裝鋅銅原電池，觀察實(shí)驗(yàn)想象。

生：連接實(shí)驗(yàn)裝置，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

板書(shū)：二、體驗(yàn)原電池

師：請(qǐng)同學(xué)們匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，看看你有哪些新發(fā)現(xiàn)？

生1：銅片上有氣泡，鋅片上也有氣泡，而且鋅片上氣泡更多。

生2：電流表指針不穩(wěn)定，一段時(shí)間后電流衰減。

師：請(qǐng)同學(xué)們分析這些異常現(xiàn)象，出現(xiàn)的原因可能是什么？

生：鋅片與稀硫酸直接接觸，所以鋅片上也有氣泡產(chǎn)生；一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，所以溫度升高。

師：影響電流大小的因素有很多，讓我們借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)——電流傳感器，進(jìn)一步探討影響電流的因素有哪些？

師：演示：用電流傳感器測(cè)定電流的細(xì)微變化。（改變電極間距、相對(duì)面積、硫酸濃度，看電流的變化走勢(shì)）

師：我們采用控制變量的方法，繼續(xù)討論影響電池效率的主要原因是什么？

生：鋅片與稀硫酸直接接觸。

師：如何改進(jìn)原電池裝置？

板書(shū)：三、改進(jìn)原電池

生：讓鋅片與稀硫酸不直接接觸，將兩個(gè)電極分別放在不同的燒杯中。

師：如何選擇電解質(zhì)溶液？

生：鋅片放在與之不反應(yīng)的鹽溶液中，銅片放在稀硫酸中。

師：這樣就能產(chǎn)生電流了嗎？

生：不行，沒(méi)有形成閉合回路。

師：如何在兩個(gè)燒杯中搭起一座橋梁？用什么“材料”呢？

生：用離子，用電解質(zhì)溶液架起一座“鹽橋”。

師：請(qǐng)同學(xué)們利用事先準(zhǔn)備好的氯化鈉“簡(jiǎn)易鹽橋”，大膽實(shí)踐你的想法。

生：動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

師：通過(guò)剛才的改進(jìn)，我們提升了電池轉(zhuǎn)化的效率，請(qǐng)同學(xué)們分析“鹽橋”在裝置中起到了什么作用？

生：平衡電荷差，形成閉合回路，將氧化劑和還原劑徹底分開(kāi)。

師：能否用其他的鹽溶液代替氯化鈉？效果怎么樣？我們來(lái)看一段資料。

師：展示：科學(xué)視野——溶液的導(dǎo)電能力與離子遷移速率的關(guān)系。

師：同學(xué)們一定對(duì)剛才的探究過(guò)程大呼過(guò)癮，然而我們十幾分鐘的體驗(yàn)，科學(xué)家卻用了100多年。下面就讓我們共同回顧一下這一段歷史。

師：展示：微視頻：科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷程——原電池。

師：希望大家在今后的學(xué)習(xí)中，插上辯證思維的電極，架起獲取知識(shí)的鹽橋，形成理性思維的通路，徜徉于知識(shí)的海洋中，為自己和社會(huì)的發(fā)展不斷輸出正能量。

研究性學(xué)習(xí)：

設(shè)計(jì)水果電池：（1）影響因素；（2）實(shí)施方案；（3）實(shí)踐活動(dòng)。

布置作業(yè)：

課后練習(xí)及課外活動(dòng)：探究水果電池或家用電池的構(gòu)造及原理。

【教學(xué)反思】

本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)該放在引導(dǎo)學(xué)生分析異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因，體會(huì)單液原電池的缺點(diǎn)，并利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)不易觀察到的變化，讓學(xué)生體會(huì)鹽橋的設(shè)置不僅僅是一個(gè)普通的實(shí)驗(yàn)技術(shù)的改進(jìn)，而是對(duì)舊的思維模式的一個(gè)質(zhì)的突破，在有鹽橋的原電池這種特定裝置中，氧化劑、還原劑近乎完全隔離卻能實(shí)現(xiàn)電子的定向轉(zhuǎn)移，其優(yōu)點(diǎn)是能持續(xù)、穩(wěn)定地產(chǎn)生電流，這也為原電池原理的實(shí)用性開(kāi)發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。

？誗編輯 楊兆東