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1、选修4 第四章电化学基础教材分析与教学建议广州市执信中学化学科 林玩花一、教材分析1、地位和作用（1）本章是高中化学基本理论知识体系中的一个重要内容，也是学生所学高中知识的难点之一。有关电化学知识考点是高考考查的必考点、热点。（2）本章在必修2教材 “化学能与电能” 内容的基础上进一步拓宽和加深，并对氧化还原反应、离子反应等知识进行巩固和强化。此外，“化学能与电能的相互转化”是选修4第一章“化学反应与能量”学习的延续。（3）通过对原电池、电解池、金属腐蚀和防护原理和实验的探究，培养学生的实验技能和应用所学知识分析、解决实际问题的能力，体会到理论联系实际的意义。（4）本章知识在了解和掌握了原电池
2、、电解池工作原理的基础上，通过对碱性锌锰干电池（一次电池）、铅蓄电池（二次电池）、燃料电池、电镀、金属精炼的分析，体会电化学知识与生产、生活、国防等工业的密切联系以及对人类社会发展和进步的重要作用。2、知识结构本章的知识结构为：二课程标准、考试说明对本章的要求新课程内容标准新课程活动与探究建议2010年广东省高考考试说明要求1体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 3能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究防止金属
3、腐蚀的措施。实验探究：电能与化学能的相互转化。调查市场常见化学电池的种类，讨论它们的工作原理、生产工艺和回收价值。 查阅资料并交流：防止钢铁腐蚀的方法。1. 了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。2.理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。三、课时分配建议 （教参建议课时：6节）第一节 原电池（含原电池的设计） 2课时第二节 化学电源【一、二次电池、燃料电池】 2课时第三节 电解池 2课时第四节 金属的电化学腐蚀与防护 1课时复习 1课时测验、评讲 2课时合共10课时。四、本章的教学目标：（1）知识与技能：在
4、氧化还原的知识基础上，进一步理解原电池、电解池的反应原理与它们的装置。能够根据电极材料、氧化还原反应原理写出电极反应式。了解原电池、电解池的工作原理在实际的一些应用。了解金属腐蚀的原理与种类，认识金属腐蚀的危害，知道防止金属腐蚀的方法。（2）过程与方法：在运用氧化还原反应原理来分析原电池、电解池及各类化学电源工作原理的过程中，通过对电子、离子流动方向的分析，加深对微粒观的理解。体会到如何在自己原有的知识与能力基础上，继续自主学习，认识到知识的延续性、发展性。通过在不同原电池的工作原理、原电池与电解池、化学腐蚀与电化学腐蚀、析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较学习中，学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对信
5、息进行加工经历对原电池、电解池的实验装置的改进，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，体会用理论知识解决实际问题的意义。（3）情感、态度与价值观：有参与化学实验和科学探究活动的热情，有将化学知识应用于生产、生活实践的意识。赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注与化学有关的社会热点问题，逐步形成可持续发展的思想。通过了解废旧电池对环境的危害，树立环保意识。五、各节的重、难点的教学建议如何围绕 “过程与方法”目标，实现本教学内容的“知识与技能”目标我们认为，实现新课程的三维目标，教学设计要以三维目标为指导，处理好这三者的关系，最终得以实现三维目标。把“知识与技能”作为基础和载体，
6、通过一定的“过程与方法”学习与教授化学知识与技能，形成“情感态度与价值观”。其中“过程与方法”是核心和关键，是教与学的方式的体现。我们把握围绕“过程与方法”目标设计学习与教授的过程与方法，达成“知识与技能”与“情感态度与价值观”目标。下面，通过几个案例说明。案例一：原电池的工作原理，突破“盐桥的作用”的教学难点。“过程与方法”目标：回归原有的知识，实现新的学习；体验应用基本化学知识原理，不断改进实验，解决遇到的问题的过程。教学过程：学生根据实验课题设计实验，教师演示实验，师生边观察实验现象，边分析，边改进实验，同时尝试，以求获得较理想的实验效果。探究课题：以Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu为
7、反应原理，设计实验，实现“化学能转变为电能”，能提供持久、稳定的电流。实验一：装置如图1，同浓度和体积的CuSO4溶液和ZnSO4溶液，相同Zn、Cu电极，实验的时间略长。现象：开始时，电流计的指针发生偏转，在铜片表面有新的红色铜析出；随着时间的延续，电流计指针偏转的角度逐渐减小，直至归零。同时锌片表面逐渐被铜全部覆盖。分析原因：开始时，此装置的符合原电池的装置的三个条件，实现了在外电路产生电子的定向流动，实现了化学能转变为电能；后来，由于负极的Zn片与CuSO4溶液直接接触，在锌片上析出铜。当锌表面完全被铜覆盖后，反应终止；此外负极附近溶液会因Zn2+的进入而带正电荷， 正极附近CuSO4液
8、会因Cu2+的析出而带负电荷。结论：1、发生了原电池反应，且其中锌为原电池的负极，铜为正极。2、这是一个低效率的原电池，不能持续对外提供电能。解决问题：设法阻止溶液中的Cu2+在负极锌表面还原，维持反应池中溶液的电中性。解决设想：负极锌片与CuSO4溶液分开，维持反应池中溶液的电中性，形成闭合回路。解决办法：见实验二。实验二：装置如图2，同浓度和体积的CuSO4溶液和ZnSO4溶液，相同Zn、Cu电极，实验时，先按着装置图连接仪器，使用盐桥与不使用盐桥，对比实验现象，突显盐桥的作用。实验现象：不使用盐桥，流计的指针不发生偏转；插入盐桥，电流计的指针发生偏转且比较稳定、持久，在铜片表面有新的红色
9、铜析出。分析原因：（如图，在PPT中演示其动画模拟微观中的外电路的电子流动、内电路的溶液盐桥中离子的移动）结论：盐桥电池由于使用了既相对独立（两只烧杯中）又有联系（通过盐桥）的两个半电池，两个电极反应在互不干扰的环境中发生，使氧化还原反应得以持续发生且产生持久、稳定的电流。学生的几个困惑：改用别的电极材料可以吗？改用别的盐桥溶液可以吗？改用别的电解质溶液可以吗？（在实际应用中，还真的不全是插到相应的盐溶液中，如碱性锌锰干电池）实验三：装置如图2，只是把负极的半电池的电解质溶液改成KCl溶液。装置如图2，只是把正极材料换成石墨。看是否仍然有电流产生。（学生在理解了使用盐桥的原电池的原理上，回答设
10、计原电池、回答原电池有关的一些概念性的陈述应该不难了。）在随后的教学中，还可以提出问题：铁片、碳棒与食盐水能否组成原电池？可让他们进行实验，还是回归到它们的组成可能发生怎样的一个自发的氧化还原反应的原理，发现问题以及提出对该问题的初步解释，为本章后面“金属的腐蚀与防护”的学习埋下伏笔。既然“氧化还原反应都能设计成原电池”，最后可让学生思考：如何把氢气在氧气中燃烧的反应设计成原电池？让学生带着这个疑问进入第二节的学习中去。案例二：常见化学电源的工作原理，突破“化学电源的工作原理”的记忆、理解教学难点“过程与方法”目标：体会到如何在自己原有的知识与能力基础上，继续自主学习，认识到知识的延续性、发展
11、性。运用氧化还原反应原理来理解各类电池的工作原理为了让学生能独立学习，主动学习，我们尝试在新授课的课堂前期设置一个耗时约十分钟的环节-“预习提问”。我觉得这种“预习提问”有三个层次。低级层次，老师问，学生回答；中级层次学生问，师生讨论回答；高级层次，师生质疑课本，对课本的某些说法提出疑问，或拓展课本信息素材等。老师根据本节课的内容提出问题，学生回答，检查是否预习；第二层次，随意提问学生，“你自己在预习的过程中，有什么疑问”；最高层次我认为课本的一些说法不够贴切，我可以补充有关的信息或素材或更好的。质疑目前，我在课堂教学中尝试的是低级层次的“预习提问”，目标是让学生改变过于依赖别人帮助学习新知识
12、的习惯，养成预习的习惯，逐渐具有自己学习的能力。在“预习提问”的问题设计中，主要针新授课的知识点，设计三类问题。第一类是，学生据原有的知识能回答的。老师可以根据学生已有的知识、生活常识与本内容有关的旧知识提出问题，实际就是旧知识的回顾或巩固。第二类是，学生自己从课本预习中获得的新知识。老师根据学生的学习能力，课本的素材可读性等提出问题，以便检查学生是否预习了，表扬预习的学生，同时根据学生的回答，调整接下来的课堂教授内容。第三类是，本节课的难点与重点。目的是提出难点，激发思考，另外，若有学生能回答此类问题，也是对这些自行能力强的学生极大的肯定，激励他们继续自学，带动别的同学一起自学。在第二节化学
13、电源教学中，我设计了以下“预习提问”的问题1、通过日常生活和学习，你知道哪些电池？2、化学电池和其他能源比较有哪些优点？3、判断电池优劣的标准主要是什么？4、目前化学电池主要分为哪几大类？5、化学电源产生电能是利用了什么特点的化学反应，原电池的组成条件是什么？6、请根据下列原电池的名称，大概说明它们利用了怎样的一个氧化还原反应原理（1）碱性锌锰干电池（2）锌银电池（3）铅蓄电池（4）氢氧燃料电池在这些问题中，第六个问题，师生讨论的最为激烈，也有趣。“根据名称，推测在原电池的反应原理中，发生了怎样的氧化还原反应，氧化剂、还原剂分别是什么？”这样的问题能回归的原电池利用的最基本的化学反应原理，也能
14、引出一系列的氧化还原反应的知识。从“碱性锌锰干电池”推测，主要是含锌锰两种元素的物质之间的氧化还原反应，那么活泼的金属单质具有强的还原性，因此，应该是锌单质作还原剂，锰的高价化合物作氧化剂，在碱性介质中反应。从“锌银电池”推测，锌单质作还原剂，银的高价化合物作氧化剂（有一位学生还提出因为银盐和氢氧化银不稳定，因此采用了氧化银）。关于“铅蓄电池”，有一位学生（明显的没有预习）张嘴就说，是铅与蓄两种元素的物质之间的氧化还原反应，大部分学生（预习了的）都说不是，“蓄”的含义应该是可以储存电能的意思，“铅”不同价态的铅元素的物质之间的氧化还原反应，在放电时，铅单质作还原剂，铅的高价（+4）化合物作氧化
15、剂，产物应该是中间价态化合物。坚持课堂前期设置一个耗时约十分钟的环节-“预习提问”，我觉得能帮助学生学会学习。而且，学生是多样的，想法“怪怪”的，同时也是非常聪明的，他们的回答常常给我们老师有许多信息。案例三： 围绕“学会比较”的目标，设计一系列的学习情景，同时击破各难点“过程与方法”目标：学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工每个目标的达成，都是一个学习、体会、学会和逐步形成而持续发展的过程。在本章书知识的学习中，知识点多，相似性强，但一点点不同，导致的差异性较大。我们过去也常常采用图、表、信息等进行比较，但若围绕“学生掌握对比、归纳的学习方法”的目标，那么这样的对比学习又赋予了新的学习意义，我们希望教会学生以后面对复杂的信息，繁乱的情况，能使用对比、归纳的方法，对信息进行加工、处理，找到关键点，寻求解决问题的方法。1、学习对比不同原电池的工作原理，突破“电极材料的选择与确定负极”的难点情景一：请对比下列装置与反应原理，指出各装置中的负极分别是什么？请观察三装置，完成以下表格比较的项目装置装置装置电极材料与名称
