《原电池》教学设计及反思

2013-02-24阳江

化学教与学 2013年7期

关键词：锌片铜片原电池

阳江

《原电池》教学设计及反思

阳江

（南通市小海中学江苏南通226015）

一、教材分析（使用教材：人教社2007年2月第3版）

学生在必修《化学2》（人教社2007年3月第3版）中学习了由锌片、铜片和稀硫酸溶液组成的简单原电池，初步了解了原电池原理。本节内容以必修《化学2》第二章第二节“化学能与电能”为基础，通过学习带有盐桥的比较复杂的原电池，进一步介绍原电池的组成和工作原理，通过对原电池中闭合电路形成过程的分析，引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念，要求学生能够写出相关的电极反应式和电池反应式。同时，课本还设计了有趣的实验探究和科学探究活动，这有利于学生增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。

鉴于课程标准要求，在教学中只需要借助氧化还原反应理论和金属活动性顺序规律，让学生掌握原电池中正、负电极的判断，了解设计原电池时选用正、负电极材料和电解质溶液的原则，以及对电极反应产物的判断等。

二、教学过程

1.学生汇报，走进新课

课前安排研究性学习，使学生通过复习原电池的知识，并自己设计和组装一个原电池的方式理解原电池的工作原理，并且通过小组汇报、相互交流、共同学习。请各组派代表将小组最优作品进行全班展示，看是否设计成功，电流是否强劲，评出“最牛”电池。这一环节的主题是——自创电池大PK。这样既可以教会学生新的学习方法，也把化学知识与生活实际相联系，使学生带着浓厚的学习热情和强烈的求知欲望走进新课。

2.质疑交流，学习新课

“怎样才能产生持续、稳定的电流？盐桥原电池的工作原理怎样的？”是本节课的主题。在实施这一教学过程中应体现出教学方式的转变，充分发挥学生的主观能动性，充分体现新课程“教师主导、学生主体”的教育理念，应该设计探究性实验，让学生自己动手、亲身体验，在课堂中实验、探究、讨论、生成。

（1）关于锌铜原电池的实验探究

设计课堂小问题，让学生根据已有知识判断，将锌片和铜片通过导线相连，同时放入CuSO4溶液的烧杯中的装置是否构成原电池。再设计实验，验证结论。

实验探究：将锌片和铜片分别通过导线与电流表相连，并使锌片和铜片不直接接触，再同时放入盛有CuSO4溶液的烧杯中，观察现象。

现象1：铜片表面明显有铜析出，电流表指针发生偏转，表示有电流通过。

现象2：随着上述实验时间的延续，电流表指针偏转的角度逐渐减小，同时锌片表面有铜析出。

提出质疑：为什么电流表指针偏转的角度会逐渐减小？为什么锌片表面也有铜析出？

学生通过自己动手实验，对原电池有了感性认识，又在实验中发现了新的问题，产生认知冲突、提出质疑。这样的实验设计使学生在原有的基础上对原电池有了更直接的感受，同时又产生新的火花，把问题向纵深引入。

（2）关于锌铜原电池电流变小的实验探究

由于锌片与CuSO4溶液直接接触，在反应一段时间后，难免溶液中有Cu2+在锌片表面被直接还原，一旦有少量铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表面也构成了原电池，进一步加速铜在负极表面析出，致使向外输出的电流减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，反应终止了，也就再无电流产生。据此，设计实验探究电流变小的可能原因。

实验探究：将锌片和铜片分别通过导线与电流表相连，并使锌片和铜片直接接触，然后浸入盛有CuSO4溶液的烧杯中，观察现象。

现象：铜片表面明显有铜析出，但是电流表指针不偏移，即无电流通过。

提出质疑：实验装置符合原电池形成条件，为什么却没有电流通过电流表？

学生通过实验，验证了前面质疑所给出的理论解释，也为接下来盐桥原电池的学习作了必要的铺垫，激发了学生的探究激情和求知欲望。

（3）关于锌铜原电池改进的实验探究

关于“盐桥原电池”教学环节的设计。通过前面的探究实验，得出结论：要提供持续稳定的电流，必须阻止Cu2+在锌片表面被直接还原，迫使电子沿着导线由负极流向正极。教师可以提问的方式引导学生参与教学过程。问题1：如何不让Cu2+在锌片表面被直接还原？学生能够找到答案：不让锌片与CuSO4溶液直接接触，从而讨论得出结论：将它们分别置于两个烧杯里。问题2：如何将置有锌片的ZnSO4溶液与置有铜片的CuSO4溶液连接起来？结合电解质的导电原理，设计盐桥进行实验探究。

实验探究：将锌片置于ZnSO4溶液、铜片置于CuSO4溶液，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，按照课本P71实验4-1，用一个充满电解质溶液的盐桥，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液连接起来，观察有什么现象。取出盐桥，又有什么现象。

现象1：有盐桥存在时，电流表指针发生偏转，即有电流通过电路。

现象2：取出盐桥时，电流表指针即回到零点，说明没有电流通过。

提出质疑：为什么氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应？

引导学生观看视频：盐桥的作用，结合教科书文本阅读，知道盐桥的主要作用，了解盐桥原电池工作原理，理解氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应，感悟化学的魅力。

（4）关于锌铜原电池改进应用的实验探究

学生经过课堂学习与生成，通过思考与交流，可以得出结论：相对简单原电池而言，盐桥原电池可以提供持续稳定的电流，提高了能量的转换率，且电流可以控制，是可以投入实际应用的。

实验探究：按照课本P71实验4-1，将铜片改成碳棒，观察有什么现象。再将CuSO4溶液换成NH4Cl溶液，又有什么现象。

现象1：电流表指针发生偏转，即有电流通过电路。

现象2：电流表指针发生偏转，即有电流通过电路。

这样的教学设计将化学与生活相联系起来。学生通过实验，为后面“化学电源”的学习打下基础。这样在师生共同探究的过程中，不但落实了知识与技能目标，也把课堂真正还给了学生。让学生感受到知识的生成过程，使学生在动脑、动口、动手的过程中完成了过程与方法目标；同时也让学生体验到发现的乐趣和成就感，达成了情感态度与价值观目标。实现了教学方式的转变，体现了新课程理念，贯彻了新的教育思想。

（5）趣味实验的设计

在课程设计过程中安排趣味实验。让学生用铁片、铜片、碳棒、滤纸、食盐水、导线和灵敏电流表等设计、制作原电池并进行实验。这样的教学设计将化学与生活相联系起来，为后面“金属的电化学腐蚀与防护”做铺垫，也使得本节课更加生动、鲜活。

3.感悟创新，构建体系

回顾原电池的设计与制作，总结盐桥原电池的工作原理，最后创设问题情境：“生活中怎样自我发电？”学生自然会梳理知识，得出结论：“两极一液成回路，氧化还原是中心”——设计原电池的理论依据。从而帮助学生构建完整的知识体系。