引入单双线桥法,解析原电池原理

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摘要：本文是笔者在一次公开课的教学设计，内容为人教版《全日制普通高级中学教科书》高二化学（必修加选修）第四章第四节原电池原理及应用的第一课时。教学过程中深入挖掘氧化还原反应中单双线桥表示电子转移知识来分析原电池原理及组成条件。

关键词：单双线桥法；氧化还原反应；原电池原理

文章编号：1005－6629(2008)10－0038－03中图分类号：G633.8文献标识码：B

原电池原理是高中电化学基础，学生首次接触电化学知识，一方面学习兴趣高，另一方面又感觉到知识陌生，理论性强，难于理解。如何在学生已有知识基础上构建电化学知识体系呢？笔者在教学中引入氧化还原反应中单双线桥法来表示电子转移，引导学生逐步理解原电池原理和掌握电极反应方程式的书写方法，在教学中达到了很好的教学效果。

1 应用入手，激发兴趣

教师：现代社会，各种电子移动设备为我们的生活带来了很大的便利，如手机、笔记本电脑、MP3等。这些设备依靠什么能源进行工作的呢？

学生：依靠电池提供能源。

教师：电池在人类的活动中有着十分重要的作用。大到宇宙火箭、人造卫星，小到电脑、手机、相机、心脏起搏器都离不开各类电池。电池具有如此重要的用途，因此，我们需要掌握它的化学原理。今天就一起来探究电池祖先原电池的化学原理。

2 回顾基础，引发探究

教师：我们在高一化学中学习了氧化还原反应电子转移情况的表示方法，请同学们写出Zn与稀硫酸反应的离子方程式，并标出电子转移情况，分析氧化反应和还原反应过程。

学生：练习结果

教师：根据双线桥法分析该反应中氧化反应过程和还原反应过程。

Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)

2H++2e-=H2(还原反应)

教师：提出问题，根据单线桥法表示电子转移情况思考，如果Zn与H+之间的电子转移经过电极通过导线来实现，结果会怎么样呢？

学生：电子在导线内定向移动会形成电流。

教师：那么电流方向如何？

学生：根据电流方向与电子流动方向相反的物理知识，判断出电流方向为从H+流出通过导线到Zn。

教师：提出问题，H+能作为电池的电极吗？如果不能，如何选择H+反应的金属载体电极，能选金属性比锌强的金属吗？

学生：不能，那样和稀硫酸反应的就不是锌，而是另一活泼金属，可以选择比锌金属性弱的金属或导电非金属比如石墨。

设计意图：让学生书写离子方程式和用单双线桥法分析电子转移情况，以复习原电池的理论基础。再通过一些巧妙的设疑，引导学生初步感受该反应中电子转移能形成电流，同时为下一步实验设计做铺垫。

3 实验设计，培养能力

教师：如何证明以上的分析结果呢？请同学们自己设计实验加以证明。

学生：设计探索性实验

实验一：锌片和铜片用导线连接电流计后一起插入稀硫酸中。

实验二：锌片和石墨棒用导线连接电流计后一起插入稀硫酸中。

实验三：锌片和铁片用导线连接电流计后一起插入稀硫酸中。

教师：评价以上实验设计的可行性。充分肯定实验一、二的设计非常合理。对于实验三指出由于锌和铁的金属性相差不大，所以电流很小，现象不明显。下面请同学们按以下步骤进行实验。

投影：表格

学生：按要求进行实验并完成表格内容。

教师：根据实验现象，证明了我们前面的分析，在该装置中确有电流产生，这种把化学能转化为电能的装置叫做原电池。这一结论在1799年首先被意大利的物理学家伏打捕捉到并加以研究，发明了世界上第一个电池──伏打电池。

投影：一、原电池

1、原电池定义（略）

设计意图：由于教师演示实验的可观性不强，因此设计了学生实验和根据实验步骤填写实验现象的教学过程，让每个学生充分体验把化学能转化为电能的实验乐趣，培养了学生实验操作能力，也体现了新课程改革的基本理念，为了每个学生的发展。

4 理论突破，找出技巧

教师：请同学们根据上面的实验现象，分析、讨论并填写下表

学生：填写表格

教师：根据学生讨论结果总结后投影

2、电极及电极反应

Cu―正极：2H++2e-=H2还原反应

Zn―负极： Zn-2e-=Zn2+氧化反应

电池反应：Zn+2H+=Zn2++H2

教师：比较前面氧化还原反应电子转移情况的表示方法和上面的电极反应，我们可以发现，利用电流方向与氧化还原反应中单线桥法表示电子转移方向相反的知识，我们很容易判断出原电池的正负极。而根据双线桥法表示电子转移情况，电极反应实际上就是双线桥法中的氧化反应和还原反应的两个过程。请同学们判断原电池反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+的正负极并写出电极反应方程式。

学生：负极：Cu-2e-=Cu2+氧化反应

正极：2Fe3++2e-=2Fe2+还原反应

设计意图：通过分析讨论填写表格，进一步强化学生对原电池原理的理解。并由此得出电极上发生的反应就是电极反应。通过比较氧化还原反应单双线桥法表示电子转移情况与电极反应，找出判断原电池正负极和书写电极反应方程式的技巧。

5 强化训练，得出条件

教师：怎样把根据反应设计一个原电池装置呢？请同学们画出装置图。

学生：思考后画出装置图。

教师：下面我们再来做个拼图游戏，请同学们把下面FLASH中的材料拖动到相应位置，组成原电池。

教师：根据刚才的设计和拼图游戏，请同学们思考组成原电池的条件有那些？

学生：讨论、汇报讨论结果

教师：根据学生讨论结果，总结投影。

投影：3、组成原电池的条件

（1）有两种活动性不同的金属（或石墨）作电极

（2）电解质溶液

（3）形成闭合电路

（4）能自发进行的氧化还原反应

设计意图：在前面的铺垫下，学生已经比较清楚了解原电池装置的设计思路，这时通过让学生用FLASH拼图游戏组装原电池装置，一方面可以强化原电池原理知识，另一方面，为学生讨论组成原电池条件打下基础，在后面的讨论中，学生很容易讨论出原电池组成的前面三个条件。对于第四个条件，需要在教师引导下，学生才能清楚认识原电池反应必须是能自发进行的氧化还原反应。

教学反思

本节教学设计采用从氧化还原反应中单双线桥表示电子转移入手,引导学生逐步理解和掌握原电池原理和判断正负电极以及书写电极反应方程式。充分利用学生已有知识资源开展教学，与教材安排和常规教学方法相比有很大的创新。教学过程中采用多种教学方法，特别是最后通过FLASH拼图游戏组装原电池装置，让学生清晰的掌握了原电池原理和组成条件。但由于教学时间的关系，利用双线桥法书写电极反应方程式还需在第二课时加以强化。

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