淺談《原電池原理及其應用》

原電池的應用在當今社會已非常普及，北京奧運，為環保、節能，實現零排放，大功率電瓶公交車已經成了北京市主要交通工具，原電池的應用已深入社會方方面面，那么原電池的原理是什么?應用怎樣?高中化學作了深入解析，為幫助教學，本人就原電池原理及其應用一節的教學進行了探索。

一、本節教學內容淺析

從教學內容分析，這一節是對金屬的性質與電解質溶液知識的融合。通過學習要求達到對有關“電解質溶液的酸堿性、化學反應的能量變化、氧化還原反應、金屬的性質及活動性強弱比較”等知識的整合。從教材的邏輯結構分析，教材內容的安排順序是根據學生已有的金屬性質知識設計實驗，創設學習情景，引發認知沖突，并通過對銅鋅原電池實驗的分析，領悟原電池的組成和原理。通過本節的學習有助于學生實現理論與實踐的結合，由感性認識向理性認識的飛躍。

二、理論引導

學習理論認為學生認知發展的基本過程是:認知的發展就是認知結構的發展，學習者的認知結構是通過同化和順化而不斷發展。當學習者遇到新的刺激時總是試圖用原有的認知結構去同化，若獲得成功，便得到暫時的平衡;若無法用原有的認知結構同化，學習者便會做出順化，即調節原有認知結構或重建新的認知結構，直至達到認知上的新平衡。同化與順化平衡的不斷發展，促進學習者認知結構的不斷發展。顯然，在中學課堂教學中提倡“自主探究”的教學方式，對于促進學生知識的主動建構具有重要的意義。

三、基本思路

根據以上對教材的分析和對學習理論的認識，本節教材的第一課時教學組織的基本思路如下:

1.針對教材實際創設教學情景

根據學生已有的金屬性質等知識，通過實驗演示鐵、銅與稀硫酸的反應或學生動手操作，引導學生觀察實驗現象并發現當銅與鐵連接后插入稀硫酸中，銅片表面有氣泡產生，引發認知沖突產生認知需要。

2.根據教材實際，進行問題探究

按照科學探究的一般過程，結合學生已有的知識和相關學科知識，引導學生提出猜想(銅片上產生氣泡的可能原因)，設計實驗驗證猜想，分析概括形成原電池的概念。再對銅鋅原電池構成進行分析，繼續通過問題探究的方式，獲得原電池的構成條件和原電池正負極的判斷規則。

3.積極評價與反思相結合

要求學生運用原電池概念與原理，判斷原電池的正負極，書寫原電池的電極反應式，并根據給定的材料設計原電池。通過學生交流、合作與探究，自主建構知識。

四、教學過程的實施

1.課題的引入

在前面我們已學習了堿金屬、鎂、鋁和鐵等金屬的性質，它們具有哪些共性呢?若將鐵片、銅片分別插入稀硫酸中會有什么現象發生?為什么?若用導線將鐵片和銅片連接起來再插入稀硫酸中，發生的現象會有什么不同?

指導學生動手實驗，觀察實驗現象，發現實驗問題。銅在金屬活動性順序表中排在氫后面，不能置換出酸中的氫，當用導線將鐵片和銅片連接起來再插入稀硫酸中，銅片上有氣體產生。經實驗驗證此氣體是氫氣。為什么銅片上會有氫氣產生呢?

2.問題的產生與解決

合作交流、分析討論、歸納綜合，提出如下假設。

假設1.銅在鐵的作用下，能跟稀硫酸反應置換出酸中的氫，本身失去電子被氧化。

假設2.稀硫酸電離產生的H+從銅片上獲得了由鐵片傳遞過來的電子，發生還原反應生成H2。

(實驗對上述問題的檢驗)

實驗1:分別稱量銅片插入稀硫酸前和插入稀硫酸一段時間后的質量，比較銅片質量的變化。

實驗2:(若氫離子從銅片上獲得的電子是由鐵片傳遞過來的，則電子的定向移動必產生電流。)在鐵片與銅片之間接入一只靈敏電流計，再將鐵片和銅片平行插入稀硫酸中，觀察電流計指針是否發生偏轉?

現象和結論:

實驗1:銅片插入稀硫酸前后質量無變化。說明銅沒有參與氧化還原反應，否定了假設1。

實驗2:電流計指針發生了偏轉并偏向于銅片。說明電路中有電流，證明H+從銅片上得到的電子是由鐵片傳遞過來的。即當鐵、銅用導線連接并平行插入稀硫酸后，兩金屬上發生的變化是:

鐵:Fe-2e^-=Fe²⁺(發生氧化反應)

銅:2H⁺+2e^-=H₂↑(發生還原反應)

結果是將Fe與H+間直接轉移的電子，通過導線和銅片間接轉移，將化學能轉化為電能。像這種將化學能轉化為電能的裝置叫原電池。

(1)原電池:將化學能轉化為電能的裝置

(2)原電池構成條件

①構成原電池的兩個電極活潑性不同。從物理學角度看，電子流出的極為負極。從實驗(電流計指針的偏轉)現象分析，指針背離的極為負極。從化學角度判斷，較活潑的，失去電子發生氧化反應的極為負極。則相反意義的極為正極。

②電解質溶液，參與氧化還原反應、溝通電極和內電路的電流回路。

③構成閉合回路。外電路電流方向是由原電池的正極經電流計流向原電池的負極。內電路由原電池的負極通過電解質電離產生的陰陽離子的定向移動與正極相連。

3.教學評價總結

引導學生運用形成原電池的原理并歸納獲得原電池的構成條件，判斷某些裝置能否構成原電池和原電池的正負極，書寫電極反應式。并對學生的活動情況作出相應的評價。

學生個體的反思。對原電池概念的形成過程進行深入思考，根據實驗中觀察到的現象，結合邏輯分析，提出自己的觀點，加深對原電池原理及構成的理解。學生全體的反思。要求從發現問題，提出假設，設計實驗進行探究，到分析概括形成相應結論，整理知識，課堂小結，內化為自身的知識結構。

參考文獻:

1.《化學大綱》人教版.2006

2.《高中化學第二冊教師用書》人教版.2007

作者單位:江西宜春市奉新冶城職校