引入單雙線橋法，解析原電池原理

摘要：本文是筆者在一次公開課的教學設計，內容為人教版《全日制普通高級中學教科書》高二化學（必修加選修）第四章第四節原電池原理及應用的第一課時。教學過程中深入挖掘氧化還原反應中單雙線橋表示電子轉移知識來分析原電池原理及組成條件。

關鍵詞：單雙線橋法；氧化還原反應；原電池原理

文章編號：1005－6629(2008)10－0038－03中圖分類號：G633.8文獻標識碼：B

原電池原理是高中電化學基礎，學生首次接觸電化學知識，一方面學習興趣高，另一方面又感覺到知識陌生，理論性強，難于理解。如何在學生已有知識基礎上構建電化學知識體系呢？筆者在教學中引入氧化還原反應中單雙線橋法來表示電子轉移，引導學生逐步理解原電池原理和掌握電極反應方程式的書寫方法，在教學中達到了很好的教學效果。

1 應用入手，激發興趣

教師：現代社會，各種電子移動設備為我們的生活帶來了很大的便利，如手機、筆記本電腦、MP3等。這些設備依靠什么能源進行工作的呢？

學生：依靠電池提供能源。

教師：電池在人類的活動中有著十分重要的作用。大到宇宙火箭、人造衛星，小到電腦、手機、相機、心臟起搏器都離不開各類電池。電池具有如此重要的用途，因此，我們需要掌握它的化學原理。今天就一起來探究電池祖先原電池的化學原理。

2 回顧基礎，引發探究

教師：我們在高一化學中學習了氧化還原反應電子轉移情況的表示方法，請同學們寫出Zn與稀硫酸反應的離子方程式，并標出電子轉移情況，分析氧化反應和還原反應過程。

學生：練習結果

教師：根據雙線橋法分析該反應中氧化反應過程和還原反應過程。

Zn-2e-=Zn2+(氧化反應)

2H++2e-=H2↑(還原反應)

教師：提出問題，根據單線橋法表示電子轉移情況思考，如果Zn與H+之間的電子轉移經過電極通過導線來實現，結果會怎么樣呢？

學生：電子在導線內定向移動會形成電流。

教師：那么電流方向如何？

學生：根據電流方向與電子流動方向相反的物理知識，判斷出電流方向為從H+流出通過導線到Zn。

教師：提出問題，H+能作為電池的電極嗎？如果不能，如何選擇H+反應的金屬載體電極，能選金屬性比鋅強的金屬嗎？

學生：不能，那樣和稀硫酸反應的就不是鋅，而是另一活潑金屬，可以選擇比鋅金屬性弱的金屬或導電非金屬比如石墨。

設計意圖：讓學生書寫離子方程式和用單雙線橋法分析電子轉移情況，以復習原電池的理論基礎。再通過一些巧妙的設疑，引導學生初步感受該反應中電子轉移能形成電流，同時為下一步實驗設計做鋪墊。

3 實驗設計，培養能力

教師：如何證明以上的分析結果呢？請同學們自己設計實驗加以證明。

學生：設計探索性實驗

實驗一：鋅片和銅片用導線連接電流計后一起插入稀硫酸中。

實驗二：鋅片和石墨棒用導線連接電流計后一起插入稀硫酸中。

實驗三：鋅片和鐵片用導線連接電流計后一起插入稀硫酸中。

教師：評價以上實驗設計的可行性。充分肯定實驗一、二的設計非常合理。對于實驗三指出由于鋅和鐵的金屬性相差不大，所以電流很小，現象不明顯。下面請同學們按以下步驟進行實驗。

投影：表格

學生：按要求進行實驗并完成表格內容。

教師：根據實驗現象，證明了我們前面的分析，在該裝置中確有電流產生，這種把化學能轉化為電能的裝置叫做原電池。這一結論在1799年首先被意大利的物理學家伏打捕捉到并加以研究，發明了世界上第一個電池──伏打電池。

投影：一、原電池

1、原電池定義（略）

設計意圖：由于教師演示實驗的可觀性不強，因此設計了學生實驗和根據實驗步驟填寫實驗現象的教學過程，讓每個學生充分體驗把化學能轉化為電能的實驗樂趣，培養了學生實驗操作能力，也體現了新課程改革的基本理念，為了每個學生的發展。

4 理論突破，找出技巧

教師：請同學們根據上面的實驗現象，分析、討論并填寫下表

學生：填寫表格

教師：根據學生討論結果總結后投影

2、電極及電極反應

Cu—正極：2H++2e-=H2↑還原反應

Zn—負極： Zn-2e-=Zn2+氧化反應

電池反應：Zn+2H+=Zn2++H2↑

教師：比較前面氧化還原反應電子轉移情況的表示方法和上面的電極反應，我們可以發現，利用電流方向與氧化還原反應中單線橋法表示電子轉移方向相反的知識，我們很容易判斷出原電池的正負極。而根據雙線橋法表示電子轉移情況，電極反應實際上就是雙線橋法中的氧化反應和還原反應的兩個過程。請同學們判斷原電池反應Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+的正負極并寫出電極反應方程式。

學生：負極：Cu-2e-=Cu2+氧化反應

正極：2Fe3++2e-=2Fe2+還原反應

設計意圖：通過分析討論填寫表格，進一步強化學生對原電池原理的理解。并由此得出電極上發生的反應就是電極反應。通過比較氧化還原反應單雙線橋法表示電子轉移情況與電極反應，找出判斷原電池正負極和書寫電極反應方程式的技巧。

5 強化訓練，得出條件

教師：怎樣把根據反應設計一個原電池裝置呢？請同學們畫出裝置圖。

學生：思考后畫出裝置圖。

教師：下面我們再來做個拼圖游戲，請同學們把下面FLASH中的材料拖動到相應位置，組成原電池。

教師：根據剛才的設計和拼圖游戲，請同學們思考組成原電池的條件有那些？

學生：討論、匯報討論結果

教師：根據學生討論結果，總結投影。

投影：3、組成原電池的條件

（1）有兩種活動性不同的金屬（或石墨）作電極

（2）電解質溶液

（3）形成閉合電路

（4）能自發進行的氧化還原反應

設計意圖：在前面的鋪墊下，學生已經比較清楚了解原電池裝置的設計思路，這時通過讓學生用FLASH拼圖游戲組裝原電池裝置，一方面可以強化原電池原理知識，另一方面，為學生討論組成原電池條件打下基礎，在后面的討論中，學生很容易討論出原電池組成的前面三個條件。對于第四個條件，需要在教師引導下，學生才能清楚認識原電池反應必須是能自發進行的氧化還原反應。

教學反思

本節教學設計采用從氧化還原反應中單雙線橋表示電子轉移入手，引導學生逐步理解和掌握原電池原理和判斷正負電極以及書寫電極反應方程式。充分利用學生已有知識資源開展教學，與教材安排和常規教學方法相比有很大的創新。教學過程中采用多種教學方法，特別是最后通過FLASH拼圖游戲組裝原電池裝置，讓學生清晰的掌握了原電池原理和組成條件。但由于教學時間的關系，利用雙線橋法書寫電極反應方程式還需在第二課時加以強化。

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