2019-2019学度高中化学4第4章电化学基础教材分析

第四章电化学基础教材教法分析电解是一种反应条件；化学反应与能量的关系《初中第四单元课题3》原电池与化学电源(单液铜锌原电池)氧化还原反应(常见氧化剂还原剂/反应本质)《必修1第二章第三节》《必修2第二章第二节》金属的腐蚀与防护(原电池原理的应用)《选修1第三章第二节》(双液原电池、电极反应、电解原理及应用、电化学腐蚀与防腐)《选修4第四章电化学》一、本章内容的地位和功能1、中学阶段电化学的内容发展层级分析第四章电化学

探索氧化还原反应本质控制利用化学反应统筹了化学反应的微观本质、水溶液体系环境、与能量的关系、化学反应动力学热力学的多个认识角度一、本章内容的地位和功能2、选修4模块内容结构分析领会和理解并解释说明了解、记住和识别课标重视化学能与电能之间等能量转化的意义，探究转化过程的原理和实现。关注原理和装置之间的关系一、本章内容的地位和功能3、本章内容的逻辑关系及课标要求ZnZn2++++----ZnZn2+(aq)+2e-

双电层电势差（接触电势）Zn原子失去电子进入溶液的趋势大于Zn2+得电子沉积到Zn板表面的趋势双电层电势差（接触电势）φZn2+/ZnφCu2+/Cu>-+Cu2+CuCu2+(aq)+2e-CuCu原子失去电子进入溶液的趋势小于Cu2+得电子沉积到Cu板表面的趋势+-+-++-二、电化学认识模型1、双电层理论2、电化学原理和装置之间的关系电势差闭合回路电解质接触电势电极反应离子导体电子导体电极反应和带电粒子的定向移动是同时发生的高中阶段对电势差的认识是通过关注电极反应来替代强化的(带电粒子定向运动场所)(氧化还原反应)二、电化学认识模型Cu片Zn片稀硫酸检流计实验探究：锌片变细，溶解Zn－2e-=Zn2+铜片上气泡2H++2e-=H2↑指针偏转,电子走向,电流方向，对应正负极二、电化学认识模型3、学情分析二、电化学认识模型（1）不能从氧化还原反应的角度理解“正负极、阴阳极”核心概念（2）不能区分发生氧化还原反应的物质和场所（3）对电化学中氧化和还原反应分开在两极认识不清（4）对离子导体的作用存在偏差认识（5）对电化学中微粒之间的相互作用与宏观现象的关联缺乏认识思路基于学生存在关于电化学概念的偏差或错误认识分析和解决电化学问题时缺少认识角度与合理思路，系统性差。４、从装置维度和原理维度建立认识模型三、教学策略分析1、原电池从Zn与Cu直接接触反应(化学能转化热能)了解从必修到选修，对原电池的认识及发展Zn-Cu单液原电池(化学能转化为电能和热能)Zn-Cu双液原电池(化学能转化电能的转化率提高，电流更持久恒定)认识双液原电池的核心功能避免了Zn和CuSO4的直接接触，使得氧化反应和还原反应实现了分离（获得了单纯的电极反应）对于电极反应物的识别(扭转微粒接触是发生氧化还原反应的必要条件的局限性认识)不接触还能发生反应的本质原因(打通了原理和装置的深入关联，探求原电池产生电流工作原理的本质)容器上的“藕断丝连”式改进作用核心概括：“离子导体”离子通道、平衡电荷盐桥的改进盐水滤“纸”式改进琼脂盐“桥”式改进多孔陶瓷“膜”式改进简单熟悉的铜锌单液电池熟悉的铜锌双液电池熟悉的氢氧燃料电池分析陌生原电池工作原理(如甲醇燃料电池)分析复杂原电池工作原理(如锂离子电池)回顾原电池工作分析线索：(1)电流的产生是带电粒子在闭合回路中的定向移动(2)电流的方向由电极反应决定分析原电池工作原理，构建核心认识角度分析线索：(1)闭合回路是由电子导体和离子导体闭合而成(2)电极反应是由电极反应物在电极材料表面分开两极进行分析原电池工作原理，构建认识角度关联分析线索：(1)电极材料与电极反应物之间的关系(2)离子导体(电解质)与电极反应物的关系提供原理设计原电池提供材料设计原电池提供材料动手搭建原电池把装置和原理的核心认识角度做系统关联形成认识思路分析解释简单设计综合复杂问题解决原电池教学素材与任务设计《原电池的教学案例》任务一：复习梳理将化学能转化为电能的本质及反应原理任务二：发现认识单液电池装置不足及原因任务三：针对单液电池装置的不足进行改进、设计讨论、完善、并验证任务四：认识盐桥及其作用任务五：总结提升预期现象实验现象任务二锌片上有红色铜附着铜片颜色变亮电流表指针偏转，逐渐减小【实验·探究】【温馨提示】1、电极材料不接触，保持静止2、观察锌片、铜片、电流表读数的变化（持续观察2-3分钟）并如实记录；3、注意合作分工，讲究效率硫酸铜CuZnA锌片溶解铜片上有红色铜附着电流表指针偏转平行三次实验硫酸铜浓度1mol/L，检流计示数由250µA降到0的时间历时43分钟的曲线图0-100秒传感器显示的温度曲线图预期现象实验现象铜片颜色变亮锌片溶解铜片上有红色铜附着电流表指针偏转【问题一】如何得到持续稳定的电流？让锌片与硫酸铜不直接接触【问题三】电流表的指针为什么会逐渐减小？

锌片上有红色铜附着溶液的温度升高电流表指针偏转，逐渐减小ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA？改进硫酸铜CuZnA【问题四】如何在两种溶液之间建立通道,让里面的离子能够定向移动呢？【问题六】盐桥能不能长期使用？

形形色色的电池KOH溶液CH4O2H2Oa极b极笔记本电脑专用电池2、化学电源巴格达电池公元前248年至226年Cu-Fe电池伏达堆1800年Ag-Zn电池干电池1950年代碱性锌锰干电池燃料电池2000年代锂电池1970年代锂离子电池-锂聚合物电池1992年代电池材料的变化电池体积的变化(便携)评价电池的两个技术指标1、标称电压——电池电动势（φCu2+/Cu-φZn2+/Zn）2、电池容量电量=电流强度*时间

=电子的物质的量*一个电子所带电量与电极反应物的氧化还原性能(电极电势)有关锂锰一次电池金属锂的高比容量锂离子二次电池锂聚合物二次电池锂金属锂离子一次二次“嵌入”与“脱嵌”可嵌入电极材料的研发离子导体的研发对阳极反应物的寻找锂电池的发展历程1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，并应用于海上航标灯。负极：4Al-12e-＝4Al3+

正极：3O2+6H2O+12e-＝12OH-

总反应式：4Al+3O2+6H2O＝4Al(OH)3

电池的发展《化学电源》的教学建议采用讲授与讨论相结合的模式和分类比较的方法进行教学1、新课引入实物与图片展示各类电池标志的辅助说明电池工业的新闻报道《化学电源》的教学建议2、教学过程：围绕一系列问题展开（1)日常生活和学习中，知道哪些电池？其中有哪些属于化学电池，它们在哪些方面得到应用？电池化学电池太阳能电池原子能电池将太阳能转化成电能列举实例及应用放射性同位素衰变产生的热能通过热电转换器转化为电能（2)化学电池与其它电池相比有哪些优缺点？（3)分类及主流产品，性能特点，产生电能的基本原理（4)实验活动展示了解燃料电池的工作过程及原理。素材选择与任务设计的梯度熟悉的非水熔融电解(金属冶炼)/电解水熟悉的水溶液电解池(氢碱工业)活性电极参与的水溶液电解池(电镀与精炼铜)建立对电解原理认识的基础(1)电解是利用外电路电源提供电能的一种强制氧化还原手段(2)电源借助电子和离子导体形成闭合回路提供的电场让电子和阴阳离子定向移动(3)离子导体中的阴阳离子在电极材料表面完成电极反应，与宏观现象建立关联电极材料对电极产物的影响以CuCl2(aq)和NaCl(aq)为电解质溶液构建对放电顺序即电极反应物氧化还原能力的认识微粒种类(电极反应物)对电极产物的影响电化学教学案例——电解金属的电化学腐蚀与防护关注社会问题认识化学原理体现学习价值金属腐蚀的严重危害金属腐蚀的原因防止金属腐蚀的思路和方法内容结构：教学功能1、关注生活和社会，认识金属腐蚀的危害

全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈，目前我国由于金属材料的腐蚀损失每年大约5000亿元人民币，约占我国国民生产总值的6%左右。

教学建议：教学建议2、从生活中获取有用素材，了解金属腐蚀的真实情况，

分析腐蚀的基本原理图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是

（填字母）。14福建B(11浙江）将NaCl溶液滴在一块光亮的清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区（a）已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环（b），如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。高氧区、低氧区编号实验目的碳粉／g铁粉／g醋酸／%①为以下实验作参照0.52.090.0②醋酸浓度的影响0.536.0③0.22.090.0(14安徽）某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）。从胶头滴管中滴人几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。3、设计实验探究金属发生电化学腐蚀的影响因素控制变量选修４《化学反应原理》，第４章“电化学基础”第４节“金属的电化学腐蚀与防护”课后练习最后一题（第８８页），“在城市中地下常埋有纵横交错