化學(xué)選修4第四章老師參考書

1、當(dāng)前位置：人教網(wǎng)2010高中化學(xué)教師中心同步教學(xué)資源課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教材教師用書選修4一、教學(xué)目標(biāo)1. 進(jìn)一步了解原電池的工作原理，能寫出其電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2. 了解常見的化學(xué)電源的種類及其工作原理，知道它們?cè)谏a(chǎn)、生活和國(guó)防中的實(shí)際應(yīng)用。3. 了解電解池的工作原理，知道電解在氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金方面的應(yīng)用。4. 能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害，知道防護(hù)金屬腐蝕的方法，并能從實(shí)驗(yàn)探究中獲得體會(huì)。二、內(nèi)容分析1. 地位和功能本教科書的第一章著重研究了化學(xué)反應(yīng)與熱能的關(guān)系，本章著重研究化學(xué)反應(yīng)與電能的關(guān)系，二者都屬于熱力學(xué)研究的范疇。電化學(xué)是研究化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)換的裝

2、置、過程和效率的科學(xué)，它的應(yīng)用十分廣泛，在分析、合成等領(lǐng)域應(yīng)用很廣，由此形成的工業(yè)也很多，如電解、電鍍、電冶金、電池制造等。因此本章知識(shí)有利于學(xué)生們了解電化學(xué)反應(yīng)所遵循的規(guī)律，知道電化學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的作用。同時(shí)，本章還設(shè)計(jì)了一些有趣的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究活動(dòng)，這有利于學(xué)生增強(qiáng)探索化學(xué)反應(yīng)原理的興趣，樹立學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的志向。2. 內(nèi)容結(jié)構(gòu)本章包括原電池、化學(xué)電源、電解池、金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)四部分內(nèi)容。原電池學(xué)生在必修化學(xué)2中學(xué)習(xí)了由鋅片、銅片和稀硫酸溶液組成的簡(jiǎn)單原電池，初步了解了原電池原理。在本章第一節(jié)中將學(xué)習(xí)帶有鹽橋的較復(fù)雜的原電池，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)原電池的構(gòu)成和反應(yīng)原理，了解設(shè)計(jì)

3、原電池、選用正、負(fù)電極的原則。化學(xué)電源學(xué)生在必修化學(xué)2中對(duì)于化學(xué)電池的原理和應(yīng)用，已有了初步的了解，本章在電池選用的標(biāo)準(zhǔn)，以及在一次電池、二次電池和燃料電池的反應(yīng)原理方面，均有所拓寬和加深。電解池教科書以CuCl2溶液的電解為例，介紹了電解的原理。由于課程標(biāo)準(zhǔn)不要求介紹電極電勢(shì)、分解電壓等概念，因此這里只是簡(jiǎn)單地說明電解的產(chǎn)物，而不能定量地分析電解過程中什么離子能參與放電。在電解原理的應(yīng)用中，教科書簡(jiǎn)單地介紹了電解飽和食鹽水制取燒堿、氯氣和氫氣，電鍍，銅的電解精煉以及電冶金制取活潑金屬的知識(shí)，目的是拓寬學(xué)生的知識(shí)面，開拓他們的科學(xué)技術(shù)視野。金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)教科書闡述了金屬腐蝕造成的嚴(yán)重危

4、害，指出金屬腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩類。這里著重討論了電化學(xué)腐蝕的機(jī)制，闡述了析氫腐蝕和吸氧腐蝕的反應(yīng)原理，指出金屬電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)是金屬表面形成了微型原電池，使金屬失去電子而被氧化。同時(shí)指出，人們根據(jù)對(duì)金屬電化學(xué)腐蝕本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，發(fā)明了防護(hù)金屬電化學(xué)腐蝕的方法，并具體地介紹了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法。本章知識(shí)的邏輯關(guān)系如下：3. 內(nèi)容特點(diǎn)前面已經(jīng)談到，本章部分內(nèi)容在必修化學(xué)2中已經(jīng)涉及，在這里做了擴(kuò)展與提高。由于在材料廣度和理論深度上有所限制，不涉及技術(shù)細(xì)節(jié)和電極電勢(shì)、分解電壓等定量概念，所以本章內(nèi)容還是比較容易掌握的。本章內(nèi)容密切聯(lián)系社會(huì)生產(chǎn)和生活實(shí)際，而且設(shè)計(jì)了一些

5、有趣的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究活動(dòng)，教學(xué)中能夠引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。三、課時(shí)分配建議第1節(jié) 原電池 1課時(shí)第2節(jié) 化學(xué)電源 1課時(shí)第3節(jié) 電解池 2課時(shí)第4節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 1課時(shí)復(fù)習(xí)機(jī)動(dòng) 1課時(shí)小計(jì) 6課時(shí)【目錄】【上一頁(yè)】【下一頁(yè)】關(guān)閉打印推薦給朋友大中小一、教學(xué)設(shè)計(jì)本節(jié)內(nèi)容以必修化學(xué)2第二章第二節(jié)“化學(xué)能與電能”為基礎(chǔ)，進(jìn)一步介紹原電池的組成和工作原理，通過對(duì)原電池中閉合電路形成過程的分析，引出半電池、鹽橋、內(nèi)電路、外電路等概念，要求學(xué)生能夠?qū)懗鱿嚓P(guān)的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。同時(shí)，幫助學(xué)生對(duì)電化學(xué)的研究和應(yīng)用范圍形成一個(gè)概貌性的認(rèn)識(shí)。鑒于課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電極電勢(shì)等概念不作要求，在理論方面控制

6、了知識(shí)的深度，因此在教學(xué)中只需要借助氧化還原反應(yīng)理論和金屬活動(dòng)性順序以及物理學(xué)中的電學(xué)知識(shí)對(duì)有關(guān)問題進(jìn)行一些定性的介紹和分析（如對(duì)原電池中正、負(fù)電極的判斷，設(shè)計(jì)原電池時(shí)對(duì)正、負(fù)電極材料和電解質(zhì)溶液的選擇以及對(duì)電極反應(yīng)產(chǎn)物的判斷等）。本節(jié)教學(xué)可采用實(shí)驗(yàn)探究法，即引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)原電池產(chǎn)生電流現(xiàn)象的觀察和分析，去發(fā)現(xiàn)原電池在實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化過程中存在的矛盾，并設(shè)想解決矛盾的思路，理解現(xiàn)有的解決矛盾的方法。應(yīng)該說，在原電池中設(shè)置鹽橋不是一個(gè)普通的技術(shù)改進(jìn)，而是對(duì)舊的思維模式的一個(gè)質(zhì)的突破。過去認(rèn)為氧化劑、還原劑只有直接接觸、相互作用才能發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，而現(xiàn)在，是使氧化劑和還原劑近乎完全隔離，并在不同的區(qū)域之

7、間通過特定的裝置實(shí)現(xiàn)了電子的定向轉(zhuǎn)移，為原電池持續(xù)、穩(wěn)定地產(chǎn)生電流創(chuàng)造了必要的條件，也為原電池原理的實(shí)用性開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：進(jìn)一步了解原電池的工作原理，能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：原電池的工作原理。教學(xué)建議如下：1. 本課教學(xué)，應(yīng)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的自主意識(shí)，以實(shí)驗(yàn)為載體，創(chuàng)設(shè)問題情境，將對(duì)原有知識(shí)的回顧與新知識(shí)的引入融為一體，將實(shí)驗(yàn)探究與思考交流交替進(jìn)行，凸現(xiàn)學(xué)生的主體作用。2. 新課引言，需要從知識(shí)的系統(tǒng)性方面讓學(xué)生對(duì)本章內(nèi)容有一個(gè)總體認(rèn)識(shí)。了解電化學(xué)“是研究化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)換的裝置、過程和效率的科學(xué)”，了解電化學(xué)包含的兩種反應(yīng)過程與能量轉(zhuǎn)換的

8、關(guān)系。同時(shí)，可通過播放一些有關(guān)氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金工藝和各類電池的圖像，幫助學(xué)生對(duì)電化學(xué)的研究領(lǐng)域和工藝形成一些感性認(rèn)識(shí)。3. 關(guān)于本課教學(xué)的重心原電池，可以在教科書【實(shí)驗(yàn)4-1】的基礎(chǔ)上補(bǔ)充一組探究性實(shí)驗(yàn)，以深化對(duì)原電池原理的理解。具體方案：【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)4-1-1】學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)（或投影相關(guān)的實(shí)驗(yàn)過程）將鋅片和銅片分別通過導(dǎo)線與電流計(jì)連接，并使鋅片和銅片直接接觸，然后浸入盛有硫酸銅溶液的燒杯中?，F(xiàn)象：銅片表面明顯有銅析出，電流計(jì)指示無(wú)電流通過。問題與思考：上述實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)成了原電池嗎？如果沒有發(fā)生原電池反應(yīng)，銅片表面為什么明顯有紅色的銅析出，并且鋅片逐漸溶解？如果實(shí)驗(yàn)裝置就是原電池，為什么電流計(jì)

9、的指針又不動(dòng)，表現(xiàn)出無(wú)電流產(chǎn)生？（實(shí)驗(yàn)中可單獨(dú)置一銅片于該CuSO4溶液中，以作對(duì)比，說明銅不與硫酸銅溶液反應(yīng)。）判斷：根據(jù)“銅片表面明顯有紅色的銅析出，并且鋅片逐漸溶解”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，應(yīng)該表現(xiàn)出原電池中電極反應(yīng)的特點(diǎn)；借助物理學(xué)中的電學(xué)知識(shí)可以判斷，電流計(jì)指針不動(dòng)的原因可能跟鋅片與銅片直接接觸有關(guān)。設(shè)想：如果要證明上述裝置就是原電池，確實(shí)實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能與電能之間的轉(zhuǎn)換，就必須證明鋅片與銅片之間確實(shí)有電流通過，如何證明？【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)4-1-2】將鋅片和銅片分別通過導(dǎo)線與電流計(jì)連接，并使鋅片和銅片不直接接觸，再同時(shí)浸入盛有CuSO4溶液的燒杯中。現(xiàn)象1：電流計(jì)指針發(fā)生偏移，并指示電子是由鋅片流向銅片，

10、在銅片表面有紅色的銅析出。結(jié)論：發(fā)生了原電池反應(yīng)，可以肯定【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)4-1-1】中的裝置構(gòu)成了原電池。并且，其中鋅為原電池的負(fù)極，銅為正極?，F(xiàn)象2：隨著上述實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延續(xù)，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的角度逐漸減小，最終又沒有電流通過。同時(shí)鋅片表面逐漸被銅全部覆蓋。分析：由于鋅片與CuSO4溶液直接接觸，在反應(yīng)一段時(shí)間后，難以避免溶液中有Cu2+在鋅片表面被直接還原，一旦有少量銅在鋅片表面析出，即在負(fù)極（鋅）表面也構(gòu)成了原電池，進(jìn)一步加速銅在負(fù)極表面析出，致使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱。當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，反應(yīng)終止了，也就無(wú)電流再產(chǎn)生。思考：作為原電池，其功能就是要將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，上述實(shí)驗(yàn)中負(fù)極上的變

11、化勢(shì)必影響原電池的供電效率。能否設(shè)法阻止溶液中的Cu2+在負(fù)極（鋅）表面還原？討論后，演示教科書中的【實(shí)驗(yàn)4-1】。分析：改進(jìn)后的裝置能持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流的原因。分析過程中，要求學(xué)生指出上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，并分別寫出其中負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式以及該電池的總反應(yīng)方程式?！狙a(bǔ)充實(shí)驗(yàn)4-1-3】將上述實(shí)驗(yàn)裝置中的硫酸銅溶液換成相同濃度的稀硫酸，觀察并比較產(chǎn)生電流強(qiáng)度的大小。分析：可借助金屬活動(dòng)性順序分析上述實(shí)驗(yàn)電流強(qiáng)度大小不同的原因，同時(shí)也可以說明溶液中H+與Cu2+離子在正極放電的順序。【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)4-1-4】師生共同探討如何利用：Cu+2AgNO3 = Cu(NO3)

12、2+2Ag的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)能持續(xù)產(chǎn)生電流的原電池裝置。（設(shè)計(jì)中需注意燒杯中電解質(zhì)溶液和鹽橋內(nèi)電解質(zhì)溶液的合理選用，在進(jìn)行討論后，可根據(jù)實(shí)際情況由教師或?qū)W生在講臺(tái)上演示實(shí)驗(yàn)。）4. 關(guān)于本課的小結(jié)可組織學(xué)生完成，最終歸納時(shí)可側(cè)重以下幾個(gè)方面：（1）原電池的功能：將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。（2）原電池輸出電能的能力：首先取決于組成原電池的反應(yīng)物的氧化還原能力；同時(shí)，裝置設(shè)計(jì)的合理性以及影響電極反應(yīng)的條件也是至關(guān)重要的因素。（3）對(duì)本課教學(xué)過程中的探究活動(dòng)予以適度評(píng)價(jià)。另外，關(guān)于原電池原理應(yīng)用于技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)注意哪些方面的問題，可作為學(xué)生預(yù)習(xí)下一節(jié)“化學(xué)電源”的思考題，也可作為學(xué)生利用課外時(shí)間開展的

13、小型研究性活動(dòng)課題。二、活動(dòng)建議【實(shí)驗(yàn)4-1】實(shí)驗(yàn)前應(yīng)用砂紙將鋅片表面打磨，除去氧化膜，以便觀察到正常的電流強(qiáng)度由大到小的變化情況。所用電解質(zhì)溶液的濃度一般控制在1 mol/L。鹽橋的制作方法：方法1：取1g瓊脂置于燒杯中，加入100 mL飽和KCl溶液，加熱，使瓊脂融化成糊狀，趁熱加入U(xiǎn)形管中，待冷卻后即可充當(dāng)鹽橋。方法2：將KCl飽和溶液裝入U(xiǎn)形管，用棉花堵住管口即可。【科學(xué)探究】圖4-1用不同金屬片制作原電池準(zhǔn)備以下金屬片：Cu、Ag、Zn、Fe、Al正極：Cu或Ag負(fù)極：Zn或Fe、Al電解質(zhì)溶液：NaCl溶液（實(shí)驗(yàn)裝置如圖4-1所示）操作步驟：1. 將用作正、負(fù)極的金屬片用砂紙打磨干

14、凈（銀電極可以自制，通過銀鏡反應(yīng)在一潔凈的小玻璃片上鍍上銀即可）。2. 用導(dǎo)線分別將正、負(fù)極與靈敏電流計(jì)相連，將4層濾紙夾在正極片與負(fù)極片之間，置于一塑料方盒中（可用盛裝過試紙的空塑料盒，務(wù)必使兩極與濾紙緊貼在一起），再滴入食鹽水浸濕濾紙，觀察現(xiàn)象。3. 按上述操作分別用Cu、Ag（正極）和Zn、Fe、Al（負(fù)極）組成的原電池作實(shí)驗(yàn)，觀察它們的差異。討論：（1）通過以上探究活動(dòng)，你認(rèn)為哪兩種金屬組成原電池正、負(fù)極時(shí)，產(chǎn)生的電流強(qiáng)度較大？（2）你認(rèn)為上面組成的各原電池具體是利用什么反應(yīng)使化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的？（3）關(guān)于原電池的電流強(qiáng)度大小除了受金屬活動(dòng)性影響之外，還與哪些因素有關(guān)？（4）在利用原電

15、池原理研制具有實(shí)用性的化學(xué)電池時(shí)，你認(rèn)為需要考慮哪些問題？三、習(xí)題參考參考答案1. 由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。氧化反應(yīng)，負(fù)極；還原反應(yīng)，正極。2. 銅，Cu-2e- = Cu2+；銀，Ag+e- = Ag。3. a、c、d、b。4. B;5. B、D。圖4-2鋅鐵原電池裝置6. 裝置如圖4-2所示。負(fù)極：Zn-2e- = Zn2+正極：Fe2+2e- = Fe【目錄】【上一頁(yè)】【下一頁(yè)】關(guān)閉打印推薦給朋友大中小一、教學(xué)設(shè)計(jì)前面關(guān)于原電池的學(xué)習(xí)，是了解化學(xué)能怎樣轉(zhuǎn)換成電能的理論性問題，而本節(jié)教學(xué)是要進(jìn)一步了解依據(jù)原電池原理開發(fā)的技術(shù)產(chǎn)品化學(xué)電池?；瘜W(xué)電池是一類應(yīng)用范圍廣、實(shí)用性強(qiáng)的電源，小到手表

16、、單放機(jī)、兒童玩具，大到航空航天、衛(wèi)星通訊，幾乎無(wú)處不在。因此，學(xué)生在過去的學(xué)習(xí)和生活中已經(jīng)對(duì)許多不同類型的電池有所了解。正是基于這一點(diǎn)，教科書一開始設(shè)置的“學(xué)與問”就是要學(xué)生自覺地將自己已經(jīng)積累的感性知識(shí)與新課教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系起來。為了幫助學(xué)生對(duì)化學(xué)電池的了解繼續(xù)深入一步，在具體知識(shí)方面，教科書概要性地介紹了電池的分類、優(yōu)點(diǎn)以及質(zhì)量?jī)?yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并以三大類型電池一次電池、二次電池、燃料電池的相關(guān)知識(shí)為主線，以堿性鋅錳電池、鉛蓄電池和氫氧燃料電池為代表，簡(jiǎn)要介紹了電池的基本構(gòu)造、工作原理、性能和適用范圍，引出了“活性物質(zhì)”、“比能量”、“比功率”、“自放電率”、“記憶效應(yīng)”以及“綠色”環(huán)保等

17、概念。其他各類電池的內(nèi)部構(gòu)造、各類電池電極反應(yīng)的實(shí)際過程比較復(fù)雜，不便逐一深究，所以教學(xué)中對(duì)相關(guān)知識(shí)深度的把握應(yīng)以課程標(biāo)準(zhǔn)和教科書為準(zhǔn)。本節(jié)教學(xué)注重電化學(xué)知識(shí)與科技發(fā)展的緊密聯(lián)系，教科書中提供了“鋅銀電池”“鋰電池”“微型燃料電池”等閱讀資料，目的是幫助學(xué)生了解電池工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和前景。在教學(xué)中，我們還應(yīng)密切關(guān)注能源、環(huán)保方面的時(shí)事新聞，關(guān)注科技發(fā)展的動(dòng)態(tài)，以適時(shí)地為教學(xué)補(bǔ)充相關(guān)素材。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：一次電池、二次電池和燃料電池的反應(yīng)原理、性能及其應(yīng)用。本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：化學(xué)電池的反應(yīng)原理。教學(xué)建議如下：本課可采取講授與討論相結(jié)合的模式和分類比較的方法進(jìn)行教學(xué)。1. 新課引入，重在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣

18、。在學(xué)生活動(dòng)的基礎(chǔ)上，可配合使用一些實(shí)物或圖片的展示，加上對(duì)各類電池標(biāo)志的輔助說明，或者引用一段關(guān)于電池工業(yè)的新聞報(bào)道，都有助于引起學(xué)生對(duì)本課教學(xué)內(nèi)容的關(guān)注和積極參與探究的意識(shí)。2. 關(guān)于一次電池、二次電池和燃料電池的教學(xué)可以從不同角度展開，既可以從學(xué)科知識(shí)的角度介紹化學(xué)電池的分類、工作原理和用途，也可以從歷史的角度介紹化學(xué)電池工業(yè)隨社會(huì)、科技發(fā)展而發(fā)展的歷程和前景，同時(shí)還應(yīng)注意幫助學(xué)生理解要使一項(xiàng)理論性研究成果轉(zhuǎn)化成技術(shù)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值，需要考慮許多復(fù)雜的技術(shù)問題和社會(huì)問題。3. 教學(xué)中的主要過程可以圍繞下列問題進(jìn)行：（1）通過日常生活和學(xué)習(xí)，你知道哪些電池？其中有哪些屬于化學(xué)電池？它們

19、在哪些方面得到應(yīng)用？（2）化學(xué)電池與其他能源相比較有哪些優(yōu)點(diǎn)？（參考教科書）（3）判斷電池的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)主要是什么？（參考教科書）（4）目前化學(xué)電池主要分為哪幾大類？主流產(chǎn)品有哪些？在性能等方面它們各自有何特點(diǎn)？產(chǎn)生電能的基本原理是什么？關(guān)于化學(xué)電池的分類：教學(xué)中可結(jié)合【實(shí)踐活動(dòng)】，就上述各類電池的代表性產(chǎn)品作些具體的介紹和交流，然后在比較的基礎(chǔ)上列表歸納，以便了解各自的特點(diǎn)。表4-1部分主流產(chǎn)品供電的基本原理、性能和相對(duì)價(jià)格（供參考）二、活動(dòng)建議【實(shí)踐活動(dòng)】建議（可有選擇地組織以下活動(dòng)）：1. 前往超市、電器商店、汽車配件商店調(diào)查：（1）電池的種類、型號(hào)、用途；（2）選購(gòu)電池的注意事項(xiàng)（質(zhì)量、產(chǎn)

20、地、廠家、價(jià)格等）。2. 到圖書館或上網(wǎng)查閱有關(guān)資料：（1）電池的發(fā)明及電池工業(yè)的發(fā)展史；（2）目前幾種主要類型電池的供電原理（同時(shí)要注意將物理中電學(xué)知識(shí)與化學(xué)中的電化學(xué)知識(shí)相聯(lián)系）；（3）電池的應(yīng)用范圍以及生產(chǎn)和銷售的市場(chǎng)走向；（4）電池的生產(chǎn)和使用與環(huán)境問題；（5）電池回收的價(jià)值以及目前在相關(guān)管理和技術(shù)操作中有待解決的問題。3. 可組織到生產(chǎn)電池的企業(yè)參觀考察。4. 在實(shí)踐活動(dòng)的基礎(chǔ)上，可組織學(xué)生探討以下問題：（1）如果你是一個(gè)電池制造業(yè)的管理者，你在開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)將主要考慮哪些問題？對(duì)市場(chǎng)需求信息的準(zhǔn)確把握，以便了解新產(chǎn)品的市場(chǎng)開發(fā)前景和預(yù)期可能獲得利潤(rùn)的大??；本企業(yè)研制、生產(chǎn)新產(chǎn)品的技術(shù)

21、、資金、設(shè)備、人力等條件。（2）如果你是一個(gè)研制電池的工程師，在開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)將主要考慮哪些問題？需要了解新產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)和生產(chǎn)成本的最基本要求。例如：電池功率的大?。ㄟ@涉及活性物質(zhì)及相關(guān)電解質(zhì)溶液等填充物的選擇）；電池的使用環(huán)境（涉及電池使用的安全性以及對(duì)電池的外形、質(zhì)量大小和外包裝等方面的要求）；電池的連續(xù)工作時(shí)間或使用壽命（涉及活性物質(zhì)用量、電池的記憶效應(yīng)以及電池自放電率的大小等因素）；電池廢棄后，其內(nèi)容物可能對(duì)環(huán)境的影響等等。（3）如果你擁有一個(gè)筆記本電腦，你希望電腦中的電池有哪些優(yōu)點(diǎn)？電容量大，工作壽命長(zhǎng)，充電時(shí)間短，體積小，質(zhì)量輕，性價(jià)比高等。以上三個(gè)問題旨在引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)

22、，立足于社會(huì)這個(gè)大背景之下，以更開闊的視野從管理、技術(shù)、環(huán)境和消費(fèi)等不同角度來分析實(shí)際問題。在教學(xué)中可作為研究性學(xué)習(xí)的小課題并依據(jù)實(shí)際情況選用。三、習(xí)題參考參考答案1. A； 2. C； 3. C。4. 鉛蓄電池放電時(shí)的電極反應(yīng)如下：負(fù)極：Pb(s)+SO42-(aq)2e- = PbSO4(s)正極：PbO2 (s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e- = PbSO4 (s)+2H2O(l)鉛蓄電池充電時(shí)的電極反應(yīng)如下：陰極：PbSO4 (s)+2e- = Pb(s)+SO42-(aq)陽(yáng)極：PbSO4 (s)+2H2O(l)2e- = PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(a

23、q)總反應(yīng)方程式：【目錄】【上一頁(yè)】【下一頁(yè)】關(guān)閉打印推薦給朋友大中小一、教學(xué)設(shè)計(jì)本節(jié)內(nèi)容包括兩大部分：一是電解原理，二是電解原理的應(yīng)用。電解原理和原電池原理都是電化學(xué)的重要基礎(chǔ)理論。不同的是，原電池原理研究的是如何利用能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽欢娊庠硌芯康氖侨绾谓柚娔苁共荒茏园l(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)能夠發(fā)生，從而使電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能。教科書將理論研究與實(shí)踐探討都放在了十分突出的地位，“電解池”是將理論與實(shí)際相聯(lián)系的實(shí)體，通過“電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)”引出電解原理，又在理解電解原理的基礎(chǔ)上介紹相關(guān)化工生產(chǎn)方面的應(yīng)用，如氯堿工業(yè)、電解精煉銅、電鍍工業(yè)以及電冶金等。教科書中還安排了

24、兩個(gè)活動(dòng)，一是【思考與交流】，將原電池和電解池作對(duì)比，另一個(gè)是【科學(xué)探究】，要求設(shè)計(jì)一套電解飽和食鹽水的裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以幫助學(xué)生了解使電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的條件和方法，加深對(duì)氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識(shí)，提高辯證思維的能力。同時(shí)，還可以幫助學(xué)生牢固樹立理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)。本節(jié)教學(xué)的重心是認(rèn)識(shí)“電能如何轉(zhuǎn)換成化學(xué)能”，為避免重心偏移，對(duì)以下知識(shí)點(diǎn)的深度要予以適當(dāng)控制。（1）對(duì)于電解過程中陰、陽(yáng)兩極上離子的放電順序，只要求學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和分析有一個(gè)粗略的了解。具體來說，在陽(yáng)極，幾種陰離子的放電順序可依據(jù)常例為：Cl-OH-SO42-。若是金屬單質(zhì)作陽(yáng)極，則除Pt、Au、Ti等少數(shù)金屬以外，其他金屬將

25、優(yōu)先于陰離子在陽(yáng)極放電。在陰極，陽(yáng)離子的放電順序一般是：按金屬活動(dòng)性順序，越不活潑金屬，其陽(yáng)離子越容易被還原。而鋁以前的金屬均不可能在水溶液中被還原。要特別注意：教學(xué)中不要把陰、陽(yáng)離子在電極上的放電順序絕對(duì)化。因?yàn)殛帯㈥?yáng)離子在兩極上的放電情況比較復(fù)雜，與離子性質(zhì)、溶液濃度、電流密度和電極材料等都有關(guān)系。（2）關(guān)于電解原理在氯堿工業(yè)、電解精煉銅和電冶金工業(yè)中金屬鈉的冶煉等方面的應(yīng)用僅限于主要原理介紹，對(duì)生產(chǎn)的主要設(shè)備只作一般性的了解，而對(duì)具體生產(chǎn)流程則不作要求。本節(jié)教學(xué)可采取實(shí)驗(yàn)探究與講授相結(jié)合的方式。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：電解原理及其應(yīng)用。教學(xué)建議如下：1. 課時(shí)分配。第一課時(shí)，電解原理；第二課

26、時(shí)，電解原理的應(yīng)用。2. 新課引入。第一課時(shí)，可以通過“電解氯化銅溶液”的實(shí)驗(yàn)直接引入；也可以通過回顧科學(xué)發(fā)展史引入，例如可以用這樣一段話作為引言（同時(shí)投影背景圖片資料）：“1799年，當(dāng)意大利人發(fā)明了最原始的電池伏打電池之后，許多科學(xué)家對(duì)電產(chǎn)生了濃厚的興趣，電給世界帶來了太多的不可思議，好奇心驅(qū)使著人們?nèi)ミM(jìn)行各種嘗試，想看看它還能否出現(xiàn)什么奇特的現(xiàn)象。1807年，當(dāng)英國(guó)化學(xué)家戴維將鉑電極插入熔融的氫氧化鉀并接通直流電源時(shí)，奇跡終于發(fā)生了，在陰極附近產(chǎn)生一種銀白色的金屬，隨即形成紫色的火焰。這就是發(fā)現(xiàn)鉀元素的主要過程，當(dāng)時(shí)在社會(huì)上引起了轟動(dòng)。他隨后用電解法又相繼發(fā)現(xiàn)了鈉、鈣、鍶、鋇、鎂、硼、硅

27、等元素，戴維成為發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素最多的人。這其中的奧妙是什么呢？電解時(shí)，物質(zhì)的變化是如何發(fā)生的呢？”通過這種引入方式可以使學(xué)生將前面學(xué)習(xí)的原電池原理與本課將要了解的電解池原理自然地結(jié)合在一起，有利于激發(fā)學(xué)生的求知欲。3. 教學(xué)中要把握好重心?！半娊饴然~溶液”的實(shí)驗(yàn)既是理解電解原理的突破口，也是本節(jié)教學(xué)的重心，應(yīng)充分發(fā)揮該實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用，努力引導(dǎo)學(xué)生通過自己的觀察，了解電解裝置和電解過程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并用所學(xué)知識(shí)分析電極表面發(fā)生變化的原因，進(jìn)而認(rèn)識(shí)電解池的功能，認(rèn)識(shí)“電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)的電解過程”。教學(xué)過程中，“電解氯化銅”的實(shí)驗(yàn)可以是教師演示，學(xué)生通過觀察、記錄，再予以分析；如

28、果條件允許，最好是由學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、分組討論，然后由教師組織大家歸納總結(jié)。圍繞“電解氯化銅溶液”的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)要求學(xué)生注意以下幾點(diǎn)：（1）仿照教科書中的裝置示意圖（圖4-8）進(jìn)行組裝，了解電解裝置的基本構(gòu)造（包括電解池及其與直流電源的連接方式）。（2）如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象，并加以準(zhǔn)確的表述。（3）應(yīng)用電解質(zhì)的電離和氧化還原反應(yīng)等理論知識(shí)，對(duì)有關(guān)變化的過程和現(xiàn)象進(jìn)行分析并作出結(jié)論。上述實(shí)驗(yàn)的具體過程可分三步進(jìn)行（以突出電流對(duì)陰、陽(yáng)兩極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的影響，并區(qū)別于原電池的反應(yīng)）。將兩根碳棒分別插進(jìn)U形管內(nèi)的CuCl2溶液中（稍候，若碳棒表面無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可取出碳棒繼續(xù)下一步操作）；將兩根碳棒用導(dǎo)線連

29、接后，浸入U(xiǎn)形管內(nèi)的CuCl2溶液中（稍候，若碳棒表面無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可取出碳棒繼續(xù)下一步操作）；將兩根碳棒分別跟直流電源的正極和負(fù)極相連接，浸入U(xiǎn)形管內(nèi)的CuCl2溶液中，再接通直流電（稍候，若碳棒表面有氣泡產(chǎn)生，則應(yīng)分析產(chǎn)生氣泡的可能原因，并設(shè)計(jì)方案予以檢驗(yàn)）。最終的結(jié)論是：在沒有接通直流電時(shí)，兩根碳棒無(wú)論是否用導(dǎo)線相連，都不能使CuCl2溶液發(fā)生變化。但是，在直流電的作用下，溶液中的CuCl2被分解了，在陰極析出還原產(chǎn)物Cu，在陽(yáng)極析出氧化產(chǎn)物Cl2，實(shí)現(xiàn)了電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的過程。4. 為強(qiáng)化學(xué)生對(duì)電離與電解、原電池與電解池等知識(shí)點(diǎn)的理解，可引導(dǎo)學(xué)生采用列表比較法進(jìn)行歸納。在完成“電解氯

30、化銅溶液”的實(shí)驗(yàn)及相關(guān)討論之后，就可以插入教科書安排的【思考與交流】活動(dòng)，基本內(nèi)容如表4-2和表4-3所示。表4-2電離與電解的比較表4-3原電池與電解池的比較5. 第二課時(shí)，可將教科書中的【科學(xué)探究】作為課前思考題，組織有興趣的學(xué)生在課前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，然后在上課時(shí)作為討論題引入，并演示“電解飽和食鹽水”的實(shí)驗(yàn)。為了引導(dǎo)學(xué)生思考，必要時(shí)可將問題分解為以下幾點(diǎn)：（1）通電前，飽和食鹽水中存在哪些離子？這些離子的運(yùn)動(dòng)情況怎樣？（2）在電解裝置中，可否選用銅作陰、陽(yáng)極的電極材料，為什么？（3）通電后，溶液中的離子運(yùn)動(dòng)發(fā)生了什么變化？（4）溶液中的Na+是否可能被還原為金屬鈉，為什么？（5）電解后

31、，在陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)分別得到的產(chǎn)物是什么？如何證明？在上述活動(dòng)中，應(yīng)盡量避免“老師問，學(xué)生答”的格式化，努力為學(xué)生主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并解決問題提供必要的時(shí)間和思維空間。幫助學(xué)生在理解電解原理的基礎(chǔ)上將思維的觸角向應(yīng)用方面自然延伸。6. 關(guān)于電鍍，為方便學(xué)生形成感性認(rèn)識(shí)，加深理解，可補(bǔ)充電鍍銅的演示實(shí)驗(yàn)，并將電鍍銅與電解氯化銅溶液作對(duì)比。表4-4電鍍銅和電解氯化銅溶液的比較7. 關(guān)于電冶金，是以電解熔融NaCl為例，說明電解原理在冶金方面的應(yīng)用。教學(xué)中需要強(qiáng)調(diào)電冶金工業(yè)在生產(chǎn)原理和反應(yīng)條件方面的特殊性，并和電解飽和食鹽水的原理作對(duì)照。使學(xué)生了解：對(duì)于一些活潑的金屬，由于難有還原劑將它們從其化

32、合物中還原出來，而“電解法是最強(qiáng)有力的氧化還原手段”，所以“電解法幾乎是唯一可行的工業(yè)方法”。這也從一個(gè)側(cè)面說明，為什么在人類數(shù)千年的文明發(fā)展歷程中，這些活潑的金屬直到近三、四百年才被陸續(xù)的發(fā)現(xiàn)和制得的原因。8. 由于本節(jié)知識(shí)容量較大，課堂教學(xué)中需要注重對(duì)知識(shí)深度的把握，以保證教學(xué)重點(diǎn)目標(biāo)的落實(shí)。若根據(jù)學(xué)生實(shí)際需要對(duì)知識(shí)適度拓展，可另行安排。例如電解精煉銅，可利用教科書中習(xí)題4補(bǔ)充課后討論：已知粗銅中含有鋅、鎳、銀、金等雜質(zhì)，那么在兩個(gè)電極上將發(fā)生什么變化？二、活動(dòng)建議【實(shí)驗(yàn)4-2】（1）該實(shí)驗(yàn)用25%的CuCl2溶液（呈亮綠色）為宜，如果溶液中所含溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)太大，通電后陰極區(qū)溶液往往會(huì)出

33、現(xiàn)黑色，這是由于被還原出來的微小銅粒沒有沉積在碳棒上，而懸浮于溶液中的緣故。（2）電解所用電壓以612 V為宜。（3）碳棒的下端平面邊緣應(yīng)磨得稍尖一些，以利于生成的氣體逸出。（4）濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙顯藍(lán)色后就應(yīng)拿開，通氣時(shí)間過長(zhǎng)，藍(lán)色反而會(huì)消失（因會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：5Cl2+I2+6H2O = 2HIO3+10HCl）。（5）該實(shí)驗(yàn)也可以在小燒杯中進(jìn)行，使兩電極相距23 cm平等插入CuCl2溶液，這樣可以使演示時(shí)間縮短，通電約1 min即可觀察到陽(yáng)極表面有氣泡逸出，約3 min即可觀察到陰極表面有一薄層紅色的銅?！狙a(bǔ)充實(shí)驗(yàn)4-3-1】電鍍銅（1）電鍍時(shí)最好使用新鐵釘（如使用其他鐵制品，應(yīng)預(yù)先

34、把鍍件打磨光亮），經(jīng)水洗（除鐵制品表層塵污）、堿洗（除油污）、酸洗（用鹽酸中和沾附的堿液）、水洗（除殘留的酸液），洗凈后應(yīng)立即進(jìn)行電鍍。（2）為了能調(diào)節(jié)電鍍過程中的電壓和電流，建議在電路上串聯(lián)一個(gè)可變電阻和一個(gè)電流表。電鍍時(shí)建議使用2 V電壓，調(diào)節(jié)電流密度在23 A/dm2，電流密度不宜太大，否則由于金屬沉積速率太快，鍍層不牢固也不光滑。（3）在濃度約為1 mol/L CuSO4溶液中，邊攪拌邊加入濃氨水至溶液全部變?yōu)樯钏{(lán)色的銅氨溶液，此時(shí)把洗凈的新鐵釘放入，幾秒鐘后取出，沒有銅析出，表明所配溶液濃度適宜。在室溫下，用上述銅氨溶液做電鍍液，通電10 s（通電時(shí)可用玻璃棒輕輕攪拌），在鐵釘表面可

35、看到光亮的紫紅色。（4）該實(shí)驗(yàn)中的電鍍液也可采用下列配方：用蒸餾水把175250 g CuSO45H2O、2238 mL 98%H2SO4，1.01.5 g酚磺酸配成1 000 mL溶液即可。電鍍時(shí)，控制平均電流密度為12 A/dm2，溫度為2030 ?！究茖W(xué)探究】可以仿照教材中CuCl2溶液的電解裝置（圖4-8），仍用兩根石墨棒作電極，電解質(zhì)溶液改為飽和食鹽水，將電極與直流電源接通之后，即可見到陰極和陽(yáng)極上均有氣泡放出。在陰極上產(chǎn)生的是H2，陽(yáng)極上產(chǎn)生的是Cl2，有刺鼻氣味，可使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)。在溶液中，NaCl = Na+Cl-H2O H+OH-陽(yáng)極：2Cl-2e- = Cl2（

36、氧化反應(yīng)）陰極：2H+2e- = H2（還原反應(yīng)）若向兩個(gè)電極附近的溶液中分別滴入酚酞試劑，可觀察到陰極區(qū)溶液變紅色，這是由于H2O電離產(chǎn)生的H+在陰極不斷放電，使陰極附近c(diǎn)(OH-)持續(xù)增大所致。三、問題交流【思考與交流】該活動(dòng)是以電解池和原電池為研究對(duì)象，要實(shí)現(xiàn)三個(gè)目標(biāo)：（1）在教學(xué)理念上，要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中變被動(dòng)為主動(dòng)，促使學(xué)生的思維活動(dòng)活躍起來；（2）在方法上，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)用比較、歸納的方法將一些具體事物抽象化，以突出它們的內(nèi)在聯(lián)系和區(qū)別；（3）在知識(shí)上，加深對(duì)電化學(xué)的兩大核心內(nèi)容電解原理和原電池原理的理解。四、習(xí)題參考參考答案1. A； 2. D。3. 原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿?/p>

37、裝置，電解池是由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。例如鋅銅原電池，在鋅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，稱為負(fù)極，在銅電極上發(fā)生還原反應(yīng)，稱為正極。負(fù)極：Zn-2e- = Zn2+（氧化反應(yīng)）正極：Cu2+2e- = Cu（還原反應(yīng)）電子通過外電路由負(fù)極流向正極。電解池：以CuCl2溶液的電解裝置為例。與電源正極相連的電極叫做陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的電極叫陰極。陽(yáng)極：2Cl-2e- = Cl2（氧化反應(yīng)）陰極：Cu2+2e- = Cu（還原反應(yīng)）電子通過外電路由陽(yáng)極流向陰極。4. 電鍍是把待鍍金屬制品作陰極，把鍍層金屬作陽(yáng)極，電解精煉銅是把純銅板作陰極，粗銅板作陽(yáng)極，通過類似電鍍的方法把銅電鍍到純銅板上去，而粗銅中的雜

38、質(zhì)留在陽(yáng)極泥或電解液中，從而達(dá)到精煉銅的目的。其電極主要反應(yīng)如下：陽(yáng)極（粗銅）：Cu-2e- = Cu2+（氧化反應(yīng)）陰極（純銅）：Cu2+2e- = Cu（還原反應(yīng)）補(bǔ)充：若粗銅中含有鋅、鎳、銀、金等雜質(zhì)，則在陽(yáng)極鋅、鎳等比銅活潑的金屬也會(huì)被氧化：陽(yáng)極（粗銅）：Zn-2e- = Zn2+Ni2e- = Ni2+由于附著在粗銅片上銀、金等金屬雜質(zhì)不如銅活潑，不會(huì)在陽(yáng)極被氧化，所以當(dāng)銅氧化后，這些微小的雜質(zhì)顆粒就會(huì)掉進(jìn)電解質(zhì)溶液中，沉積在陽(yáng)極附近（即“陽(yáng)極泥”，成為提煉貴重金屬的原料）。在陰極，電解質(zhì)溶液中Zn2+和Ni2+的氧化性又不如Cu2+強(qiáng)，難以在陰極獲得電子被還原，故Zn2+和Ni2+

39、被滯留在溶液中。因此，在陰極只有Cu2+被還原并沉積在純銅片上，從而達(dá)到了通過精煉提純銅的目的。5. 電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極：2Cl-2e- = Cl2（氧化反應(yīng)）陰極：2H+2e- = H2（還原反應(yīng)）或陰極：2H2O+2e- = H2+2OH-（還原反應(yīng)）總反應(yīng)：2NaCl+2H2O = 2NaOH+H2+Cl2在陰極析出1. 42 L H2，同時(shí)在陽(yáng)極也析出1.42 L Cl2。6. 依題意，電解XCl2溶液時(shí)發(fā)生了如下變化：M(X)=3.2 g22.4 L/(1 mol1.12 L)=64 g/mol即X的相對(duì)原子質(zhì)量為64。又因?yàn)?Cl- - 2e- = Cl22 mol

40、 22.4L n(e-) 1.12Ln(e-)=2 mol1.12 L/22.4 L=0.1 mol即電路中通過的電子有0.1 mol?！灸夸洝俊旧弦豁?yè)】【下一頁(yè)】關(guān)閉打印推薦給朋友大中小一、教學(xué)設(shè)計(jì)“金屬的腐蝕與防護(hù)”始終是一個(gè)世界性的異常棘手的科技難題。本節(jié)開篇提供的統(tǒng)計(jì)資料“發(fā)達(dá)國(guó)家每年由于金屬腐蝕造成的直接損失約占全年國(guó)民生產(chǎn)總值的2%4%”，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過各種自然災(zāi)害造成損失的總和，這無(wú)疑會(huì)給人們一個(gè)重要的警示：金屬腐蝕，不可等閑視之！金屬曾是人類文明發(fā)展的歷史標(biāo)志，如銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代。在現(xiàn)代社會(huì)中，鋼鐵等金屬材料的產(chǎn)量和質(zhì)量仍是反映國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。然而人們對(duì)隨處可見的金屬腐

41、蝕現(xiàn)象早已習(xí)以為常，不以為怪。因此，本節(jié)教學(xué)一方面是讓學(xué)生了解金屬發(fā)生腐蝕的原因及現(xiàn)代防腐措施，同時(shí)還要讓學(xué)生知道：防止金屬腐蝕，任重道遠(yuǎn)！本節(jié)內(nèi)容可大致分為三部分：揭示金屬腐蝕的嚴(yán)重性和危害性 分析發(fā)生金屬腐蝕的原因探討防止金屬腐蝕的思路和方法鑒于金屬的電化腐蝕比化學(xué)腐蝕更為普遍，也更為嚴(yán)重，教科書中又重點(diǎn)以最常見的鋼鐵銹蝕為例，剖析了金屬的兩種電化腐蝕過程析氫腐蝕和吸氧腐蝕，并重點(diǎn)介紹了金屬的電化學(xué)防護(hù)方法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法。教科書中安排了一個(gè)鐵釘銹蝕的演示實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)金屬的吸氧腐蝕原理。另外又安排了一個(gè)【科學(xué)探究】，驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，通過實(shí)驗(yàn)說明較活

42、潑金屬鋅如何阻止鐵的析氫腐蝕。為了拓展學(xué)生的知識(shí)面與培養(yǎng)他們的合作精神，教科書還安排了一項(xiàng)【實(shí)踐活動(dòng)】，要求學(xué)生查閱有關(guān)防治鋼鐵腐蝕方法的資料并交流。本節(jié)教學(xué)可采用講授與討論相結(jié)合的方法。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：金屬的電化學(xué)腐蝕及金屬的電化學(xué)防護(hù)。本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：金屬發(fā)生吸氧腐蝕的電化學(xué)原理。教學(xué)建議如下：1. 本節(jié)教學(xué)在整體設(shè)計(jì)上應(yīng)以色彩鮮明的圖像和現(xiàn)象明顯的實(shí)驗(yàn)作為重要的輔助手段，以強(qiáng)化學(xué)生的直觀感受，有利于學(xué)生加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。2. 新課引入。以一組音像和文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)資料或新聞信息，簡(jiǎn)要介紹金屬在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位，同時(shí)揭示金屬腐蝕所造成的嚴(yán)重危害，可以使學(xué)生通過感官刺激產(chǎn)生強(qiáng)烈的心理震撼

43、，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生探討金屬腐蝕相關(guān)問題的欲望。3. 教科書中的【實(shí)驗(yàn)4-3】可安排在討論金屬的電化學(xué)腐蝕之前，幫助學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的條件和相關(guān)的電極反應(yīng)。同時(shí)可增補(bǔ)兩組實(shí)驗(yàn)，按圖4-17另備兩套同樣裝置，其中一套只裝一干燥的無(wú)銹鐵釘，另一套只裝少量鹽水，幾分鐘后再比較三個(gè)裝置中的現(xiàn)象有何不同，這樣更有利于說明金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的條件。觀察實(shí)驗(yàn)后，可與學(xué)生一道討論以下問題：（1）金屬腐蝕的本質(zhì)是什么？（2）金屬的電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕有何不同？（從反應(yīng)條件和反應(yīng)原理上加以說明，并由此介紹金屬電化學(xué)腐蝕的兩種過程析氫腐蝕和吸氧腐蝕）（3）為什么說金屬的電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕的危害程度更

44、大？（電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象更具有普遍性，并且電化學(xué)腐蝕更快）（4）自20世紀(jì)以來，金屬遭受腐蝕的現(xiàn)象較過去數(shù)百年更為嚴(yán)重，其主要原因是什么？（可從酸雨形成的地區(qū)范圍更廣、降雨次數(shù)更為頻繁等環(huán)境變化方面說明）針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)，還有些問題可以探討，如怎樣判斷具支試管內(nèi)減少的氣體就是氧氣？應(yīng)根據(jù)教學(xué)實(shí)際靈活處理。4. 關(guān)于金屬防腐的思路和方法，可以在課堂上組織學(xué)生討論：（1）鑒于金屬發(fā)生腐蝕的原因，可以從哪些方面設(shè)想解決問題的思路？（即研究問題的方向）直接隔離。即可選用適當(dāng)?shù)牟牧鲜菇饘倥c空氣或其他腐蝕性試劑隔離開，以阻止金屬的腐蝕。因勢(shì)利導(dǎo)。電化學(xué)腐蝕還是用電化學(xué)方法來解決，不回避金屬與氧化劑的直接接觸，采用

45、還原性更強(qiáng)的物質(zhì)或其他替代方式來滿足氧化劑對(duì)電子的需求，從而保護(hù)主體金屬構(gòu)件免受腐蝕。改變本質(zhì)。即改變金屬的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，使其具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能。（2）在生活和學(xué)習(xí)的過程中，你了解哪些防止金屬腐蝕的具體方法？（即學(xué)習(xí)解決問題的方法）給金屬穿上“防護(hù)服”。具體方式有（以下內(nèi)容只需借助圖片作補(bǔ)充性的簡(jiǎn)略介紹）：涂漆如在鋼鐵表面涂防銹油漆；熱鍍加熱鋅或錫等耐腐蝕性能較強(qiáng)的金屬，使其均勻覆蓋于鋼鐵表面；電鍍?cè)阡撹F表面形成鋅或鉻等耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬鍍層；噴涂有機(jī)或無(wú)機(jī)涂層材料等。電化學(xué)防護(hù)法即犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法。這是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，可先結(jié)合圖片分析原理，再組織【科學(xué)探究

46、】，演示并討論教科書中圖4-21相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還可與【實(shí)驗(yàn)4-3】作對(duì)比，說明鋅、鐵與酸化的氯化鈉溶液構(gòu)成原電池后，鋅能夠有效地保護(hù)鐵制品。在鋼鐵中加入一定比例的鉻和鎳（如14%18%Cr，7%9%Ni），改變鋼鐵內(nèi)部的組成和結(jié)構(gòu)，可極大程度地提高鋼鐵抗腐蝕性能，這就是常見的“不銹鋼”。其他防腐措施一般也只作簡(jiǎn)略介紹。5. 在本課小結(jié)時(shí)，可組織學(xué)生對(duì)金屬的化學(xué)腐蝕和電化腐蝕、析氫腐蝕和吸氧腐蝕等內(nèi)容進(jìn)行比較。表4-5化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較表4-6鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較二、活動(dòng)建議【實(shí)驗(yàn)4-3】實(shí)驗(yàn)中須注意以下幾點(diǎn)：（1）多用幾枚鐵釘，增大鐵釘腐蝕時(shí)的耗氧量，以便在短時(shí)間內(nèi)可觀察到更為明顯的實(shí)驗(yàn)效果。（2）經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，須用清水洗（避免殘留酸液干擾實(shí)驗(yàn)），然后用飽和食鹽水浸洗一下，即可加入到具支試管中。（3）整個(gè)裝置應(yīng)保證密封狀態(tài)良好，幾分鐘后就可以看到導(dǎo)管中水柱明顯上升。原因是鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，使具支試管內(nèi)O2減小，壓強(qiáng)降低，促使