深入原电池原理本质+促进学生观念和能力的发展

《深入原电池原理本质+促进学生观念和能力的发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据2015年第19期化学教育(http：／／www．hXjy．org)深入原电池原理本质促进学生观念和能力的发展。徐敏m张建文2(1．北京教育学院丰台分院北京100073；2．首都师范大学附属丽泽中学北京100071)摘要在调查分析高三学生对原电池原理的理解及应用状况的基础上，论述了从电极电势及平衡移动的角度理解原电池中产生持续电流的原因，有助于学生能量观的建构及学生能力的发展。以高三原电池复习教学为例，阐述了促进学生理解学科知识本质的探究活动的设计。关键词原电池电极电势学科知识本质能量观能力发展高三复习教学DOI：10．13884／j．1003—3807hXjy．201

2、40400551问题的提出为了提高高三复习教学的有效性，在原电池复习前，我们对学生理解及应用原电池原理的情况进行了一次调查：当问及反应Zn+CuS04一Cu+Zn—SOt有何用途时，只有极少数学生能够想到利用该反应可获取电能。当要求学生将该反应设计为原电池时，大多数学生仅仅想到了单液电池。在询问原电池(ZnznS04IICuS04Cu)电流产生的原理时，大多数学生将电流产生的原因简单地归结为Zn比Cu活泼。而对于其他原电池的原理(如：FeFecl。IIFeCl3C)学生则难以解释。由此可见，尽管经历了必修和选修2个阶段的学习，学生仍然没有建立起认识化学反应的重要角度——能量，也

3、就是说能量观还没有真正形成。学生对原电池原理的认识并没有得到发展，应用原电池原理解决问题的能力还很低。究其原因，主要是教师对必修和选修阶段原电池教学内容的定位不清，尤其是选修阶段将双液电池原理仍然简单解释为“氧化反应和还原反应被拆分”“金属电极存在活泼性差异”，并未深入解答学生心里的困惑：“为什么将氧化反应和还原反应拆分开来，电子就会定向移动?”“与单液电池相比，双液电池中的氧化剂和还原剂并没有直接接触，为什么电子能从负极流向正极?”也就是说，教师的教学并没有深入学科知识本质，学生对知识的理解不深，难以将知识转变为观念和能力。2深入学科本质认识原电池原理2．1原电池中产生持续电

4、流的原因以ZnZnS04

5、

6、CuS04Cu为例加以说明：金属在水溶液中存在着金属溶解与沉积平衡：阶++"eF壬M，若金属失电子的倾向大于金属离子获得电子的倾向，达平衡时的结果将是金属离子进入溶液，金属棒上带负电，金属棒附近的溶液带正电，这时在金属与盐溶液之间产生电位差，称之为金属的电极电势。在铜锌原电池中，负极存在平衡：Zn2++2e—F兰Zn，正极存在平衡：Cu2++2e—再兰Cu，由于锌比铜更活泼，负极(Zn)上的平衡更偏向左，正极(Cu)上的平衡更偏向右，锌电极上的电子比铜电极上多，电极电势更低，电子在电势差的驱动下由锌棒流向铜棒，而电子的流动使两极的平衡被打破，使得负极

7、的平衡向失电子方向移动，正极的平衡向得电子方向移动，于是形成持续的电子流[1]。一般而言，原电池的正极和负极分别存在平衡：氧化剂+竹e一#苎还原产物，还原剂一72e—F兰氧化产物，导致两电极都存在电极电势，负极电势低，正极电势高，电子由负极向正极定向移动，同时使两极的平衡被打破，形成持续电流。2．2影响电流大小的因素电流的大小由哪些因素决定?在物理学中j—U／R，电压(U)越大，电阻(R)越小，则电流越大。在原电池中，电压(U)即是两极之间的电势差，电势差大小由电极电势决定，因此凡是影响平衡M“++行e—F兰M的因素(氧化剂、还原剂的种类、溶液中离子的浓度、气体的压强、温度等)

8、都将影响电极电势的大小，从而影响两极之间的电势差，影响电流的大小。其中氧化剂、还原剂的种类是首要因素，在物质种类相同的情况下，对电极电势影响较大的是离子的浓度。脚+的浓度越大，越有利于平衡正向移动，留在电极上的负电荷减*北京市级学科带头人及骨干教师“整体把握和实施观念建构的化学教学研究”工作室研修成果**通信联系人，E-mail：zjyhxm@126．com万方数据·28·化学教育(http：／／Ⅵ唧．hXjy．org)2015年第19期少，使电极电势增大[2]。离子浓度对电极电势差(U)的影响，需要分析正、负极电极电势的变化才能做出判断。对于中学生而言，一种简单的、行之有效的

9、判断方法，就是借助化学平衡移动规律，从总反应出发，如：Zn+Cu2+F兰Zn2++Cu，c(Cu2+)越大，c(Zn2+)越小，越有利于反应正方向进行，电势差越大，电子由Zn流向Cu的趋势越大。反之反应物离子浓度越低，生成物离子浓度越高，越有利于平衡逆向移动，电势差越小。从物质本性上看，氧化剂的氧化性越强，还原剂的还原性越强，反应趋势越大，电子由还原剂向氧化剂转移的趋势也越大。显然与物质的浓度相比，物质的本性是最根本的影响因素。原电池向外输出的电流的大小还与电池的内阻有关，电阻(R)与装置的