1、化学观念引领下的高三化学专题复习微粒观指导下“电解池、原电池原理和运用”复习案例上杭一中 化学组 蔡良生 2016年1月 （讨论稿）【复习目标】1.通过对设定原电池分析破除学生对电化学某些原有的错误认知，建立新的科学认知。2.通过对二次电池中微粒存在、运动及变化的分析，建立分析电化学的思维模式，进一步解决新情景下电化学问题。为分析和设计新型电池建立理论基础。【教学过程】环节一：【课前检测】 最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水具有工艺流程简单、电耗较低等优点。其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸，总反应为: 2CH3CHO + H2O CH3CH2OH + CH3CO
2、OH。实验室中以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如图1 所示。(每空2分）若以甲烷燃料电池为直流电源，则燃料电池中b 极应通入( 填化学式)_ 气体。电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体。反应如下:阳极:_、_阴极:_、_电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量_( 填“增大”、“减小”或“不变”) 。【学生活动】：课前独立完成，上课反馈得分情况课前检测并反馈得分率：A 0分 B 2分 C 4分 D 6分 E 8分 F 10分 J 12分 H 14分【设计意图】：让学生课前复习原电池和电解池的简单原理，独立完成新情景下电化学问
3、题。通过反馈得分情况。对比课中通过思维建模后分析该题的能力，用于检验本节课的教学效果的一个环节。环节二：【课堂导入】教师活动：给出问题一：针对原电池的形成条件，以下说法正确的是： A:正确 B:错误 C：我不知道（用IRS系统反馈）1.必须存在能自发的氧化还原反应。（ ）2.必须有两种活泼性不同的金属材料（或一种金属与一种能导电的非金属）作为电极。（ ）3.必须有电解质溶液。（ ）4.必须构成闭合回路。（ ）【学生活动】：结合自有知识结构，独立思考并反馈。【设计意图】：暴露学生原有的认知矛盾，激起学生的疑问和兴趣。环节三【交流 研讨一】分析电池（-）Ag，AgCl Cl-(c1) Ag+（c2
4、）Ag（+）。如图：装置中有电流产生，两电极质量增重。分析（小组协作讨论得出成果） 1、装置中存在哪些微粒：_ 2、电池的负极反应：_ 3、电池的正极反应：_ 4、电池的总反应：_【交流 研讨二】分析电池： NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y。（不完成，只分析电极和离子导体） 1、装置中存在哪些微粒：_ 2、 电池的负极反应：_ 3、 电池的正极反应：_ 4、 电池的总反应：_教师活动：给出【交流研讨一、二】，布置小组讨论，走动指导。收集讨论成果，并展示。学生活动：小组合作讨论，得出正确结论并展示。设计意图：通过分析微粒，及微粒
5、在电极上发生反应和电池总反应，对原电池的形成条件破除原有的错误认识，为得到正确认识提供素材。也为后面的思维模型的建立指导思路（微粒观）环节四：讲解归纳教师活动：讲解归纳, 化学能转化成电能（原电池）和电能转化成化学能（电解池）的规律：化学能与电能的相互转化必须通过一个装置才能实现。这个装置中包含：1.得电子的场所（_极或_极）和失电子的场所（_极或_极）既：两个电极2.形成闭合回路： 电子导体：_极流向_极 离子导体：阳离子流向_或_极；阴离子流向_极或_极。这个装置要包含反映电化学体系中微粒的相互作用、运动及变化的四个场所。所以基于电化学问题本质，统合“反应原理”与“装置”两方面，可以构建如
6、下图所示的电化学问题分析模型。 学生活动：聆听，思考，回答，记忆。形成正确的认识。设计意图：让学生在原有知识基础上理解和纠正错误的认识。认识原电池和电解池只是一种装置，装置中要包含四个要素，得失的电子场所，电子导体和离子导体。并逐步构建分析模型。环节五：【交流 研讨三、四】以情景引发思考，凝炼分析思路教师活动：提供素材，设计问题，提示思考思路。引导学生小组讨论，归纳出解题思路。友情提示1.就（哪个是）放电反应、充电反应的过程进行分析。（重点注意的微粒是哪种？）2.刚才的分析过程中，除了电子这种微粒，你还关注到了什么微粒? 关注到了微粒的哪些角度?（运动和性质,哪些性质？）3.结论 原电池负极反
7、应_ 正极反应：_ 总反应：_ 电解池阳极反应：_ 阴极反应：_ 总反应：_学生活动：在老师的指引下结合电化学原理逐渐形成思维模式。完成分析后，进一步凝练分析思路。借助图2 所示的分析模型尝试着进行系统整体分析: 先分析电流( 电子流向、离子流向) ，再分析电流到两极的微观反应( 反应微粒、生成微粒) ，最后考虑生成的微粒与介质是否反应。设计意图：让学生根据分析模型反思刚才的分析过程中，没有受到电源或用电器的外形限制，而是得失电子的信息最为重要，电源或用电器的连接不影响电子转移方向和离子运动方向及微粒间的反应，从而意识到分析模型是可以简化的，这样更有利于从微粒角度对电化学问题进行分析。在教师的
8、追问下，学生能自主将原电池模型与电解池模型合二为一，形成统一的电化学问题分析模型。环节六：分析和解决问题。教师活动：给出【当堂检测】（再现【课前检测】）1. 最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水具有工艺流程简单、电耗较低等优点。其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸，总反应为: 2CH3CHO + H2O = CH3CH2OH + CH3COOH。实验室中以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如图1 所示。(每空2分）若以甲烷燃料电池为直流电源，则燃料电池中b 极应通入( 填化学式)_ 气体。电解过程中，两极除分别生成乙酸和
9、乙醇外，均产生无色气体。反应如下:阳极:_、_阴极:_、_电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量_( 填“增大”、“减小”或“不变”) 。电解过程中，某时刻测定了阳极区溶液中各组分的物质的量，其中Na2SO4与CH3COOH 的物质的量都等于0.1mol。下列关于阳极区溶液中各微粒浓度关系的说法正确的是_( 填字母序号) 。（4要不要删除）a c(Na + ) 不一定是c( SO4 2-) 的2 倍b c( Na + ) = 2c( CH3COOH) +2c( CH3COO )c c( Na + ) + c( H + ) = c( SO42- ) +c( CH3COO ) + c( OH )
10、d c( Na + ) c( CH3COOH) c( CH3COO )课前检测并反馈得分率：A 0分 B 2分 C 4分 D 6分 E 8分 F 10分 J 12分 H 14分（对比课前得分情况）2. 2015福建卷，改编11.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如右图所示，该装置能将H20和C02转化为O2和燃料（C3H8O）。下列说法不正确的( )A.该装置将光能和电能主要转化为化学能B.该装置工作时，H+从b极区向a极区迁移C.每生成1mol O2，有约29.3gC02被还原D. a电极的反应为: 3C02+18H+-18e-=C3H80+5H20学生活动：用形成的分析模型独立完成以上2题，反馈。设计意图:把握电化学问题本质，建立正确的分析思路，养成基于现象看本质的习惯，以不变应万变。本环节的练习设计，重在促进学生利用电化学分析模型来分析和解决相关问题，并在解决问题的过程中使分析思路方法固化。通过反思与交流，促进学生能够应用微粒观分析、解决相对复杂、陌生的电化学问题。环节七：【课堂总结】及【课后反思】
