曾巍瀾

(貴州省銅仁市第八中學(xué)，貴州 銅仁 554300)

找出原電池教學(xué)中的內(nèi)在邏輯

曾巍瀾

(貴州省銅仁市第八中學(xué)，貴州 銅仁 554300)

作為高中階段化學(xué)知識(shí)中最難以理解的知識(shí)點(diǎn)之一，電化學(xué)一直被高考作為高頻考點(diǎn)。如何簡(jiǎn)單有趣并且富有邏輯地講解原電池內(nèi)容一直困擾著一線教師。教師通過(guò)各個(gè)知識(shí)與口訣的融合，結(jié)合嚴(yán)密的邏輯歸納推理，總結(jié)出原電池教學(xué)中內(nèi)在的邏輯關(guān)系。

原電池；邏輯關(guān)系；方程式；書寫順序

電化學(xué)是高中化學(xué)知識(shí)的重要組成部分，也是高考的高頻考點(diǎn)。學(xué)生雖然儲(chǔ)備應(yīng)有的知識(shí)點(diǎn)，在死記硬背區(qū)別正負(fù)極、正負(fù)極反應(yīng)式的同時(shí)，往往不能打破對(duì)原電池的固有認(rèn)識(shí)，從而使得原電池這部分內(nèi)容既是重點(diǎn)也是教學(xué)中的難點(diǎn)。

本節(jié)內(nèi)容是高中化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章中原電池。學(xué)生在高中化學(xué)必修2第二章《化學(xué)能與電能》簡(jiǎn)單了解了原電池的基礎(chǔ)知識(shí)，在選修4的這節(jié)課中以Cu-Zn原電池裝置為模型，理解原電池的工作原理。

多數(shù)教師在原電池的教學(xué)中，就用平常我們所見(jiàn)的下列常見(jiàn)的原電池來(lái)引入。例如常見(jiàn)的紐扣電池、鋅-錳電池、鉛蓄電池和太陽(yáng)能電池等等, 有些枯燥無(wú)味。多數(shù)教師在原電池內(nèi)容上只是依葫蘆畫瓢，從Cu-Zn原電池裝置模型的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，到兩極的氧化反應(yīng)還原反應(yīng)，再到兩極的方程式。簡(jiǎn)單實(shí)用，但是原電池內(nèi)在的邏輯關(guān)系并沒(méi)有解釋清楚。

在引入原電池這一節(jié)時(shí)，本人采用了這樣一個(gè)導(dǎo)入方法：在藍(lán)色的海洋中，有一種神奇的生物叫電鰻，它既沒(méi)有強(qiáng)壯的身體也沒(méi)有鋒利的牙齒，大家知道它是如何捕食的嗎？部分知識(shí)比較廣的學(xué)生可能回答電鰻會(huì)放電。放電的過(guò)程就是我們今天所學(xué)的原電池，即化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。學(xué)生感覺(jué)原來(lái)大自然這么奇妙,對(duì)原電池產(chǎn)生興趣。

原電池，從概念上理解是，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。教師在教學(xué)的過(guò)程中多只注重“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”，而不是“裝置”。久而久之學(xué)生對(duì)于原電池的基本定義變得模糊，解題是遇到的各種各樣的“裝置”不能很好的劃歸到Cu-Zn原電池裝置模型即學(xué)生所畫的圖形，導(dǎo)致解題思路混亂而出錯(cuò)。葉圣陶先生曾說(shuō)過(guò)：“圖畫不但是文字的說(shuō)明，且可以拓展孩子的想象?！?/p>

在個(gè)人的教學(xué)過(guò)程中，分為以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

1 金屬電池

裝置為Cu-Zn原電池裝置模型。即以Cu與Zn作為電池的兩極，稀硫酸作為溶液，外電路用導(dǎo)線連接。解題中首要問(wèn)題在于判斷正負(fù)極。在選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章《電化學(xué)基礎(chǔ)》第一節(jié)原電池中這樣描述原電池正負(fù)極的判斷：在這些原電池中，用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極，負(fù)極向外電路提供電子；用氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作為正極，正極從外電路得到電子。在特殊的原電池裝置中，如兩電極用鎂和鋁，而電解質(zhì)溶液用氫氧化鈉溶液，則上述的方法不再適用。鎂與鋁還原性較強(qiáng)的是鎂，但結(jié)果卻是鎂是正極，而鋁是負(fù)極。上述原電池中只有鋁才能和氫氧化鈉反應(yīng)，其在電解質(zhì)溶液中才能失電子。那么到底什么樣的金屬才能作為原電池的負(fù)極呢？

在教學(xué)過(guò)程中引用《西游記》中孫悟空稱呼唐僧的稱謂“師父”，諧音為“失負(fù)”即失電子的為負(fù)極。學(xué)習(xí)離不開(kāi)記憶，化學(xué)的知識(shí)點(diǎn)又多，為了減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān)，增加化學(xué)教與學(xué)的趣味性。這樣一來(lái)，學(xué)生利用諧音幫助記憶，簡(jiǎn)單而富有趣味。這樣的例子在教學(xué)中也有很多。在學(xué)習(xí)金屬電化學(xué)腐蝕和防護(hù)時(shí)，犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)法和外加電流陰極保護(hù)法，都是亡陽(yáng)補(bǔ)牢，諧音口訣：亡羊(陽(yáng))補(bǔ)牢。在學(xué)習(xí)粗銅的精煉和電鍍時(shí)，粗銅作為陽(yáng)極消耗，陰極的精銅質(zhì)量增加，溶液中的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本不變，我可以引用為恒大冰泉里的一句話：“我們只是大自然的搬運(yùn)工”從陽(yáng)極搬到陰極。

教學(xué)中確定好正負(fù)極以后，緊接著外電路中電子的流向、電流的流向就變得很輕松了。就如同生活中的各種各樣的電池一樣，外電路當(dāng)中電流總是從電池的正極流向電池的負(fù)極，而電子的流向則剛好相反。

相比于外電路中的移動(dòng)，內(nèi)電路當(dāng)中則是陰陽(yáng)離子的移動(dòng)方向。從“失負(fù)”，諧音為“師父”的正負(fù)極確定以后，負(fù)極鋅單質(zhì)變成鋅離子以后使得電源負(fù)極帶正電荷。就如同談戀愛(ài)一樣，男生要找女朋友，女生要找男朋友。自然界中正負(fù)電荷相互吸引的也可以放之四海而皆準(zhǔn)。這樣一來(lái)溶液當(dāng)中的陰離子硫酸根離子向著帶正電荷的負(fù)極移動(dòng)，另一方面，正極上有移動(dòng)而來(lái)的電子，所以自然而然正極帶負(fù)電。溶液當(dāng)中的陽(yáng)離子氫離子就會(huì)向著負(fù)電荷的方向(正極)移動(dòng)。

了解了這些以后就是金屬電池的正負(fù)極方程式的書寫。一般來(lái)說(shuō)我們先寫負(fù)極，因?yàn)椤皫煾浮薄笆ж?fù)”嘛。多數(shù)金屬電池的負(fù)極方程式就是，負(fù)極金屬失去電子變成離子。

2 燃料電池

燃料電池的原始模型就是氫氧燃料電池。那么燃料電池的書寫與金屬電池相比，到底應(yīng)該先寫正極還是負(fù)極呢？學(xué)生剛剛開(kāi)始接觸燃料電池的時(shí)候都是一頭霧水的。老師的引導(dǎo)尤為重要，燃料電池一般而言負(fù)極可以通入各種不同的燃料，比如氫氣、甲烷、乙醇等等可燃的有機(jī)物。但是正極一般只通入助燃的氧氣，這樣一來(lái)，如果我們先書寫燃料電池的正極即氧氣通入的這一極，就只有兩種寫法。即

(1)在堿性、中性或弱酸性條件下正極：O2+2H2O+4e-=4OH-；

(2)在較強(qiáng)酸性條件下正極：O2+4H++4e-=2H2O；

綜上所述，原電池教學(xué)過(guò)程中的內(nèi)在邏輯可以歸納為：

得失電子(師父)—正負(fù)極—外電路中電子、電流的流向—內(nèi)電路中陰陽(yáng)離子的移動(dòng)方向—正負(fù)極方程式的書寫。這樣一來(lái)，捋出這樣的教學(xué)邏輯，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)一目了然，記憶深刻。

3 結(jié)束語(yǔ)

授之以魚，不如授之以漁。

教師在嚼碎教材的基礎(chǔ)上，與其灌輸知識(shí)，不如認(rèn)真地找出教材里內(nèi)在的邏輯關(guān)系，再幽默地施舍給學(xué)生捕魚的漁網(wǎng)，讓學(xué)生不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題探索問(wèn)題以及解決問(wèn)題的辦法。

(本文文獻(xiàn)格式：曾巍瀾.找出原電池教學(xué)中的內(nèi)在邏輯[J].山東化工,2017,46(15):150.)

2017-05-23

曾巍瀾(1989—)，男，湖南懷化人，化學(xué)一級(jí)教師，湖南師范大學(xué)研究生畢業(yè)以后從事一線化學(xué)教學(xué)工作，探索中學(xué)教學(xué)中行之有效的方法。

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