人教版化学选修4《化学反应原理》第四章电化学基础 教材分析

1 《中学化学教材分析与研究》期末作业

化学学院2009级4班 丁弘正 2009210322

指导老师：曾艳

化学 选修4 化学反应原理 第四章 电化学基础

一、分析教材中知识内容的本体

化学选修4中包括三部分内容，即化学反应与能量变化、化学反应速率与化学平衡以及溶液中的离子反应。本章电化学基础与第一章化学反应与能量同属化学反应与能量变化的范畴。与苏教版、鲁科版教材将电化学部分并入化学反应与能量变化一章不同，人教版高中化学教材将其单独提出作为一章安排在本册教材的最后。这样的安排一方面是由于在难易程度上，化学反应热的部分相对简单，学生在义务教育阶段和高中必修阶段中都有所接触，对其比较熟悉，因此接受相关内容知识较为容易。此外化学热力学部分知识，告诉学生一个化学反应能否发生，是研究化学反应原理的基础和前提，故将其列为选修4的第一章，让学生最先学习该部分内容。而电化学部分中，其电极反应、电池反应等内容虽然在必修阶段有所涉及，但所讲授的内容较为简单，学生没有深入学习，因此对该部分内容的掌握存在一定困难。同时，在该部分内容的学习上，需要用到弱电解质电离等相关知识，因此，教材将其单独列为一章放在最后，让学生在有了一定理论基础和学习化学反应原理方法的基础上再来学习。

在这一章的编排顺序上，教材首先从学生已经在必修阶段有所接触的原电池入手，在巩固、强化学生普通原电池反应原理、电极反应基础上，引入盐桥、半电池的概念。在第2节学习化学电池的过程中，与必修阶段仅仅作简单介绍相比，选修4中的学习更加注重反应的本质，各类电池的优缺点及相互之间的联系与差异。在学习完化学能转化为电能的知识后，教材安排了电能转化为化学能，即电解池的相关知识。而在本章内容的最后，教材安排了金属的电化学腐蚀与防护一节，需要学生将原电池与电解池的相关知识，综合运用到解决实际问题上，是对学生分析问题能力的提升。纵观电化学基础一章的编排，教材由浅入深，从学生较为熟悉的内容开始入手，逐渐引入新的知识点，引导学生一步步学习，既符合学科知识的逻辑顺序，又适应了学生的认知和心理发展顺序，有利于学生更好地学习掌握该部分的知识内容。同时，教材在介绍完原电池后引入了化学电源，介绍完电解池后引入了电镀，最后再介绍金属的电化学腐蚀与防护。让学生在学习完相关理论知识后，能即时联系生产生活实际，用所学知识分析实际问题，学以致用。并在最后加以综合，在分清原电池与电解池异同，理清知识脉络的同时，也让学生更深刻地体会了化学学习的重要作用、意义。

在教学内容上，人教社给出的深广度建议如下：

1．能从化学能与电能之间相互转化的角度理解原电池、电解的原理及应用，初步认识研制化学电源在开发洁净、高效新能源中的重要作用。

2．知道电解在工业生产中具有广泛应用。

3．能运用氧化还原反应原理分析原电池、电解池中发生的电极反应，能准确书写电极反应方程式和电池总反应方程式。

4．以锌锰干电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池为例，了解常见化学电源的种类及其工作原理。

5．能列举实例（如氯碱工业、金属铜的精炼以及电镀等）说明电解原理在实际生产中的应用。

6．过查阅资料、调查访问等多种方式了解生产生活中常见化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能的实际意义。 2 7．能通过多种方式了解金属腐蚀带来的危害，认识防止金属腐蚀的重要意义。

8．了解化学腐蚀和电化学腐蚀的含义，理解电化学腐蚀发生的条件，能解释金属发生电化学腐蚀的原因。

9．认识钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀发生条件和原理，会书写电极反应式和总反应方程式。

10．通过实验探究防止金属腐蚀的措施，了解常见的防止金属腐蚀的方法，并能解释其中的原因。

从中可以发现，对于化学能转化为电能和电能转化为化学能的原理有着较高的要求，需要学生能在理解的基础上，对一些具体实例进行解释。而这些反应的原理较为抽象，对许多学生来说，在理解上还是存在一定的难度。因此，作为教师，在教学过程中要着重注意帮助引导学生对原理的认识和理解，即时发现学生可能存在的疑惑，并给予解释。在对电化学知识的实际运用上，对化学电源及电镀等要求较低，只需学生有相关了解，而对金属腐蚀却又较高的要求，需要学生能理解并解释原因，同时还需要书写相关化学方程式。因此教师在该部分学习时，要引导学生分析比较原电池与电解池的异同，搭建知识的桥梁，帮助学生构建较为完善的知识体系。

二、分析教材中知识内容的教育教学价值

《普通高中化学课程标准（实验）》中对本章的内容标准要求为：

1．体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

2．通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。

3．能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究防止金属腐蚀的措施。

对活动和探究的建议为：

1．实验探究：电能与化学能的相互 转化。

2．调查市场常见化学电池的种类，讨论它们的工作原理、生产工艺和回收价值。

3．查阅资料并交流：防止钢铁腐蚀的方法。

同时，对必修2中电化学相关知识的要求为：

1．举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。

活动和探究建议为：

1．实验：用生活中的材料制作简易电池。

2．市场调查：不同种类电池的特点、性能与用途。

通过比较课标对必修2和选修4中电化学部分的要求，学生在学习选修4中电化学内容之前，对原电池及化学电池已经有了初步的了解，对化学能转化为电能的应用有了初步的认识。同时学生在日常生活中对化学能与电能相互转化也有简单的了解。化学选修4是对高二理科班同学开设的课程，且在学习本章内容之前，学生已经学习了化学反应原理的大部分内容。因此学生已经养成了一定的学习化学反应原理知识的学习方法，有了一定分析归纳和科学探究的能力。同时，从课标要求可以看出，与教学大纲不同，新课标更加重视课本理论知识与实际生产生活的联系。

因此结合课标的要求，学生的认知规律和学生的心理发展规律对本章的三维教学目标及教学重难点确定如下：

第一节 原电池

教学目标： 3 知识与技能：了解原电池的概念及构成要素；掌握原电池的工作原理及方程式的书写；了解盐桥的作用。

过程与方法：通过观察比较单池原电池和双池原电池的异同，培养观察、比较、分类、归纳等能力；通过自行设计原电池，进一步理解探究的意义，学习科学探究的方法，提高科学探究能力和团队协作的精神。

情感态度与价值观：培养参与科学探究活动的热情，激发学习化学知识的兴趣；培养学生学以致用的学习态度。

教学重点：原电池的工作原理

教学难点：有盐桥的原电池

第二节 化学电源

教学目标：

知识与技能：了解化学电池的分类；了解一次电池和二次电池的工作原理、相关反应方程式及其应用；掌握燃料电池的工作原理、优点及其应用。

过程与方法：通过学习化学电池实例，进一步巩固强化原电池的相关知识；培养理论联系实际的学习态度，学会用所学的化学知识解释身边的现象。

情感态度与价值观：培养将化学知识应用于生产、生活的意识，关注与化学有关的社会热点问题，增强环境保护意识，培养可持续发展的观念。

教学重点：燃料电池的设计原理及其应用

教学难点：各类化学电池的工作原理

第三节 电解池

教学目标：

知识与技能：掌握电解池工作原理及方程式的书写；了解阴阳极放电顺序，会判断电解产物、溶液pH变化等；了解电解原理在实际工业生产中的运用。

过程与方法：通过实验探究及对实验现象的观察，利用所学氧化还原理论进行分析，培养实验操作能力、观察能力和分析归纳能力；通过体验科学探究的过程，锻炼科学思维能力，信息处理能力和合作交流能力。

情感态度与价值观：进一步培养积极参与探究活动的热情，提高学习兴趣，强化理论联系实际的学习理念，提高创新精神。

教学重点：电解池工作原理及方程式书写

教学难点：点解产物的判断，电解池的应用

第四节 金属的电化学腐蚀与防护

教学目标：

知识与技能：掌握不同条件下金属电化学腐蚀的原理；了解金属电化学防护的原理及应用。

过程与方法：通过学习电化学腐蚀及其防护进一步巩固电化学理论知识，培养理论联系实际的学习态度和用所学知识分析实际问题的能力。

情感态度与价值观：培养将化学知识应用于生产、生活的意识，了解化学对生产生活的贡献。

教学重点：金属电化学腐蚀原理

教学难点：金属电化学防护原理

三、分析教材中知识内容的应用价值

本章所学的电化学知识，理论与实际联系紧密，对生产生活有着重要意义。教材在教学内容的设置安排上，除了教授原电池和电解池的理论知识外，还将化学电源、金属电化学腐蚀与防护分别单独作为本章的一节来学习，充分体现了新课标中加强科学、技术与社会（STS）之间相互关系的教育的新理念。STS教育强调学生的参与、重视技术、强调科学技 4 术的价值、注重科学、技术和社会的相互联系和相互作用。如今，科学与技术高度融合，并促进社会的快速发展。然而在传统教育当中，科学、技术与社会之间联系不紧密，学生的科学素养很难得到提高，很多只是空有理论而不知如何与实际相联系。新教材的这一体系安排无疑是更加重视了理论与实际的联系，从而培养学生学习兴趣。《化学反应原理》与其他高中阶段的化学教学内容不同，其理论性非常强，内容较为抽象。如果忽略了理论与实际的联系，单纯的传授学生理论知识的话，会使得学生无法很好地理解掌握所学知识，并进一步使学生失去学习化学知识的兴趣。因此在电化学基础这一章中，教材在学生学习完理论知识后，专门安排学生学习了原电池和电解池的实际应用。这样的安排一方面将课本的理论与学生日常生活中所接触的事实联系在了一起，激发了学生学习的兴趣和探究的热情。另一方面通过学习原电池和电解池的实际应用，让学生有时间去复习巩固并强化理论知识，取得更好的学习效果。

同时，根据课标的要求和新课改的教学理念。在教学过程中，要积极引导培养学生将化学知识应用于生产、生活的意识，关注与化学有关的社会热点问题，增强环境保护意识，培养学生可持续发展的观念。让学生充分领略到化学对生成生活的帮助，对推动人类社会进步发展的贡献。

四、分析教材中的活动设计

在本章内容中，教科书共设置了3个演示实验和学生实验，3个科学探究，2个社会实践以及1个思考与交流，并提供了丰富的教学情景。教学活动的数量较多，形式也非常丰富。体现了新课改掌握化学学科知识与发展学生的科学探究能力相结合的现代化教学原则。

实验4-1 装置如图4-1所示，用一个充满电解质溶液的盐桥，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察有什么现象发生。取出盐桥，又有什么现象发生？

通过该实验引入了盐桥的概念，通过对实验现象的观察，学生能很直观地看到盐桥的作用。同时，通过对比必修阶段没有盐桥的原电池反应实验现相，则可以分析得出加了盐桥的原电池相比没有盐桥的原电池的优点，从而理解盐桥在原电池中的意义，也进一步加深对构成原电池的要素的理解。

科学探究1 用不同的金属片设计、制作原电池并进行实验。

提示：可以使用的器材包括两片不同的金属片，砂纸，滤纸，食盐水，导线，灵敏电流表。

通过让学生自主设计和完成实验，可以锻炼提高学生动手操作能力，巩固实验操作的正确方法和基本技能，也训练科学探究的一般思维和一般方法。提高学生观察、比较、分析、归纳的能力。同时，通过让学生设计原电池进行实验，也让学生能更好地去掌握原电池的工作原理，掌握原电池中化学反应的实质。

实验4-2 在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极（见图4-8），把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极（阳极）附近。接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。