Ⅰ 化学反应原理的教学要注意哪些问题
1)明确《化学反应原理》模块的设置目的
“化学反应原理”是为了对化学反应原理感兴趣的学生开设的选修模块,以满足不同学生学习和发展的需求。人类在探索自然规律造福社会的历程中,大量利用化学反应获得人类所需要的新物质以及利用化学反应获得能量。化学反应原理就是人类在研究大量化学反应本质的基础上,总结得到的关于化学反应的一般规律。“化学反应原理”模块通过研究化学反应与能量、化学反应速率、化学平衡以及溶液中的离子平衡等内容,探究诸如如何选择燃料、人类如何解决能源危机、如何确定合成氨反应条件等问题。通过本课程模块的学习,学生应主要在以下几个方面得到发展:
l. 认识化学变化所遵循的基本原理,初步形成关于物质变化的正确观念;
2. 了解化学反应中能量转化所遵循的规律,知道化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用;
3. 赞赏运用化学反应原理合成新物质对科学技术和人类社会文明所起的重要作用,能对生产、生活和自然界中的有关化学变化现象进行合理的解释;
4.增强探索化学反应原理的兴趣,树立学习和研究化学的志向。
(2)合理设计教学内容
化学反应原理是人类总结得到的关于化学反应的一般规律,涉及化学反应的能量转化、方向、限度、速率以及机理等方面的问题,因此“化学反应原理” 设置了“化学反应与能量”、“化学反应速率和化学平衡”以及“溶液中的离子平衡”三个主题。“化学反应与能量”研究化学反应中能量转化所遵循的规律,包括化学能与热能、化学能与电能的转化以及化学对解决人类能源问题的重要贡献等内容。“化学反应速率和化学平衡”研究化学反应发生的方向、限度和速率所遵循的规律,包括化学反应速率的含义及影响化学反应速率的因素、化学平衡的含义及影响化学平衡的因素、判断化学反应方向的依据等。“溶液中的离子平衡”着重介绍化学平衡原理的一些应用,包括弱电解质的电离平衡、盐类的水解以及沉淀溶解平衡等。
本模块教学内容的设计要考虑以下几点:一是为有志于从事化学及其相关专业的学生提供较为完整和系统的化学反应原理相关知识,为他们将来进一步学习化学打好基础;二是在化学反应原理中选择一些能培养学生科学探究能力的内容,促进学生科学素养的提高;三是引入一些能帮助学生深刻认识化学反应原理的概念;四是考虑与高中化学必修课程以及义务教育化学(或科学)课程的衔接。
(3)把握好本模块的教学要求
学习本模块的主要目的是让学生通过科学探究获得对化学反应所遵循的一般原理即化学反应本质的认识,增进对科学探究的理解,增强探索化学反应原理的兴趣,赞赏运用化学反应原理合成新物质对科学技术和人类文明发挥的重大作用,树立学习和研究化学的志向。各主题的教学要求说明如下。
①“化学反应与能量”的教学要求
本主题的学习必须达到义务教育化学课程在“化学与社会发展”中提出的“认识燃料燃烧的重要性,了解氢气、天然气(或沼气)、石油液化气、酒精、汽油和煤等燃料对环境的影响,懂得选择对环境污染较小的燃料”以及“知道化石燃料(煤、石油、天然气)是人类社会重要的自然资源”要求,或者达到科学(7—9年级)课程在“能与能源”中提出的“列举能的多种形式”、“举例说明化学能与内能的转化,认识燃料的热值”以及“了解世界和我国的能源状况,调查过度开发不可再生能源带来的社会问题,认识能源的合理利用和开发与可持续发展战略的关系”等要求,还要先学习完普通高中化学必修模块。尽管本主题与高中化学必修课程化学2模块中的第2个主题名称相同,但两者的内容有所不同,前者的要求也明显高出后者。例如,在化学2中对化学能与热能、化学能与电能的转化只需要了解一些常见的实例,而对发生能量转化的化学反应本质则在选修模块中提出要求。具体地说,对于原电池反应,化学2的最低标准是只要求知道发生的化学反应是什么,能写出所发生的化学反应总方程式即可;而本主题则要求不仅要知道发生的化学反应是什么,而且要知道发生的电极反应是什么,要能写出相关的电极反应方程式。
“化学反应与能量”主要包括三个方面内容:—是研究化学能与热能的相互转化,二是研究化学能与电能的相互转化,三是研究化学能与其他形式能量相互转化的现实意义。
对于化学能与热能的相互转化,标准要求学生能从本质上了解化学能与其他形式的能量之间发生转化的原因,如标准要求学生“了解化学反应中能量转化的原因”、“了解反应热和焓变的涵义”、“了解原电池和电解池的工作原理”、“能解释金属发生电化学腐蚀的原因”等。关于化学反应的焓变,并不要求从给予焓准确定义后再给出规范的焓变的定义,而只是要求能从焓变了解反应热。
电化学及其相关知识是本主题的一个重要内容。标准从化学能与电能之间相互转化的角度对原电池、电解的原理及其应用提出了要求,从这个角度提出电化学及其相关知识主要基于电化学的贡献可能是解决能源危机中的能量存贮问题。这部分内容涉及到原电池和电解池的工作原理,正确写出电极反应和电池反应方程式,了解常见化学电源的种类及其工作原理,解释金属发生电化学腐蚀的原因等。
内容标准中包含了许多研究化学能与其他形式能量相互转化的现实意义的条目,它们更多地侧重于体现过程与方法以及情感态度与价值观等课程目标。这些内容有些是从学生生活经验出发的,如“通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础,了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义”,“认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用”,“认识金属腐蚀的危害,通过实验探究防止金属腐蚀的措施”等,处理好这些内容有利于实现全面提高学生科学素养等化学课程理念。
本主题提供的十项活动与探究建议中,有些源自学生已有的生活经验,例如,“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”。该活动可引导学生从化学的视角审视这些他们过去熟视无睹的问题,有助于学生认识化学与人类生活的密切关系,在活动中不断学习相关的化学学科问题,增进学生的社会责任感,增强运用化学学科知识解决实际问题的参与意识,提高学生的决策能力。还有一些课题则源自“化学反应与能量”对未来社会的可能贡献。例如“讨论:太阳能储存和利用的途径”这一活动,就是基于对太阳能是未来主要能源的思考,通过各种探究活动让学生体验化学在解决这一问题中的重要作用。还有一些探究活动则具有较浓的学科特点,例如“实验探究:电能与化学能的相互转化”。上述活动能有力地促进学生科学探究素养的提高。
②“化学反应速率和化学平衡”主题的教学要求
在化学2模块中,提出了要“通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度”,要“了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用”,也就是说在化学2中只要求学生能定性地认识到化学反应有快有慢,知道反应条件对化学反应快慢的影响结果,知道有许多化学反应的反应物不能完全转化为生成物,这是学习“化学反应速率和化学平衡”的基础。
本主题着重从三个方面研究化学反应速率和化学平衡:一是研究化学反应速率和化学平衡及其影响因素的本质原因;二是从定量角度去研究化学反应速率和化学平衡;三是研究平衡与速率理论在生活、生产和科学研究中的实际应用。
本主题对于化学反应速率的要求建立在化学2的基础上,研究化学反应速率的定量表达,通过活化能研究,运用相关理论(如有效碰撞理论、过渡状态理论等)对影响化学反应速率的各种因素进行理论解释,并还对化学反应速率的测定提出了明确要求。
化学反应的方向一直是中学化学教学中被忽视的问题,在标准中本主题特别增加了关于化学反应方向的条目。化学反应方向比较容易理解,但是对其本质原因却难以把握。标准提出“能用焓变和熵变说明化学反应的方向”,仅仅要求学生知道化学反应发生的总趋向是体系能量降低和熵的增加。基于这一阶段的学生的相关数学物理知识,要求他们准确地给出熵的定义是不可能的,所以标准并不要求给熵下定义,只要求学生知道熵是判断化学反应方向的重要依据。
关于化学平衡,标准要求学生能够描述其建立过程,通过探究外界条件对化学平衡的影响获得化学平衡移动原理,并能加以应用。对于化学平衡状态的定量描述,标准提出要求学生知道化学平衡常数的涵义,对与化学平衡相关的计算则限制在计算反应物转化率。
本主题提供了八项活动与探究建议,这些活动与探究建议都具有非常好的探究性。其中有用于建立相关概念的学科性较强的科学探究活动,如“浓度、温度对硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应速率的影响”、“温度、浓度对溴离子与铜离子配位平衡的影响”等,设计并让学生完成这些探究活动,对发展学生的逻辑思维能力非常有利。还有一些活动与探究建议则来自学生生活,如“温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响”,是一个课题研究性的家庭实验,学生完全可以提出相关的研究报告,这对于学生深入研究酶催化剂的催化特点非常有益。在活动与探究建议中,有一些综合了速率和平衡原理,涉及这些原理的合理应用,如“合成氨反应条件选择的依据”,该问题的讨论要求学生将所学知识应用于生产实际之中,增进学生对化学反应原理的合理应用能促进人类社会文明发展的了解。
③“溶液中的离子平衡”主题的教学要求
本主题的知识基础是义务教育阶段化学(或科学)课程、高中阶段必修课程化学1、化学2中相关的元素化合物知识,以及本模块主题2中化学平衡方面的理论知识。
离子平衡广泛存在或应用于生产、生活的方方面面,人体体液就是一个复杂的离子平衡体系。化学平衡原理应用于解决溶液中的离子平衡问题是本主题的主要内容,涉及到的溶液中的平衡体系主要是电离平衡和沉淀溶解平衡,此外,还介绍了在生产、科研等领域有着重要应用的溶液pH。
电离平衡和溶液pH是本主题内容标准的重点。电离平衡主要涉及到弱电解质的电离、盐类的水解以及水的电离等,这部分内容需要了解这些平衡建立的原因、影响这些平衡的因素等等。如对于弱酸的电离,需要知道弱酸的电离受到弱酸自身的性质、外界条件(如浓度、温度)等因素的影响,还要了解判断弱酸酸强度的依据。标准对于酸和碱的定义用酸碱电离理论给出,这既是对义务教育化学课程相关知识的一个升华,又是对酸、碱知识的系统总结。
标准对溶液的pH从引入的意义、测定以及简单计算都作了具体的要求,建议学生学会使用pH试纸以及采用pH计测定溶液的pH,对于溶液pH计算,只要求计算强酸溶液、强碱溶液以及涉及这两者反应后混合液的pH。关于水的离子积常数,一是知道其影响因素,二是知道溶液酸碱性判断的标准,三是在有关溶液的pH计算中将会运用到水的离子积常数。
标准对于沉淀溶解平衡仅仅要求定性地描述,知道沉淀转化的本质。
本主题提供了五项活动与探究建议,活动与探究建议内容丰富、形式多样,探究性较强。其中有些是在教学中多年使用的探究活动,如“测定不同盐溶液的pH,说明这些盐溶液呈酸性、中性或碱性的原因”,该活动用于建立盐类水解的概念非常经典。此外,本主题还选编了部分新的活动,如“用pH计测定中和反应过程中溶液pH的变化,绘制滴定曲线”,不仅可以强化对pH的认识,而且有利于发展学生分析、处理数据的能力;活动“查阅资料并交流:含氟牙膏预防龋齿的化学原理,提出加氟预防龋齿需要注意的问题”,源自学生日常生活,具有很强的现实性,有利于激发学生的学习兴趣,强化学生对化学科学与生产、生活联系的认识。
(4)选择恰当的教学方法和策略
“化学反应原理”揭示了化学反应的本质规律,是基础理论模块之一。由于高中化学课程不再是学科中心课程,而且课程分为若干的模块,原先基础理论在中学化学知识结构中的核心和主干地位有所削弱。但是,化学反应原理在高中化学课程中所起的作用并没有发生本质变化,它能帮助学生深入理解元素化合物知识,能促进学生的化学反应知识系统化、结构化,能帮助学生发展逻辑推理能力,提高学生的科学素养,同时通过探究活动和专题研究等丰富的学习活动,能培养学生科学探究能力。因此在教学本模块时,需要重视选用以下教学方法和策略,以促进学生通过合作学习、探究学习等学习方式展开学习。
①重视运用逻辑推理,凸现原理形成过程
化学反应原理是重要的化学基础理论之一,它具有较严密的逻辑性。化学反应原理是人们通过对大量化学反应的观察、比较、分析、综合、抽象、概括等思维过程形成的适用于几乎所有化学反应的普遍规律,这些原理的形成是由特殊到一般、由具体到抽象、由现象到本质的认识过程,是在这种由感性认识到理性认识的不断循环所进行的归纳、演绎等逻辑推理过程中逐渐产生的。因此在教学中应抓住本模块内容的基本特征,充分运用逻辑推理,重视创设归纳化学反应原理的过程以及运用相关原理解决问题的演绎过程。归纳和演绎是辩证统一的,归纳思维是从特殊到一般的过程,而演绎思维则是从一般到特殊的过程。在化学反应原理模块的教学中,既要重视通过大量实例采用归纳法得到一般规律性结论,还要重视采用演绎法进行推理判断,达到深化对过程本质认识的目的。
②重视运用直观手段,创设良好学习情境
化学反应原理比较抽象。因此通过实验、图像、表格、多媒体课件、录像等常见的直观教学手段,将化学原理具体化、形象化、直观化,有利于启发学生的思维,完成由感性认识向理性认识的飞跃。
③重视理论联系实际,培养良好学习兴趣
化学反应原理理论性很强,在高中化学课程中“化学反应原理”又独立为一个模块,在教学中更容易忽视理论与实际的联系,陷入到从理论到理论的教学误区中,导致学生逐渐丧失学习化学的兴趣。所以,在本模块的学习中要特别注意与实际的联系,激发学生的学习兴趣。如在“化学反应与能量”主题中,可以联系能源、电池、金属腐蚀等内容;在“化学反应速率和化学平衡”主题中,可以联系合成氨以及接触法制硫酸等化学工业生产条件的选择、酶催化剂催化特点的研究等内容;在“溶液中的离子平衡”主题中,可以联系发酵粉发酵原理、人体体液中的离子平衡等内容。
④精心设计问题情境,发展学生探究能力
化学反应原理部分可以设计为探究性问题情境的内容很多,有些内容还可以让学生自己设计课题展开研究,通过对这些问题情境的设计和研究,可以有效地发展学生收集、加工、使用和传播信息的能力。探究学习能让学生的学习过程充满创新的刺激,在促进学生创造性获取新知识的同时,强化对学生科学探究能力的培养,使学生进一步认识科学探究的一般步骤,对学生的创造性思维能力的培养十分有益。
Ⅱ 化学教师说课应该做到哪些
(一)说教材的地位和作用
阐述本课题的教学背景,即说清本课题内容在本节、本章乃至整个教材中的地位、作用和前后联系(有时也可以说对其他学科的影响等);要说清本课题教材内容的主要知识点、能力点和前后教材内容的联系和区别;说清教学大纲的具体要求在本课题教材内容中的体现;说清本教学内容对学生的知识增长和能力提高有什么重要作用,对学生将来的学习会产生什么影响。
案例:电解原理在教材中的地位和作用
本内容是人教版高中化(必须+选修)第三册第四单元《电解的原理及其应用》中的一部分内容。本节内容是中学化学基本理论的重要组成部分,是电化学基础知识。将本节教材设置在氧化—还原反应、电解质的概念、弱电解质的电离、水的电离、溶液的PH值、原电池等基础知识之后,符合学生的认知规律,使学生很容易接受。本节教材还是理论联系实际的典型例子,如电解饱和食盐水、铜的精炼、电镀等,很多内容与日常生活、工业生产有密切的关系, 所以可培养学生经济意识与社会责任感。
(二)说教学目标
展示本课题的教学目标(要增加哪些知识、提高何种能力、开发什么智力、启迪什么思维),说出教学目标中不同层次的要求(如识记、理解、掌握、运用等),说出体现这些教学目标的知识点、能力训练点和思想教育点,并说出确立本教学目标的依据。
教学目标设计的常见问题:
(1)目标要求过于笼统、含糊。例如:“理解电解原理”
(2)教师在教学活动中脱离自己的设定目标。
(3)教学目标只有知识目标,无其它教学目标设计
(4)教学目标有行为主体是教师而不是学生。
教学目标的规范表述:“行为条件(A)+行为主体(B)+行为动词(C)+表现程度(D)”。例如“全体学生能够正确熟练书写用惰性电极电解常见物质的电解方程式。”
案例:电解原理的教学目标
知识与技能:
(1)能够正确叙述电解原理;知道电解池的形成条件;能够正确判断电解池的阴阳极。
(2)知道惰性材料(和非惰性材料)做电极时,离子的放电顺序。会判断两极所发生反应的类型;能独立地正确书写几种电解池的电极反应式和电解池中发生反应的化学方程式。
(3)知道电解池和原电池的区别和联系。
过程与方法:
(1)通过对电解氯化铜溶液的实验操作及对实验现象的观察、分析和推理,让学生体验科学探究的过程。体验书写电极反应和电解反应的思维过程。
情感态度与价值观:
(2)通过实验探究,培养学生良好的科学态度和科学方法,渗透由现象看本质、由个别到一般、由一般到特殊的辩证唯物主义观点。
(三)说教学的重难点
确定本课题的重点、难点、关键点,即根据教学目标说清本课题内容的重点;根据学生的认识、能力、人格因素等实际情况说出本课题内容的难点。
案例:电解原理的重点难点
教学重点 电解池的工作原理。
教学难点 离子放电顺序,特别是非惰性电极作阳极时产物的判断。
(四)说学情和学法
要说出在教学过程中如何侧重指导学生掌握学习方法,即不但要让学生“学会”,还要让学生“会学”。
要说出根据学生的年龄特点和认知规律,为保证学生进行高效而有趣的学习所创设的教学环境(即如何让学生动脑、动手、动口)。
要说出学生在学习本课题时已经具备的知识、技能、方法、能力等。
案例:电解原理的学情和学法
学情(1)学生已经具备的知识有氧化—还原反应、电解质的概念、弱电解质的电离、水的电离、溶液的PH值、原电池等基础知识。
学情(2)已经具备的技能有能够书写离子反应方程式、原电池的电极反应式。分析原电池中离子放电的思维过程知识。
学法:学生主要运用比较、实验观察、分析、讨论、概括、应用练习等学习手段,通过自身动脑设计动手组装实验的过程培养其探索精神及分析问题、解决问题的能力。
(五)说教学过程设计
1. 要说出所采用的课堂教学模式及理论和实际的依据。
2. 要说出通过什么方式,提出哪些促进学生积极思维的问题,培养学生哪方面的能力,达到什么目标,估计学生会有哪些思维结果,以及对学生不同的思维结果,教师将要采取哪些措施。
3. 要说出所使用的教学辅助手段及其使用的目的。
课堂教学设计要充分体现课堂教学效益。教学效益的提高,关键在于教学设计的优化,而这又直接取决于说课者对教学过程的设计,因此必须处理好以下关系:
内容和形式的统一;
教与学活动的统一;
教师的主导地位与学生的主体地位的统一;
教学理论与实践的统一。
(六)说板书
说出板书设计的主体内容及其与教学内容的内在联系。
(七)说教学反馈与评价
根据课前确定的教学目标和实施教学的策略,教师如何知道学生已经达到了既定的教学目标。包括课堂上的反馈与课后有教学评价。要说清评价的方式有哪些,例如:学生的情感反应、评价的试题、评价的时间等等。
Ⅲ 教学目标优秀教案是如何体现新课程三维目标
,我上了《金属资源的开发利用》这节课,感概颇深。课堂上,学生参与的积极性特别高!其实这是一节反思过后,重新上的课。因为新课标虽然已进行了好几年,但是由于种种原因。直到自己对新课标条件下课堂教学进行研究开始,对新课标进行了反复的研究和对课堂教学进行了大胆的尝试、实践、反思。想方设法研究一套新课标条件下适合教师教学和学生学习相结合的更有效的教学方法。下面是我对《金属资源开发利用》一课的教学设计的反思。
一、根据本节课的重、难点内容,确立设计这节课的教学主线
根据这节课的重、难点:金属冶炼的原理和方法,我确定教学主线是:从
日常生活中学生熟悉的淘金知识入手,引入金属在自然界的存在形式,得出除少部分金属以游离态存在外,大部分金属都是以化合态形式存在于自然界中。然后启发学生:既然大部分金属以化合态存在于自然界中,那么这些金属要从化合态到游离态(单质),有什么方法呢?再从学生初中学过的炼铁反应,让学生讨论怎样实现将氧化铁转化成单质铁的方法?过渡到铝热反应,进行实验,观察实验现象后,分析这是一种通过加热条件下的氧化还原法。再启发学生思考比铁更活泼的金属和活泼性比铁弱的金属,又用什么方法冶炼呢?金属的冶炼技术与金属的活泼性有关吗?有什么关系?让学生进行讨论,归纳得出金属冶炼的方法。再从铝热反应,结合课本图表《常见金属的冶炼原理》,让学生分析反应的实质,归纳得出金属冶炼的原理。最后再从铝热法炼铁引出金属冶炼的步骤及资源的综合利用。
二、真正使用新课标条件下的探究式教学模式。
整节课都是围绕着从金属的化合态到游离态的实现进行探究式教学。注意新旧知识之间、新知识之间的联系,一环扣一环地连接,循循善诱。打破传统的“满堂灌”的教学模式,将教学内容进行有效的设计,将内容具体化,问题化,引导学生去讨论、分析、归纳。真正体现新课标中以学生为主体的,进行知识穿插,围绕重、难点知识,提出问题,组织学生讨论活动,突破难点。这样一节课下来,学生对所学知识的印象特别深刻。
三、创设教学情景或引用生活相关事例,充分激发学生的学习兴趣
从生活中相关的例子引入新课,更符合学生对知识的认知过程。更能激发学习兴趣和求知欲。会使课堂气氛更活跃。也体现了新课标的理念。
四、注意课堂问题讨论的可控性,关注学生的课堂动态
在课堂上要求学生讨论的问题,教师要掌握好“度”。还要认真关注一些学生提出的巧妙的问题和方法,做到因势利导。比如:金属要从化合态得到单质,有什么方法?学生也许只能想到加入还原剂的热还原法。对于电解法和热分解法,则需要教师提示学生才能获知答案。但是有时侯个别学生会想到钾能置换钠,所以不能把知识讲得太死,太局限。再如,从金属冶炼的方法条件,可预知金属出现的迟早时间。
五、精选课堂练习,实现自我评价。
一节课下来,究竟学生对知识掌握到什么程度。那必需要进行评价性练习的反馈。课后基础性的练习就足够了。课堂上的练习主要体现基础性。当然还可以设计一些技巧性的练习,作为课后思考。
总之,教学有法,教无定法,教学上没有最好的教学方法,只有更好的教学方法,为了提高课堂教学效率,只有我们在教学一线的教师在新课标理念和三维目标的指导下,去大胆地探究、尝试、实践、摸索。不断地提高自己的教学水平和专业业务水平。
Ⅳ 科学探究怎样产生感应电流 教案
基本要求:
1.了解常用电池的结构、性能及使用注意事项,在生活中能根据需要选择合适的电池。
2.了解目前常用的几种发电方式中能量的转化过程、开发利用的可持续发展情况。
3.了解各种电池和火力发电方式存在环境污染,提高环保意识。
4.通过实验探究,知道导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
5.经历科学探究的交流与合作过程,养成交流与合作的意识和能力。
重点内容:
1.了解常见的干电池、蓄电池、太阳电池和燃料电池的能量转化特征以及它们的主要结构;知道干电池和蓄电池能够造成环境污染,不要随便拆开或乱丢弃;各种发电方式中有关能量的转化过程、影响可持续发展的因素。
2.对感应电流产生条件的探究。
难点内容:
科学探究产生感应电流的条件及对切割磁感线的理解。
重点内容讲述:
电能是日常生活中的重要能源,它主要来自两个方面,一是电池,二是发电机。
一.电池。
电池是一种把其他形式的能转化为电能的装置,电池提供的是直流电(介绍直流电与交流电)。由于制作材料、工作原理和用途的不同,电池有很多种类。
1.化学电池
化学电池是把化学能转化为电能的装置,是生活中最常用到的电池。化学电池的种类和型号很多。其常见的形状有圆柱体,也有长方体,还有其他形状。
化学电池按工作性质可分为:一次电池(原电池);二次电池(可充电电池);铅酸蓄电池。其中:一次电池可分为:糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池、锌空气电池、一次锂锰电池等。二次电池可分为:镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池等。铅酸蓄电池可分为:开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。
锌-锰干电池
锌-锰电池又称勒兰社电池,是法国科学家勒兰社于1868年发明的由锌作负极,二氧化锰为正极,电解质溶液采用中性氯化铵、氧化锌的水溶液,面淀粉或浆层纸作隔离层制成的电池称锌锰电池,由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不流动状态,故又称锌锰干电池。按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种,板式又按电解质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种。
干电池用锌制筒形外壳作负极,位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极,在石墨棒的周围由内向外依次是A:黑色二氧化锰粉末------用于吸收在正极上生成的氢气;B:用饱和了氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。
干电池的电压大约为1.5V,不能充电再生。
碱性锌锰电池
20世纪中期在锌锰电池基础上发展起来的,是锌锰电池的改进型。电池使用氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液作电解质液,采用了与锌锰电池相反的负极结构,负极在内为膏状胶体,用铜钉作集流体,正极在外,活性物质和导电材料压成环状与电池外壳连接,正、负极用专用隔膜隔开制成的电池。
银锌电池
一般用不锈钢制成小圆盒形,圆盒由正极壳和负极壳组成,形似钮扣(俗称钮扣电池)。盒内正极壳一端填充由氧化银和石墨组成的正极活性材料,负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料,电解质溶液为KOH浓溶液。
电池的电压一般为1.59V,使用寿命较长。
镉镍电池和金属氢化物电池
二者均采用氧化镍或氢氧化镍作正极,以氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液作电解质溶液,金属镉或金属氢化物作负极。金属氢化物电池为20世纪80年代末,利用吸氢合金和释放氢反应的电化学可逆性发明制成,是小型二次电池主导产品。
2.蓄电池
其实蓄电池也属于化学电池。它在使用之前要先充电,充电时是将电能转化为化学能蓄存在电瓶内;当其向外放电时,则将化学能又转化为电能。蓄电池能供给较大的电流,电压也比较稳定。常见的蓄电池是铅酸蓄电池
1859年法国普兰特发现,由正极板、负极板、电解液、隔板、容器(电池槽)等5个基本部分组成。用二氧化铅作正极活性物质,铅作负极活性物质,硫酸作电解液,微孔橡胶、烧结式聚氯乙烯、玻璃纤维、聚丙烯等作隔板制成的电池。
铅蓄电池可放电也可以充电,一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳(防止酸液的泄漏);设有多层电极板,其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅,负极是海绵状的金属铅,正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板隔开(以防止电极之间发生短路);两极均浸入到硫酸溶液中。
一个铅酸蓄电池的电压为2V,使用时常将多个电池串联起来使用,如汽车上的蓄电池组是将6个蓄电池串联起来组成的12V电源。
蓄电池的铅电极板和电解液如果乱丢弃,也会造成环境污染。
3.太阳能电池
太阳在一年内可以产生出3.8×1023千瓦的太阳能,相当于现在整个地球上人类所使用的总能量的6×105亿倍。其中约有1/22亿的太阳能辐射到地球上,相当于现在地球上所使用的总能量的3万倍。太阳能电池是人类利用太阳能的一种装置,它是利用光伏特效应将太阳光直接转变成电能的,只有当太阳光照射时才发电,因此,必须有一个蓄电池来储存电力。目前,光电池中常用的一种为硅电池,其光电转换效率可达11%~14%。此外,还有硫化镉电池、砷化镓电池、碲化镉电池等。使用太阳能电池的设备也日益增多,如电子计算器、手表、无线电话、收音机、录音机等,商用太阳能电池的价格已降至每瓦4美元以下。太阳能电池的应用越来越广泛,前景越来越光明。太阳能汽车、太阳电池发电、太阳能飞船、太空太阳能电站等利用太阳能的研究受到世界各国的普遍重视,是一些国家今后能源领域中的重点发展方向。有专家预测,太阳能电池将成为21世纪的重要电力来源之一。
太阳能电池可以做得比较小巧,用在计算器、玩具等到上面。大量的太阳能电池联成阵列,可以建成太阳能发电站,巨大的太阳能帆板是人造卫星上的主要电源之一。
太阳能取之不尽,没有污染,因此太阳能电池是廉价而又干净的电源,它的不足之处是受到天气的限制。
4.燃料电池
燃料电池是将所供燃料的化学能直接变换为电能的一种能量转换装置,是通过连续供给燃料从而能连续获得电力的发电装置。具体地说,燃料电池是利用水的电解的逆反应的“发电机”。电池工作时需要连续地供给活物质(起反应的物质)——燃料和氧化剂,这又和其它普通化学电池不大一样。由于其具有发电效率高,适应多种燃料和环境特性好等优点,近年来已在积极地进行开发。
由于燃料电池能将燃料的化学能直接转换为电能,因此,它没有像普通火力发电厂那样的通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化,可避免过程中转换损失,达到市制发电效率。此外,还具有以下优点:(1)部分负荷时也能保持高的效率;(2)通过与燃料供给装置的组合,可适用范围的燃料;(3)由于输出功率单位由堆的输出功率决定,故机组容量具有自由度;(4)电池本体的负荷响应性好;(5)NOX及SOX等的排出量少,有利环保。
燃料电池通常是按构成的电解质来分类。现在开发最为盛行的有4种燃料电池。各种燃料电池,特别是其动作温度不相同,最先进行开发的磷酸型燃料电池约在200℃的温度下动作。相对于此,熔融碳酸盐型燃料电池和固体氧化物燃料电池均可应用在以石燃料为基本燃料的电厂内,可作为电力电源来利用。高温型燃料电池又可称之为是通过利用其高质量排气,来面向复合发电的燃料电池。
燃料电池的优点是能量转换效率高、可靠性高、工作时无噪声、无尘埃、无辐射,是一种清洁的能源。这种小型设备可以为手机、笔记本电脑和其他一些便携设备提供能量,和目前所使用的锂离子电池相比,重量只相当于原有锂离子电池一半的燃料电池就可以提供约4倍的电池能量。不过这样的设备目前还处于试验当中,估计要到2006年大规模投产后才能进入市场。
二.发电机。
电池提供的电能是有限的,更充足,更强大的电能要通过发电机获取。发电机也是一种把其他形式的能转化成电能的装置。目前常用的发电方式有火力发电、水力发电和核能发电。
1.火力发电
利用煤、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧时产生的热能,通过发电动力装置(包括电厂锅炉、汽轮机和发电机及其辅助装置)转换成电能的一种发电方式。煤、石油等燃料在锅炉内燃烧后,把燃料的化学能转化为内能并传递给锅炉内的水,高温高压的水和水蒸气在通过蒸气轮机时,将内能转化为汽轮机叶轮的机械能。汽轮机的叶轮和发电机的转子是连在一起的,发电机的转子获得机械能后将机械能转化为电能。火力发电系统主要由燃烧系统(以锅炉为核心)、汽水系统(主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成)、电气系统(以汽轮发电机、主变压器等为主)、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽;电气系统实现由热能、机械能到电能的转变;控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。
在所有发电方式中,火力发电是历史最久的,也是最重要的一种。由于地球上化石燃料的短缺,人类正尽力开发核能发电、核聚变发电以及高效率的太阳能发电等,以求最终解决人类社会面临的能源问题。最早的火力发电是1875年在巴黎北火车站的火电厂实现的。随着发电机、汽轮机制造技术的完善,输变电技术的改进,特别是电力系统的出现以及社会电气化对电能的需求,20世纪30年代以后,火力发电进入大发展的时期。火力发电机组的容量由200兆瓦级提高到300~600兆瓦级(50年代中期),到1973年,最大的火电机组达1300兆瓦。大机组、大电厂使火力发电的热效率大为提高,每千瓦的建设投资和发电成本也不断降低。到80年代后期,世界最大火电厂是日本的鹿儿岛火电厂,容量为4400兆瓦。但机组过大又带来可靠性、可用率的降低,因而到90年代初,火力发电单机容量稳定在300~700兆瓦。
火力发电按其作用分单纯供电的和既发电又供热的。按原动机分汽轮机发电、燃气轮机发电、柴油机发电。按所用燃料分,主要有燃煤发电、燃油发电、燃气发电。为提高综合经济效益,火力发电应尽量靠近燃料基地进行。在大城市和工业区则应实施热电联供。
火力发电的重要问题是提高热效率,办法是提高锅炉的参数(蒸汽的压强和温度)。90年代,世界最好的火电厂能把40%左右的热能转换为电能;大型供热电厂的热能利用率也只能达到60%~70%。此外,火力发电大量燃煤、燃油,造成环境污染,也成为日益引人关注的问题。
火力发电也是传统的电力能源获取手段之一,尤其是在缺少水资源的地区。相对于需要修建大坝和水库的水力发电,具有投资少、见效快的特点。但火力发电对环境的污染较严重,这是目前需要解决的难题。
Ⅳ 电解池的构成条件
《电解原理》说课
哈尔滨师范大学06级教育硕士
佳木斯第一中学 化学组 刘冬莉
一、说教学理念
在《高中化学课程标准》的指导下,我力求实现:“课程的设计以学生的发展为本,关注学生科学探究的学习过程和方法,以及伴随这一过程产生的积极情感体验和正确的价值观。”
1、以实验为载体进行探究性学习
实验能创设参与实践的情景,并且具有激发兴趣、获取知识、体验过程、形成科学品质的诸多功能。以实验为载体的探究性学习,充分体现了“过程与结果同样重要”的教学理念。
2、“互动 · 体验 · 感悟 · 创新”的理念
让学生成为学习的主人,去体验课堂,通过师生互动,生生互动,在互动中体验,在体验中感悟,在感悟中创新。本节课意在培养学生的各种思维能力和运用知识处理实际问题的能力,充分体现学生主动学习、主动思考的行为习惯,让他们尝试着运用所学知识(如原电池原理,氧化还原反应,电解质溶液等的有关知识)并用类比推理等方法去寻求解决问题的策略。
陶行知先生指出“教学的中心是实际生活”,所以我选择了实际生活中典型事实,激发学生的好奇心,使之转化成强烈的求知欲。
二、说教材
1.教材的地位及其作用
本节内容是中学化学基本理论的重要组成部分,是电化学基础知识。将本节教材设置在氧化—还原反应、电解质的概念、弱电解质的电离、水的电离、溶液的PH值、原电池等基础知识之后,符合学生的认知规律,使学生很容易接受。本节教材还是理论联系实际的典型例子,如电解饱和食盐水、铜的精炼、电镀等,
很多内容与日常生活、工业生产有密切的关系, 所以可培养学生经济意识与社会责任感。
2.教学目标的分析
知识技能:1、通过对电解CuCl2溶液实验的观察与分析,能够熟练说明电
池的构成条件及其工作原理。
2、掌握惰性材料做电极时,离子的放电顺序。会判断两极所发生反应的类型;能独立地正确书写几种电解池的电极反应式和电解池反应的化学方程式。
过程与方法:在电解池工作原理的探究活动过程中,运用思考、观察、讨论分析、总结概括的思维方法。
情感态度与价值观:从对实验现象的分析中体验宏观表象和微观本质的关系,领悟感性认识到理性认识的过程。使学生初步具有分析、综合的能力,开发并培养学生的创新能力。
3.教学重点、难点的确立
重点:电解的基本原理;电极反应式的书写;离子的放电顺序。
难点:电解池和原电池的关系;离子放电顺序的应用。
4.教材处理
在教学过程中应用了教材中的演示实验,让学生亲自去发现问题,并用模拟动画进行理论探索,从而完成本节课两个知识点的教学。在课堂的最后,我又安排了一个电镀的实验让学生自行设计并实施,以此激发学生的斗志,并在教学中起到承上启下的作用。
三、说教法
采用讨论法、对比法实验探究法并辅助以多媒体教学手段完成教学内容。通过实验,使学生在实践中感悟求知过程,通过观察实验现象,记录实验现象,分析实验过程,结合电极上的氧化还原反应,得出电解的概念;一步步探索出电解原理,弄清电解质溶液通电时发生了化学变化,电流的作用是这种化学变化的直接原因和动力;同时弄清电极上阴阳离子放电顺序通过分析过程,使学生领悟到科学的正确的分析问题的方法。特别注意新旧知识的联系,利用旧知识学习新知识,利用新知识加深巩固旧知识。
四、说学法
学生主要运用比较、实验观察、分析、讨论、概括、应用练习等学习手段,通过自身动脑设计动手组装实验的过程培养其探索精神及分析问题、解决问题的能力。
五、说教学程序
根据本节的教学目标,结合学生的年龄特点和认识水平,我设计了引出问题——实验探究——讨论分析——总结归纳——实践应用的教学程序。
(一)关注焦点,引发兴趣
教学
环节
教学程序
设计意图
关注焦点
展示幻灯片——奔驰车的车标
引出电镀的话题,指出电镀遵循电解的基本原理
从学生们关注的焦点导入,激发兴趣
(二)创设情景,以同求异
教学
环节
教学程序
设计意图
创设情景
播放幻灯片——原电池和电解池的对比
教师引导:(1)两个装置的差别
(2) 两个装置现象的差别
(3) 思考:什么原因造成第二个装置的气泡产生的位置不同
学生讨论: (1) 第二个装置比第一个装置多一个电源
(2) 第一个装置铜上有气泡,第二个装置锌上有气泡产生
(3) 电源在整个装置中有主控作用
加深学生们对电源在装置中所起的积极作用,引出原电池与电解池装置的区别。
(三)观察分析,理解重点
教学环节
教学程序
设计意图
观察实验分析总结
【演示实验】 电解氯化铜溶液
教师引导
观察计划:(1)通电前情况(两个电极)
(2)通电时现象
(3)通电后电极的变化
学生观察讨论:(1)两石墨电极--黑色
(2)通电时,与电源负极相连的极有气泡产生,可闻到刺激性气味,并能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
(3)通电后,取出电极,与电源正极相连的极有红色固体物质析出
给出正确的实验方向,引导学生化解难点,突出重点.
(四)动画演示——电解CuCl2溶液。
学
环节
教学程序
设计意图
电
解
池
的
原
理
播放幻灯片——模拟电解氯化铜动画
教师提出问题:
(1)通电前,溶液中存在那些离子,离子是如何运动的
(2)通电后,溶液中的离子是如何运动分别发生了什么样的化学反应
学生讨论: (1)通电前,溶液中存在Cu2+、H+、Cl-、OH-,它们做无规则的自由运动
(2) 通电后,溶液中存在的阳离子向阴极移动发生还原反应,阴离子向阳极移动发生氧化反应
通过微观世界的宏观化从而帮助学生理解电解池的工作原理并且通过铜和氯气的生成原因,推导阴阳两极离子的放电顺序.
(五)归纳总结,强化印象
教学
环节
教学程序
设计意图
归纳总结
【小结】师生合作
1.电解—
2.电解池—
3.电解池的构成条件:
4.电解原理:
5.电解过程中离子的放电顺序
培养学生的思维能力,概括总结的能力,以及形成规律性认识的能力。
(六)、运用知识,理解吸收
教学
环节
教学程序
设计意图
学
生
练
习
以石墨为电极,电解下列物质的水溶液,写出有关电极反应式和电解总反应式。
① HCl ② NaoH ③ NaCl
在应用中使所获得的概念原理具体化
加深理解离子放电顺序
(七)、探究思考,抛砖引玉
教学
环节
教学程序
设计意图
探
究
课
题
【实验探究】
已知电源、铜板、锌板、导线、镀锌液
如何能在铜板上镀锌?
【屏幕显示】
装置图
学生讨论:设计正确的连接方案
学生活动:动手组装
直接让学生连接电路还存在一定的难度,这样,我就在屏幕上给出这些设备,引导他们先连接电路,再跟据电路组装实验,以达到降低难度,培养兴趣的目的.
六、说板书设计
第一节 电解原理
一.电解原理
1.电解——使直流电通过电解质溶液,而在两极引起氧化还原反应的过程,叫电解。
2.电解池——把电能转化为化学能的装置。
3.电解池的构成条件:
直流电源 阴极:与电源负极相连的极
两个电极(可相同也可不同)
电解质溶液 阳极:与电源正极相连的极
闭合回路
4.电解原理: 阴极: Cu2++2e-=Cu
阳极: 2Cl--2e-=Cl2
电解
总反应: CuCl2===Cu+Cl2
电解质溶液导电的过程,就是电解质溶液电解的过程,就是在阴阳两极发生氧化还原反应的过程。
5.电解过程中离子的放电顺序:
(1)电解池阴极:……H+<Cu2+<Hg2+<Ag+
(2)电解池阳极: …… S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根
Ⅵ 浅析如何在化学教学中突破原电池和电解池的重难点
你参考一下这些资料,自己学习看看如果有不明白的地方欢迎提问,学习主要看自己的领悟。
Ⅶ 萃取的教案
萃取是有机化学实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一。通过萃取,能从固体或液体混合物中提取出所需要的化合物。这里介绍常用的液-液萃取。
基本原理:
利用化合物在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取,将绝大部分的化合物提取出来。
分配定律是萃取方法理论的主要依据,物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。同时,在两种互不相溶的溶剂中,加入某种可溶性的物质时,它能分别溶解于两种溶剂中,实验证明,在一定温度下,该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时,此化合物在两液层中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少,都是如此。用公式表示。
CA/CB=K
CA.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的摩尔浓度。K是一个常数,称为“分配系数”。
有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例。在萃取时,若在水溶液中加入一定量的电解质(如氯化钠),利用“盐析效应”以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度,常可提高萃取效果。
要把所需要的化合物从溶液中完全萃取出来,通常萃取一次是不够的,必须重复萃取数次。利用分配定律的关系,可以算出经过萃取后化合物的剩余量。
设:V为原溶液的体积
w0为萃取前化合物的总量
w1为萃取一次后化合物的剩余量
w2为萃取二次后化合物的剩余量
w3为萃取n次后化合物的剩余量
S为萃取溶液的体积
经一次萃取,原溶液中该化合物的浓度为w1/V;而萃取溶剂中该化合物的浓度为(w0-w1)/S;两者之比等于K,即:
w1/V =K w1=w0 KV
(w0-w1)/S KV+S
同理,经二次萃取后,则有
w2/V =K 即
(w1-w2)/S
w2=w1 KV =w0 KV
KV+S KV+S
因此,经n次提取后:
wn=w0 ( KV )
KV+S
当用一定量溶剂时,希望在水中的剩余量越少越好。而上式KV/(KV+S)总是小于1,所以n越大,wn就越小。也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。但应该注意,上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂,例如苯,四氯化碳等。而与水有少量互溶地溶剂乙醚等,上面公式只是近似的。但还是可以定性地指出预期的结果。