要说明的是,“科学观念”的涵盖面比“学科观念”大,也更具普适性。比如,有关“能量”、“稳定性”、“尺度与结构”等方面的观念,都是跨学科的,很难说它们是物理学科的还是化学学科的。
2 必修1阶段——架构宏观与微观的桥梁
高中必修1第一章第二节中以电解水实验作为气体摩尔体积概念教学的引入。通过实验观察不同时间试管内气体体积的变化和推算得出在相同温度和压强下,1molO2和H2体积相同的结论,从而引出气体摩尔体积的概念,教学过程如下图所示。
电解水的实验将气体摩尔体积概念的形成过程直观化,变抽象的宏观气体体积与微粒数目间的关系形象化,进一步架构了宏观与微观的桥梁,为科学研究和实际生产中气体间的定量关系作了更为明确的阐释。关系如下:
3 必修2阶段——可以成为能量转化观念的例证
高中必修2第二章第二节化学能与电能的教材中,以居我国发电总量首位的火电为能量转化的线索开展教学,过程中能量的转化关系如下:
在如此复杂的能量过程转换之余,人们不得不面对较低的能源利用率和日益严重的污染问题。若能在此处引入电解水实验作为原电池概念教学的铺垫,将帮助学生更直观地体会化学能与电能间的相互转化过程。(“之余”指的是什么?这句话不通,且与后文联系不密切,可删去)
上段文字可改为:
可以看出,在火力发电的过程中,电能是燃料燃烧释放的能量-化学能经多次转化得到的。电解水实验的引入可帮助学生直观地体会到化学能与电能之间的相互转化。
实验名称 电解水 氢氧燃料电池
实验过程示意
闭合S1,打开S2,进行电解
打开S1,闭合S2,二级管发光
能量转化 电能→化学能 化学能→电能
电极反应 阴极:4H++4e-=2H2↑
阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O 负极:2H2-4e-=4H+
正极:O2+2H2O+4e-=4OH-
化学反应 2H2O 2H2↑+O2↑
2H2+O2=2H2O本文源自辣.文~论~文·网原文请找腾讯324,9114
实验过程先是电解水,学生感知电能向化学能转变的过程。然后变化连接的电路,
论文网http://www.751com.cn/ 观察到在没有外接电源的闭合电路中二极管发光,引导学生分析此现象产生的原因,是由于附着在电极上的H2和O2发生反应,化学能向电能发生了转化。电解水实验的引入,并于二者的对比中突出了能量间的转化过程,成为促使学生形成能量转化观念的重要例证。
4 化学反应原理阶段——能量转化观念的深化
化学反应原理第四章第三节电解池的概念教学更是电解水这一实验内涵的拓展和深化。
4.1 电解是强制(用“强制”不准确)发生氧化还原反应过程的体现
(标题改为“电解是外界提供电能使氧化还原反应发生的过程”,可能好一些)
水发生分解反应的热化学方程式为:2H2O(l)= 2H2(g)+ O2(g),△H=571.6kJ/mol,因为△H>0,所以必需提供能量才能使水发生分解。在研究如何使水分解的过程中可以采用多种方法来提供能量,如高温、太阳能、电解等,其中电解是在通常情况下强制水发生分解的有力手段,但由于能耗较大,从能量利用而言得不偿失(怎样理解这句话?是否有科学性的毛病?需仔细考虑。),因此水的分解技术尚待进一步研发。
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