高中化学苏教版选修四《化学电源》教学设计

高中化学苏教版选修四《化学电源》教学设计

一、教学背景分析

1、教材分析

《化学电源》是高中化学教材苏教版选修四《化学反应原理》专题1《化学反应与能量变化》中第二单元“化学能与电能的转化”内容。该单元内容依次包括“原电池的工作原理”、“化学电源”、“电解池的工作原理及应用”。“化学电源”是在学习了原电池的工作原理之后，是对原电池工作原理的具体应用。

本内容的课标要求是“了解常见的化学电源的种类及工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用”。本课时主要是让学生了解几种常见的化学电源在社会生产中的应用；通过纯电动汽车中电源的发展史认识电池由一次电池、二次电池到连续电池的发展历程。通过对碱性锌锰干电池、铅酸蓄蓄电池和燃料电池的深入学习进一步理解原电池的原理并书写复杂的电极反应式；在感受化学电源的发展给人带来方便的同时认识电池对环境造成的污染，增强环保意识。

2、学情分析

教学对象是高二选考化学的学生，该阶段的学生已经在必修教材《化学2》学习中掌握了原电池的概念、原理、构成条件；在《化学2》拓展视野中也介绍了常见的化学电源、燃料电池的组成和反应原理。本单元前两节的学习中，感受了从伏打电池到盐桥原电池的改进过程。这些都为学生学习本节课内容提供了一定的知识理论基础、学习方法和探究思路。同时该阶段的学生具有一定的归纳整合能力；同时学生在生活中积累了一定的使用化学电源的经验，并比较喜欢学以致用和科技发展历史及前沿知识，对本节课内容学习积极性较高。

二、教学目标

1.知识与技能：

a)了解一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用；会判断电池的优劣。

b)深入理解电化学原理及正确书写电极反应式

2.过程与方法：

通过问题探究、思考辅助以动画、讨论、归纳等手段，夯实电化学基础，并培养学生分类、对比、归纳与演绎、表达及分析能力，增强实际解决问题的能力及创新精神。

3.情感态度价值观：

以电动汽车中使用的化学电源为主线，通过认识化学电源发展史及在人类生产、生活中的重要地位，体验科学家改进化学电源的历程；了解环境保护在生产生活中的重要作用，注重理论联系实际、获取信息及处理应用的能力。

三、教学重、难点

教学重点：一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理、性能及其应用

教学难点：化学电池的反应原理及电极反应式的正确书写

重难点突破策略：通过电动汽车的发展历程导出生活中同学们熟悉的各种电池的发展过程，将各类电池的结构、工作原理以动画形式展示，依次引导分析各种化学电源的原理，电池的缺陷，通过课堂提问、讨论交流将各类电池反应原理、性能进行分析、归纳总结，让学生主动对化学电池的反应原理进行建构。

四、教学过程

教学环节教学活动学生活动设计意

图

课堂导入电动汽车为新时代的大趋势，化学

电源则为电动汽车的核心

【思考】电动汽车比燃油汽车的优势，关

注化学电源的主题

引出主

题，激

发学习

兴趣。

【展示资料】银锌纽扣电池的构造示意图：电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液是KOH,两极分别生成Ag 和Zn(OH)2

【提问】书写和电池反应方程式

电极反应式【交流讨论】书写

总反应：Ag2O+Zn+H2O=Ag+Zn(OH)2

负极：Zn+ 2OH- -2e- = Zn(OH)2

正极：Ag2O+2e-+H2O=Ag+2OH-

巩固练

习

环节

环节二：二次电池【资料展示】1881年，特鲁夫电动

三轮车的动力装置由一台电动机和

六节铅酸蓄电池组成，加上乘员后

的总重量达160公斤，时速仅12公

里

【图片展示】

铅酸蓄电池放电前、后电池剖面的

构造

【提问】已知总反应：

Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s)

+ 2H2O(l)

结合示意图分析铅酸蓄电池的正负

极反应，并书写电极反应式

【提问】若负极反应写成

Pb - 2e- = Pb2+合不合理？

【提问】放电后，电解质溶液浓度

【阅读】

认识二次电池、初步分析铅酸蓄电池特点

【思考】借助双线桥分析得失电子情况

【书写】

电极反应：(放电时)

负极：Pb+ SO42- - 2e- = PbSO4

正极：PbO2 + 4H++ SO42-+ 2e- = PbSO4 + 2H2O

【回答】电解质溶液是硫酸，PbSO4难溶

【回答】放电时消耗硫酸，放电后硫酸浓

度减小

【思考】根据动画信息书写电极反应式

进一步

培养应

用知识

研究实

际问题

能力

强调电

解质环

境

些材料也可以做燃料电池？

【资料】一种燃料电池酒精检测仪

【提问】从图中可以获得哪些信息？用电极反应式表示其工作原理【思考】

酸性环境、正极反应物为氧气，产物为水；

负极反应物为乙醇，产物为醋酸

【书写】

正极：O2+4e-+4H+= 2H2O

负极：CH3CH2OH+3H2O-12e-=2 CH3COOH

+12H+

电池的

种类；

落实巩

固复杂

燃料电

池电极

反应式

的书写

环节四：新型电源的发展【资料展示】1997年日产汽车公司

开发了Hypermini微型电动车，它

采用强劲的锂电池作为动力源，最

高时速l00公里，最大行驶里程可

达130公里。

【提问】某锂电池的反应原理为：

LiC6+ CoO2C6+LiCoO2 ; 充电时

LiCoO2中Li被氧化，Li+迁移并以

原子形式嵌入电极材料碳(C)中，以

LiC6表示。书写充、放电时的电极

反应式

【讲述】介绍新型电源如微生物燃

料电池、高铁电池、钠硫电池等

【思考】

放电：

负极：Li x C- e -= Li+ + C

正极：Li1-x CoO2 + e-+ Li+ = LiCoO2

充电：

阳极：LiCoO2 - e - = Li1-x CoO2 + Li+

阴极：Li+ + e- + C = Li x C

扩展新

型高能

电池，

展望化

学电源

的发展

课堂总结【提问】综上所述，化学电源的发

展经历了怎样的历程？

【提问】你设想未来的电池应该具

有哪些特点？

【总结】

化学电源的发展历程：一次电池、二次电

池、燃料电池

【归纳】电能转化率高、电流稳定、电压

大、质量轻、体积小、便于携带和运输、

易储存维护、材料来源广、绿色环保等

通过

“总

结”提

升学生

认知能

力和学

习能力

巩固

提升

练习1、正误判断

1）Zn－MnO2干电池中，Zn发生还原反应，被腐蚀

2）实际工作中可以根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电

3）我国首创铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池，铝合金是阳极

4）燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能转化为热能，然后再转化为电能的化学电源分层次设计练习题、与化学电源类型相匹配、

难度螺旋上