《教學(xué)設(shè)計 人教版高中化學(xué) 選擇性必修一 第四章 第一節(jié) 第2課時 化學(xué)電源1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《教學(xué)設(shè)計 人教版高中化學(xué) 選擇性必修一 第四章 第一節(jié) 第2課時 化學(xué)電源1（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第四章 第一節(jié) 原電池 第二課時化學(xué)電源 1教學(xué)設(shè)計一、課標解讀1內(nèi)容要求認識化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義及其重要作用；了解常見的化學(xué)電源，并利用相關(guān)信息分析化學(xué)電源的工作原理。2學(xué)業(yè)要求能列舉常見的化學(xué)電源，并能正確書寫有關(guān)電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。二、教材分析新教材突出對原電池模型的建構(gòu)與認識，突出方法、模型、研究視角的構(gòu)建去引導(dǎo)學(xué)生 根據(jù)實驗現(xiàn)象，結(jié)合已學(xué)氧化還原反應(yīng)知識進行探究推理，并應(yīng)用電子守恒的觀念書寫電極 反應(yīng)式。發(fā)展學(xué)生多角度直觀地進行概念和模型建構(gòu)的能力，培養(yǎng)學(xué)生“變化守恒”“證據(jù) 推理與模型認知”素養(yǎng)。在對原電池工作原理、正負極區(qū)域電解質(zhì)溶液、電極材料進一步探 究的實驗探

2、究教學(xué)中，發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理與模型認知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)。從 宏觀實驗現(xiàn)象入手，分析現(xiàn)象背后的微觀本質(zhì)，用電極反應(yīng)式進行符號表征，促進學(xué)生運用 現(xiàn)象與本質(zhì)、宏觀與微觀相結(jié)合的方法思考化學(xué)問題、解決化學(xué)問題，發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識 與微觀探析”素養(yǎng)。人教版舊教材中，化學(xué)電源的內(nèi)容屬于第四章第二節(jié)的內(nèi)容，在新教材中屬于選擇性必 修一第四章第一節(jié)原電池的第二、第三課時的內(nèi)容，把舊教材中的第一節(jié)和第二節(jié)的內(nèi)容合 并為一節(jié)，使得節(jié)奏更加緊湊。與舊教材相比，新教材將干電池的概念調(diào)后至介紹一次電池 時才出現(xiàn)，編排更加合理。在對二次電池的介紹中，資料卡片的內(nèi)容刪去了鋅銀電池和鋰電 池的具體內(nèi)容，改為對使

3、用范圍更廣的鋰離子電池進行詳細的介紹，并且將鋰離子電池的適 用范圍從小型設(shè)備為主改為適用于大型儲能電站，表述更加準確且與時俱進，體現(xiàn)科技的進 步與社會的發(fā)展。新教材強調(diào)原電池的核心要素是以發(fā)生在電子導(dǎo)體間（比如金屬與離子導(dǎo)體），以電解 質(zhì)溶液接觸界面上的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化。與舊教材相 比，表述更為嚴謹貼切。此外，新教材更加突出思路和方法的引導(dǎo)，更突顯培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科 素養(yǎng)。新教材更加突出要求學(xué)生在理解原電池工作原理的基礎(chǔ)上，能自行分析解釋電池的工 作原理，并設(shè)計簡單的原電池。新教材突出對原電池模型的構(gòu)建和認識，突出方法，模型研究的視角構(gòu)建。引導(dǎo)學(xué)生關(guān) 注生產(chǎn)、生活

4、、科技及國防等領(lǐng)域中的能量變化，關(guān)注科技前沿社會熱點問題。三、學(xué)情分析通過以前章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性以及原電池的原理等理論知識， 對一些簡單的原電池的工作原理已經(jīng)有一定的分析能力，但是對于陌生的化學(xué)電源模型的反 應(yīng)原理以及電極反應(yīng)產(chǎn)物的分析，電極反應(yīng)式的書寫還存在困難。四、素養(yǎng)目標【教學(xué)目標】1.能深入了解原電池的反應(yīng)原理；2.能根據(jù)原電池的工作原理分析陌生的化學(xué)電源模型的工作原理；3.能書寫化學(xué)電源的電極反應(yīng)方程式?！驹u價目標】1.通過對原電池反應(yīng)原理的討論，診斷學(xué)生對原電池概念的掌握程度；2.通過對陌生的化學(xué)電源組成、結(jié)構(gòu)和工作原理的分析對比研究，認識不同電池的優(yōu)點 和

5、缺陷，診斷并發(fā)展學(xué)生的分析推理能力；3.通過對化學(xué)電源電極反應(yīng)方程式的書寫，診斷并發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理能力與模型認知 素養(yǎng)。五、教學(xué)重點、難點教學(xué)重點：化學(xué)電源中一次電池、二次電池的反應(yīng)原理、性能及其應(yīng)用。教學(xué)難點：化學(xué)電源電極反應(yīng)方程式的書寫。六、教學(xué)方法七、教學(xué)思路八、教學(xué)過程 環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動【課堂導(dǎo)入】教師引導(dǎo)學(xué)生回顧原電池模型的反應(yīng)原 理等基本信息。構(gòu)成原電池，需要自發(fā)氧化還原反應(yīng) 中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，在原電池裝置中被拆分成 為發(fā)生在不同區(qū)域進行的電極反應(yīng)，借助裝置中的電 極材料、離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體，就可以將反應(yīng)物中的 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。溫故知新回顧已學(xué)知識【教師提問】科學(xué)家在

6、依據(jù)原電池的原理設(shè)計化學(xué)電 源時要綜合考慮全面分析哪些因素？課堂引入根據(jù)生活經(jīng)驗，認識 原電池和化學(xué)電源的 差別，分析科學(xué)家設(shè) 計化學(xué)電源時要必須 解決的問題，比如比 能量、原料、安全、成 本及環(huán)保等。建立模型【教師提問】在日常生活和學(xué)習(xí)中，大家用過哪些電 池？使用電池時是否關(guān)注過電池上的標識嗎？這些電 池在工作的過程中是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng) 的類型是什么？【教師講解】最初的普通鋅錳干電池使用壽命短，科 學(xué)家研究了使用壽命更長，現(xiàn)在廣泛使用的堿性鋅錳 干電池，考慮到干電池無法充電，研究人員研發(fā)了可 反復(fù)使用的二次電池，電池在需求和創(chuàng)意的推動下， 不斷的向更新的方向發(fā)展，而這些化學(xué)電源的

7、雛形都 是原電池。列舉日常生活中常用 的化學(xué)電源。根據(jù)已學(xué)的原電池知 識，結(jié)合生活中的實 際理解，對化學(xué)電源 的要求與發(fā)展趨勢有 初步認識。認識模型【教師講解】一次電池就是放電后不可再重復(fù)使用的電池。隨著使用，一次電池中能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)逐漸被消耗，這些物質(zhì)消耗到一定程度時電池就不能繼續(xù)使用。一次電池中電解質(zhì)溶液制成膠狀不流動，也叫做干電池，市售的一次電池品種很多，除了普通鋅錳電池，還有堿性鋅錳電池，銀鋅電池等等。普通鋅錳電池是最早進入市場實用的電池，電池中部由二氧化錳糊狀物，插入石墨棒作為電極材料，電池的外殼鋅筒作為還原劑，在這兩部分中間填充了由淀粉固化的氯化銨作為電解質(zhì)溶液。普通鋅錳

8、電池工作原理存在爭議，其中一種觀點認為，鋅錳電池在放電時發(fā)生的主要反應(yīng)為鋅和氯化銨和二氧化錳反應(yīng)生成二氯二氨合鋅和氫氧化氧錳?，F(xiàn)在請大家結(jié)合資料和電池構(gòu)造示意圖，分析電極反 觀察普通鋅錳電池的應(yīng)中的活性物質(zhì)、電極材料和離子導(dǎo)體分別是什么， 并寫出正負極的電極反應(yīng)方程式。構(gòu)造，根據(jù)已有知識 書 寫 電 極 反 應(yīng) 方 程 式。對自己及其他同學(xué)書 寫的電極反應(yīng)方程式 給予評價。應(yīng)用模型評價模型【課堂練習(xí)】讓學(xué)生觀察圖中的細節(jié)，如介質(zhì)、內(nèi)容 物等，書寫電極反應(yīng)方程式?！窘處熢u價】用實物投影展示學(xué)生練習(xí)，結(jié)合學(xué)生書 寫給予評價。【教師提問】普通鋅錳電池曾長期占有市場，但是隨 著時代的進步，它逐漸被其他

9、電池替代，你認為可能 的原因是什么？【教師講解】從普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)示意圖可以看 出，它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)相對簡單，因此易于生產(chǎn)，價格 低廉，這使得他曾經(jīng)在干電池市場上占有很大的份額， 但是它的缺點就是存在自放電的情況。電池在不使用 時，鋅會逐漸被酸性的電解質(zhì)溶液氧化，所以存放時 間較短?，F(xiàn)在大家看到的就是放置不同時間后的普通聯(lián)系生活實際討論交 流干電池，可以看出它電池的腐蝕情況?！窘處熤v解】人們?yōu)榱私鉀Q這些問題，經(jīng)歷了漫長的 研究過程，直到二十世紀五十年代左右，在普通鋅錳 電池的基礎(chǔ)上，研制出了堿性鋅錳電池。與普通鋅錳 干池比，堿性鋅錳電池不僅容量高，壽命長，還能實 現(xiàn)大電流連續(xù)放電。認識模型堿

10、性鋅錳干電池中部填充鋅粉和氫氧化鉀糊狀混合 物，電池外部填充了二氧化錳和石墨粉的混合，外側(cè) 包括金屬殼做電解質(zhì)材料。兩種混合物之間用離子型 導(dǎo)電隔膜分割，電池中發(fā)生的總反應(yīng)是鋅和二氧化錳 和水，生成氫氧化氧錳和氫氧化鋅。【課堂練習(xí)】現(xiàn)在請大家結(jié)合資料和電池構(gòu)造示意圖， 分析電極反應(yīng)中的活性物質(zhì)、電極材料和離子導(dǎo)體分 別是什么，并寫出正負極的電極反應(yīng)方程式。觀察堿性鋅錳電池的 構(gòu)造，根據(jù)已有知識 書 寫 電 極 反 應(yīng) 方 程 式。對自己及其他同學(xué)書 寫的電極反應(yīng)方程式 給予評價。應(yīng)用模型評價模型認識模型【教師講解】與普通鋅錳電池相比，堿性鋅錳電池中 的活性物質(zhì)，電極材料和離子導(dǎo)體都進行了改進，

11、將 鋅片改為鋅粉，增加了反應(yīng)的接觸面積，加快反應(yīng)速 率，提高單位時間通過截面的電量，從而增大電流， 用導(dǎo)電性更好電解質(zhì)溶液 KOH ，減小電池的內(nèi)阻，增 大工作時的電流，提高電池的電壓?！窘處熤v解】不論是普通鋅錳電池，還是堿性鋅錳電 池，都屬于一次電池，一次電池不能充電，使用后只聯(lián)系生活實際討論交 流能棄取，還有可能造成環(huán)境污染。所以人們?yōu)榱四軌?節(jié)約資源和成本，設(shè)計并制造了可充電的二次電池。 二次電池又稱為可充電電池或蓄電池，可以反復(fù)充電 和放電，是電池發(fā)展的一個重要方向。二次電池放電 時是一個原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，充電時是一 個電解時，外加直流電源，使電池內(nèi)發(fā)生的電池反應(yīng) 的逆反應(yīng)，

12、將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲起來。生活中我們經(jīng)常能接觸到的鎳氫充電電池，手機電池、 鉛蓄電池和新能源汽車主流動力電池都是二次電池。 【教師講解】鉛酸蓄電池是一種常見的二次電池，深 灰色所示的正極板，板上覆蓋有二氧化鉛。淺灰色所 示的負極板上覆蓋有鉛單質(zhì)。硫酸作為電解質(zhì)溶液， 鉛蓄電池的電壓穩(wěn)定，使用方便，安全可靠，價格低 廉，在生產(chǎn)生活中使用廣泛。例如鉛蓄電池多用于啟 動和維持汽車用電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。應(yīng)用模型觀察鉛酸蓄電池的構(gòu) 造，根據(jù)已有知識書 寫電極反應(yīng)方程式。評價模型【課堂練習(xí)】給出鉛酸蓄電池的構(gòu)造示意圖，講解鉛 酸蓄電池放電時的工作原理，讓學(xué)生書寫電極反應(yīng)方 程式，并對學(xué)生的書寫進行評價。鉛

13、蓄電池放電的總反應(yīng)式鉛和二氧化鉛和硫酸生成硫 酸鉛和水。其中硫酸鉛難溶于水，充電的反應(yīng)是上述 反應(yīng)的逆過程。與書寫堿性性錳干電池電極反應(yīng)的方 法相同。根據(jù)總反應(yīng)可知，鉛是還原劑，失去電子氫 元素的化合價升高變?yōu)檎r。在有硫酸根離子的環(huán) 境中生成難溶物硫酸鉛附著在負極材料上?！菊n堂討論】從鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)來說，這個電池的 優(yōu)點體現(xiàn)在電流穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低 廉。但鉛酸蓄電池也存在單位質(zhì)量輸出的電能少（比 能量低），廢棄電池污染環(huán)境等缺點，因此適用范圍受 到限制?！窘處熤v解】表格中給出當轉(zhuǎn)移相同電量時的部分常 見金屬所需要的質(zhì)量，可以看出轉(zhuǎn)移相同的電量時， 金屬鋰所需要的質(zhì)量最少，符

14、合對新型化學(xué)電源的要 求，因此科學(xué)家將目光聚焦在鋰元素上，研制出了比 能量高的鋰離子電池。認識模型結(jié)合已有知識，練習(xí) 生活實際，討論交流【課堂討論】請大家結(jié)合鋰單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，思考用 金屬鋰做負極材料需要注意什么問題？考慮到鋰元素位于元素周期表中第二周期第一主族， 因此金屬物理有較強的還原性。易與水和氧氣發(fā)生反 應(yīng)，所以電池中不能含水，同時電池要嚴格的密封， 防止金屬鋰與空氣接觸而燃燒。【教師講解】這就是目前使用較多的鋰離子電池的結(jié) 構(gòu)示意圖。它的負極材料是嵌有鋰單質(zhì)的層狀結(jié)構(gòu)的 石墨，正極材料是同樣具有層狀結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰，電池 放電時，負極的鋰單質(zhì)失去電子成為鋰離子從石墨層 中脫出，嵌入層狀鈷

15、酸鋰中，其放電時的總反應(yīng)如圖 所示。認識模型觀察鋰離子電池的構(gòu) 造，根據(jù)已有知識書 寫電極反應(yīng)方程式。通過討論我們知道基于原電池工作原理，科學(xué)家們通 過采用不同的技術(shù)手段，能夠設(shè)計出功能各異的化學(xué) 電源，來滿足我們不同的需求。科學(xué)與技術(shù)融合可以 給我們的生活帶來更多的便利，可以生產(chǎn)出更好更多 的產(chǎn)品。課堂小結(jié)隨著科技的發(fā)展以及社會的進步，越來越多的新型電 源正在投入使用，下一次課，會介紹更多的新型電源。九、板書設(shè)計梳理思路，重新認識 原電池與化學(xué)電源之 間的關(guān)系。體會科研 工作者對社會進步的 巨大貢獻，體會化學(xué) 學(xué)科的社會價值。體 會人與自然的和諧共 生才是人類文明發(fā)展 的重要標志。十、課堂練

16、習(xí)（典型性、代表性和覆蓋面）1下列是四個化學(xué)反應(yīng)，理論上不可用于設(shè)計原電池的化學(xué)反應(yīng)是 A2Al + 2NaOH + 2H O = 2NaAlO + 3H 2 2 2通通B2H O = 2H + O2 2 2C2FeCl +Fe = 3FeCl3 2DCH + 2O 4 2點燃=CO + 2H O2 22把 A、B、C、D 四種金屬浸在稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池，若 A、B 相連時，陰離子移向 A；C、D 相連時，D 上有氣泡逸出；A、C 相連時，A 極減 輕；D 插入 B 的鹽溶液中有 B 析出。則四種金屬的活潑性順序由大到小排列為AABCDCACDBBACBDDBDCA3微

17、型銀鋅電池可用作電子儀器的電源，其電極分別是 Ag/Ag O 和 Zn，電解質(zhì)為2KOH 溶液，電池總反應(yīng)為 Ag O + Zn + H O = 2Ag + Zn(OH) ，下列說法正確的是2 2 22A電池工作過程中，KOH 溶液濃度降低 B電池工作過程中，電解液中 OH-向正極遷移C負極發(fā)生反應(yīng) Zn + 2OH- 2e-= Zn(OH)2D正極發(fā)生反應(yīng) Ag O + 2H+2+ 2e-= 2Ag + H O24如圖是鉛蓄電池構(gòu)造示意圖，下列說法錯誤的是A鉛蓄電池充電時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B電池放電時，電子由 Pb 板通過導(dǎo)線流向 PbO 板2C電池放電時，H移向 PbO 板D負極反應(yīng)：Pb 2e- SO24= PbSO45一種新型的鋰-空氣電池的工作原理如圖所示。關(guān)于該電池的說法中正確的是A當有 22.4LO 被還原時，溶液中有 4mol Li+2B可將有機電解液改為水溶液C金屬鋰作正極，發(fā)生氧化反應(yīng)D電池總反應(yīng)為 4Li+O +2H O=4LiOH2 2向多孔碳電極移動