化学电源教案

化学电源一、促进观念建构的教学分析1.教材及课标相关内容分析前一节已经学习了电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置。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；通过碱性锌锰电池、蓄电池和燃料电池进一步理解原电池的概念和原理；了解化学电源的发展以及电池对环境造成的污染，增强环保意识。2.学生分析：前的第一课时学习了：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。3.我的思考：通过视频、学生讨论、交流等方式导出生活中同学们熟悉的各种电池的发展过程，增强学生的创新精神；然后依次的分析，各种化学电源的原理，电池的缺陷，既增强了学生的分析，综合，应变能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。二、体现观念建构的教学目标1.知识与技能：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。2.过程与方法：本设计以开放式教学为指导思想，辅助以视频、讨论、归纳等手段，让学生在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。3.情感态度价值观：认识化学电源在人类生产、生活中的重要地位；了解环境保护在生产生活中的重要作用。培养学生的自主学习能力，信息搜集处理能力及团队合作精神。三、教学重、难点及处理策略一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用是教学重点，化学电池的反应原理是教学难点。本节课主要通过学生参与收集有关一次电池、二次电池、燃料电池的材料，视频展示、课堂讨论交流以及联系前面所学知识，将各类电池的结构特点、反应原理、性能、以及适用范围进行归纳总结，让学生主动对化学电池的反应原理进行建构。四、促进观念建构的教学整体思路与教学结构图教师活动学生活动【学生讨论归纳】铅蓄电池电池的优点以及缺陷【创设情境】学生交流设想没有电池，我们的生活会是什么样？【视频展示】电池的历史和伏打电池【提问】如果你是伏打，你想如何对你的电池进行改进？【视频展示】碱性锌锰电池的构造；碱性锌锰电池的反应原理【学生交流】电池在生活中的重要作用【学生思考】电池的反应原理【学生讨论归纳】讲液体电解质转变成便于携带的固体形式【学生分析交流】碱性锌锰电池的反应原理归纳小结【引导学生讨论】碱性锌锰电池的优点以及缺陷等方面的知识。【视频展示】铅蓄电池的构造；铅蓄电池电池的反应原理【提出问题】上述各种电池的共同缺陷是什么？如何改进？【引导学生讨论】蓄电池的优点、缺点等方面的知识【视频导出】氢氧料电池，分析其反应原理【提出问题】：燃料电池有哪些优缺点？【学生分析】铅蓄电池电池的反应原理【学生讨论归纳】碱性锌锰电池的优点以及缺陷【学生交流】上述各种电池的共同缺陷【学生交流】：燃料电池有哪些优缺点？【学生分析】燃料电池电池的反应原理五、促进观念建构的教学过程教学环节教学活动学生活动设计意图复习原电池相关知识[引入]1、讨论交流如果没有电池我们的生活会变成什么样？2、引导以Cu-Zn原电池为例让学生回顾有关原电池的知识。【学生思考、讨论】1．构成原电池的条件2．原电池的原理（以Cu-Zn原电池为例）负极（Zn）：Zn–2e=Zn2+正极（Cu）：2H++2e=H2↑总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑从复习所学知识，引出原电池在生活中的应用，激发学生的学习兴趣。引入伏打电池【视频展示】电池的历史和伏打电池【学生讨论总结】伏打电池有什么缺陷？电解质为硫酸溶液，不便于携带，伏打电池工作持续性差不能够推广使用学会分析化学理论和实际应用的差别，培养学生的语言表达能力分析伏打电池的缺陷【提问】如果你是伏打，你想如何对你的电池进行改进？【讨论交流】……【汇报结果】①将电解质制成固体；②何开发高能电池培养学生分析、归纳能力；培养学生的创新思维能力引入碱性锌锰电池，引导学生分析、讨论其反应原理导入碱性锌锰电池【视频展示】碱性锌锰电池的构造【提问】碱性锌锰电池的反应原理【学生讨论交流】电极反应：负极：Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=Zn(OH)2(S)正极：2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-=2MnOOH(s)+2OH-(aq)总反应：Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)=2MnOOH(s)+Zn(OH)2(S)培养学生应用知识解决实际问题分析讨论碱性锌锰电池优缺点【要求学生交流】碱性锌锰电池的主要的性能、使用范围，应用前景以及缺陷等方面的知识。【汇报总结】优点：比普通电池性能好，它的比能量和可储存时间均由提高，适用于大电流和连续放电，是民用电池的升级换代产品。理解事物都具有两面性，培养学生合作探究的能力缺点：放电完了，不能再用引入蓄电池，引导学生分析、讨论其反应原理导入二次电池【视频展示】铅蓄电池的构造【提问】铅蓄电池电池的反应原理【汇报交流】电极反应：(放电时)可以自发进行负极：Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)电极反应：(充电时)不能自发进行阴极：PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)进一步培养学生应用知识研究实际问题能力学生进一步分析讨论蓄电池的优缺点【要求学生讨论】蓄电池在应用中存在的优缺点。【汇报总结】优点：电压稳定，使用方便，安全可靠，价格低廉，可多次重复使用。缺点：比能量低，笨重，废弃电池污染环境培养学生的语言表达能力和归纳能力学生讨论交流形电池对环境造成的污染展示资料幻灯片：对自然环境威胁最大的五种物质：铬、镉、铜、铅、汞及对人类造成的危害；干电池的负极材料：锌汞齐，1节1号干电池会使1m2的土地永久实效，而仅我国一年就生产各种电池上亿节。观看幻灯片，增强环保意识认识上述电池对环境的污染学生相互交流上述各种电池的共同缺陷【提出问题】：上述各种电池的共同缺陷是什么？如何改进？分析：干电池中的汞、蓄电池中的铅、镉，三种金属都是对自然环境威胁最大的物培养学生的环保意识质，都会造成环境污染引入燃料电池，引导学生分析、讨论其反应原理【视频导出】燃料电池，展示氢氧料电池，分析其反应原理酸性介质电极反应：负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O碱性介质的电极反应：负极：2H2+4OH--4e-=4H2O正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：2H2+O2=2H2O学生会书写不同条件下氢气燃料电池的电极反应学生进一步分析讨论燃料电池的优缺点【提出问题】：燃料电池有哪些优缺点？【汇报总结】优点：能量转换率高；可组合成燃料电池发电站，废弃物少，噪音低。缺点：输出电压低，需串联使用，体积较大；需连续供给反应物，排除生成物，附属设备多培养学生的语言表达能力和归纳能力引导学生探讨电池优劣的判断标准以及对未来的电池的设想。【学生讨论】电池优劣的判断标准什么？你设想未来的电池应该具有那些特点？【引领学生完成课堂总结】通过“总结”提升学生认知能力和学习能力六、板书设计第二节化学电源一、复习原电池1．构成原电池的条件2．原电池的原理（以Cu-Zn原电池为例）负极（Zn）：Zn–2e=Zn2+正极（Cu）：2H++2e=H2↑总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑二、碱性锌锰电池电极反应：负极：Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=Zn(OH)2(S)正极：2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-=2MnOOH(s)+2OH-(aq)总反应：Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)=2MnOOH(s)+Zn(OH)2(S)三、铅蓄电池电极反应：(放电时)可以自发进行负极：Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)电极反应：(充电时)不能自发进行阴极：PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)四、氢氧燃料电池1、酸性介质的电极反应：负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O2、碱性介质的电极反应：负极：2H2+4OH--4e-=4H2O正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：2H2+O2=2H2O七、学案教学目标：1.了解电池的一般分类,2.掌握几种典型电池的用途和特点.3.掌握几种典型化学电池的电极反应化学电池的反应原理学生学习内容：一、课前准备1、想一想如果没有电池我们的生活会变成什么样？2、你知道的化学电池有那些？如何对它们进行分类？3、你如何判断电池的优劣？二、几种典型电池1．碱性锌—锰干电池：正极材料：负极材料：电解质：负极：__________________________________正极：__________________________________电池反应:________________________________优点:_______________________________________________不足:_______________________________________________2.铅蓄电池放电时：正极材料：负极材料：电解质：电极反应为：负极：__________________________________正极：__________________________________充电，其电极反应为：阳极：__________________________________阴极：__________________________________蓄电池放电和充电的总反应式：蓄电池的优点:_______________________________________________不足:_______________________________________________3.燃料电池：1、酸性介质正极材料：负极材料：电解质：电极反应式为：负极___________________________正极___________________________电池总反应式为：_____________________________2、碱性介质正极材料：负极材料：电解质：电极反应式为：负极___________________________正极___________________________电池总反应式为：_____________________________燃料电池的优点:________________________________________________________________燃料电池的缺点:________________________________________________________________八、课后总结与反思1．本节课通过复习原电池结合学生已知道的电池，让学生相互交流总结了几种常见的化学电源在社会生产中的应用；通过碱性锌锰电池、蓄电池和燃料电池进一步理解原电池的概念和原理；了解化学电源的发展与环境污染，增强环保意识。本课时充分体现以学生的“学”为中心的教学方式，且有利于学生掌握和理解本节知识。2．本节课讲授的电池，其种类繁多、用途广泛不宜讲得太繁杂。对感兴趣的学生可以让他们自己去进行课外阅读以加深对化学