高中化学化学电源教案设计

高中化学化学电源教案设计高中化学化学电源教案设计一一、教学设想动手实践、自主探索与合作交流是新课程标准强调学生学习的重要方式。在教学过程中，为了更好的指导学生自主学习、合作学习、自主探索，在实践中获得知识，从而体现建构主义“以学生为中心”的思想，我将教材内容与研究性学习结合在一起，根据学生的年龄特征及认知规律，设计了“由实践到理论，理论指导实践”的教学思路。二、教材分析1.教材的地位和作用《化学电源》选自普通高中课程标准实验教科书(山东科技版)《化学反应原理》(选修)第一章第三节。在学习了原电池的工作原理后，通过对化学电源的学习，可以使学生了解原电池的实际应用，加深学生对原电池原理的理解，使学生的认识上升。2.教学目标根据课程标准、教材内容的特点，结合学生的实际情况，确定如下教学目标。(1)知识与技能①通过查阅资料，了解电池的发明发展史，认识电池的分类、构造、主要用途及对环境的危害，培养获取、分析、加工、利用信息的技能。②了解三种常见化学电源的构造、工作原理及应用，并能设计一些简单的原电池装置。③通过实验探究巩固学生实验操作的基本理论与技能。(2)过程与①通过查阅资料，使学生感悟求知过程，拓展所学的知识，培养学生收集处理信息，分析归纳的能力。②通过用Flash展示三类化学电源的工作原理、探究过程的体验与交流，培养学生实验设计的能力、发散式思维能力、创新能力、表达能力、与人沟通交流、合作的能力，锻炼学生的思维品质，培养创新精神。③使学生体会由实践到理论、再由理论指导实践的科学方法。(3)情感态度与价值观①通过资料的查找，激发学生探索化学科学奥秘的兴趣，使学生保持对科学的求知欲。②通过实验探究，让学生尝试获得成功的体验，培养他们的创新精神和一丝不苟的科学态度，激发了学生对生活的热爱和憧憬③通过关注废旧电池的污染，渗透“绿色化学”意识教育，增强学生的环保意识，激发学生的社会责任感。3.教学重点、难点重点：三种常见化学电源的基本构造及工作原理、设计化学电池的探究。难点：三种常见化学电源的基本构造及工作原理。本节内容较为新颖，但课程标准对化学电源的要求较低，故主要运用了如下教学方法：发现学习：美国教育家布鲁纳认为，学生学习的基本结构是通过学生的发现去构造的。因此，课前教师先提出关于化学电源的课题知识(见实验表1)，学生自由选择一主题利用信息源进行收集资料，教师从旁引导学生自己进行分析整合，帮助学生沿着知识框架不断攀升，使学生对化学电源的理解产生一个新的飞跃。协作式教学法：本节课的教学过程始终贯穿着协作教学法，体现了皮亚杰建构主义理论，例如：课前收集资料、调查结果的汇报交流、实验探究过程等。实验探究法：美国教育家杜威认为，知识绝对不是固定、永恒不变的，它是作为探究过程的结果，同时也是作为另一个探究过程的起点。实验探究过程让学生获得知识，体验成功的喜悦，同时激发他们向更高目标发出挑战。形象教学法：教学中运用实物、视频、生动的动画课件，强调重点、分散难点，将具体感知和理论思维相结合，提高理论教学和实验教学的直观性、生动性和趣味性。“教是为了不教，学是为了会学”，教学的落脚点就是为了让学生“会学”即让学生自主学习、合作学习与探究学习。为此，教学过程中指导学生采取多种学习方法开展学习活动，有收集资料、分析归纳的自主学习方法，交流、表达、合作的学习方法，实验探究、讨论的学习方法等。五、教学准备1.学生准备课前一周把学生分为若干个小组，每小组任选其中一种化学电源，并根据实验报告表1的知识框架查阅书籍、报刊或网站，开展资料收集工作，如：实物的获取、实地拍照、收集图片、制作课件等。培养了学生获取，分析、加工、合作、整合信息的技能。2.教师准备布置实验员在实验室为每小组(两人一组)准备实验探究的用品：铜片、锌片、铁片、碳棒、检流计、小灯泡、导线、大烧杯、硫酸铜溶液、稀硫酸、两个西红柿、两颗飓风葡萄。六、教学流程这节课按：创设情境、引入新课→展示课前收集成果、评价交流→实验探究、拓展延伸→交流收获、前景展望→归纳等环节进行教学。1.创设情境、引入新课高中化学化学电源教案设计二教学目标1.知识与技能：(1)一次电池与二次电池的区别(2)一次电池、二次电池电极反应的(3)书写理解燃料电池的反应原理2.过程与方法：通过查阅资料等途径了解常见化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能在生产生活中的实际意义。掌握三类电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。3.情感态度价值观：通过化学能与电能相互转化关系的学习，使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献，体会能量守恒的意义。在探究三种电池的基础上，学会利用能源与创造新能源的思路和方法，提高环保意识和节能意识。教学重点一次电池、二次电池和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教学方法实验探究法、分析归纳法、理论联系实际。主要教具实验仪器药品、多媒体教学过程学与问]在日常生活中，你用过那些电池?你知道电池的应用吗?投影]EMBEDPowerPoint.Slide.8交流结果]干电池、蓄电池、纽扣电池、燃料电池，电池可用于照明、电动车动力、手机电源、手表电源等。板书]第二节化学电源问]什么是化学电池?回答]化学电池是将化学能转化为电能的装置。讲]化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。一次电池的活性物质消耗到一定程度就不能再用了，如普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池;二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后再充电可以使活性物质再生，这类电池可多次重复使用。板书]一、化学电源1、化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。交流]电池与其他能源相比，其优点有那些?讲]能量转化率高、供能稳定、可以制成各种大小和形状、不同容量和电压的电池或电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。板书]2、化学电源的优点：(1)能量转换效率高，供能稳定可靠。(2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。(3)易维护，可在各种环境下工作。投影]图4-2电池及其用途问]面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要?讲]看单位质量或单位体积所输出电能的多少，或输出功率大小以及电池储存时间长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多，功率大储存时间长的电池，更适合电池使用者。板书]3、原电池的优劣或适合某种需要判断标准：(1)比能量(2)比功率(3)电池的储存时间的长短展示]几种一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等板书]二、一次电池讲]普通锌锰干电池的简称，在一般手电筒中使用锌锰干电池，是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根碳棒作正极，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液;电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂(吸收正极放出的H2，防止产生极化现象，即作去极剂(，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。板书]1、碱性锌锰干电池：负极(锌筒)：Zn+2OH-—2e—=Zn(OH)2;正极(石墨)：正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-电池的总反应式为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2讲]正极生成的氨被电解质溶液吸收，生成的氢气被二氧化锰氧化成水。干电池的电压1(5V—1(6V。在使用中锌皮腐蚀，电压逐渐下降，不能重新充电复原，因而不宜长时间连续使用。这种电池的电量小，在放电过程中容易发生气涨或漏液。而今体积小，性能好的碱性锌—锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。讲]根据投影讲解结构。优点：比普通锌锰干电池好，比能量和储存时间有所提高，使用于大电流和连续放电，是民用电池更新换代产品。阅读]资料卡片---银锌电池。讲]银锌电池是一种高能电池，它质量轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。目前，有一种类似干电池的充电电池，它实际是一种银锌蓄电池，电解液为KOH溶液。常见的钮扣电池也是银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。一粒钮扣电池的电压达1(59V，安装在电子表里可使用两年之久。板书]2、银锌电池：负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2OEMBEDPBrush2Ag+ZnO阅读]资料卡片—锂电池。讲]锂电池是金属锂作负极，石墨作正极，无机溶剂亚硫酰氯(SO2Cl2(在炭极上发生还原反应。电解液是由四氯铝化锂(LiAlCl4(溶解于亚硫酰氯中组成。它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应，生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。板书]3、锂电池8Li+3SO2Cl2=6LiCl+Li2SO3+2S讲]锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其它金属作负极相比较，能在较小的体积和质量下能放出较多的电能，放电时电压十分稳定，贮存时间长，能在216(3—344(1K温度范围内工作，使用寿命大大延长。锂电池是一种高能电池，它具有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点，因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上，以及作为火箭、导弹等的动力资源。板书]三、二次电池投影]铅蓄电池讲]铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。分析]放电时起原电池的作用。板书]1、铅蓄电池负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4EMBEDPBrush2PbSO4+2H2O讲]当放电进行到硫酸的浓度降低，溶液的密度达到1.18g/cm3时应停止使用，需充电，充电时起电解池的作用。投影]资料：随着人们生活水平的提高和现代化通信业的发展，人们使用电池的机会愈来愈多，手机、寻呼机、随身听、袖珍收音机等都需要大量的二次电池作电源。可重复充电使用的二次电池市场主要包括镍镉、镍氢、锂离子和铝箔包装的锂高分子电池等4种。板书]四、燃料电池讲]燃料电池是将燃料化学能直接转化为电能的装置。与一般电池不同的是，其所需的化学燃料并不储存了电池内部，而是从外部供应，便于燃料的补充，从而电池可以长时间甚至不间断地工作。另一方面，燃料电池除了电池本身之外，还需要燃料和氧化剂供应等配套部件与电池堆一起构成一个完整的燃料电池系统。按电解质划分，燃料电池大致上可分为五类：碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)。投影]氢氧燃料电池。板书]1、燃料电池(碱性)电极反应：负极：2H2+4OH——2e—=4H2O正极：O2+2H2O+2e—=4OH—电池的总反应为：2H2+O2=2H2O讲]该电池的特点是能量转化率高，可达70%以上，且其燃烧的产物为水，因此不污染环讲]燃料电池应用前景：燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。燃料电池是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作和积木化的动力装置。预期燃料电池会在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥重要作用。废旧电池中含有汞、铅、镉、镍等重金属及酸、碱等电解质溶液，对人体及生态环境有不同程度的危害。如当成资源，加以回收利用，即可减少对环境污染，又可节约能源。专题训练]对比掌握11种原电池原电池电极反应式的书写格式：电极名称(电极材料)：氧化还原反应的半反应(氧化还原类1、铜锌非氧化性强酸溶液的原电池(伏打电池)(电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：稀硫酸)(1)氧化还原反应的离子方程式：Zn+2H+=Zn2++H2↑(2)电极反应式及其意义正极(Cu)：2H++2e-=H2↑(还原反应);负极(Zn)：Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)。意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小6.5克。(3)微粒移动方向：①在外电路：电流由铜片经用电器流向锌片，电子由锌片经用电器流向铜片。②在内电路：SO(运载电荷)向锌片移动，H+(参与电极反应)向铜片移动的电子放出氢2、铜锌强碱溶液的原电池(电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：氢氧化钠溶液)(1)氧化还原反应的离子方程式：Zn+2OH-=ZnO+H2↑(2)电极反应式及其意义①正极(Cu)：2H2O+2e-=H2↑+2OH-②负极(Zn)：Zn+4OH--2e-=ZnO+2H2O意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小6.5克。(3)微粒移动方向：①在外电路：电流由铜片经用电器流向锌片，电子由锌片经用电器流向铜片。②在内电路：OH-(参与溶液反应)向锌片移动遇到Zn2+发生反应产生ZnO，Na+(运载电荷)向正极移动。3、铝铜非氧化性强酸溶液的原电池(电极材料：铜和铝;电解质溶液：稀硫酸。)(1)氧化还原反应的离子方程式：2Al+6H+=2Al3++3H2↑(2)电极反应式及其意义正极(Cu)：6H++6e-=3H2↑(还原反应);负极(Al)：2Al-6e-=2Al3+(氧化反应)。意义：在标准状况下，正极每析出6.72升氢气，负极质量就减小5.4克。(3)微粒移动方向：①在外电路：电流由铜片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向铜片。②在内电路：SO(运载电荷)向铝片移动，H+(参与电极反应)向铜片移动得电子放出氢4、铜铝强碱