2024-2025学年新教材高中化学 第2章 化学键 化学反应规律 第2节 化学反应与能量转化 微专题五 原电池工作原理及应用中的三大热点教案 鲁科版必修第二册

2024-2025学年新教材高中化学第2章化学键化学反应规律第2节化学反应与能量转化微专题五原电池工作原理及应用中的三大热点教案鲁科版必修第二册主备人备课成员教学内容2024-2025学年新教材高中化学第2章化学键化学反应规律第2节化学反应与能量转化，微专题五“原电池工作原理及应用中的三大热点”教案，鲁科版必修第二册。本节课将深入探讨以下内容：

1.原电池的工作原理，包括电极反应、电解质的作用以及电子在闭合回路中的流动。

2.原电池的能量转化过程，分析化学能如何转化为电能，并探讨能量转化效率。

3.原电池应用中的三大热点问题：

a.一次电池和二次电池的构造及区别；

b.燃料电池的原理、类型及在新能源汽车中的应用；

c.锂离子电池的工作原理、特点及其在移动通讯、电动汽车等领域的应用。核心素养目标本节课旨在培养学生以下核心素养：

1.理解化学键与化学反应规律，提高学生的化学科学素养，使其能够从微观角度认识物质变化。

2.掌握原电池工作原理，培养能量转化与守恒观念，提高学生解决实际问题的能力。

3.通过对一次电池、二次电池、燃料电池及锂离子电池的学习，培养学生对化学与生活、社会、技术密切联系的认识，增强其社会责任感和创新意识。

4.培养学生实验操作、观察与分析能力，提高科学探究素养，为终身学习打下坚实基础。教学难点与重点1.教学重点

-原电池工作原理的电子流动过程，包括电极反应、电解质的作用及闭合回路的概念。

-化学能到电能转化的本质及其能量转化效率的影响因素。

-不同类型电池（一次电池、二次电池、燃料电池、锂离子电池）的构造、原理及其应用场景。

2.教学难点

-原电池中电极反应的化学方程式书写，特别是氧化还原反应在电池中的体现。

-能量转化效率的计算和理解，以及如何从实际应用角度分析电池性能。

-锂离子电池的嵌脱锂机制及其在充放电过程中的变化，理解其高能量密度和循环稳定性的原因。

-学生对于燃料电池中电化学催化作用的理解，以及燃料电池在实际应用中遇到的技术挑战。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源准备1.教材：确保每位学生都提前准备好鲁科版必修第二册教材，翻至第2章第2节微专题五内容。

2.辅助材料：准备原电池工作原理动态图、不同类型电池结构及应用场景的图片、能量转化效率图表等相关多媒体资源。

3.实验器材：准备一次电池、二次电池、燃料电池及锂离子电池的实物或模型，及相关实验操作所需的安全器材。

4.教室布置：设置实验操作区，配备实验桌和必要的实验器材；划分小组讨论区域，便于学生合作交流。同时，确保教室多媒体设备正常运行，以便展示辅助教学材料。教学过程第一环节：导入新课

同学们，上节课我们学习了化学反应与能量转化的基础知识，今天我们将进一步探讨原电池的工作原理及其应用。在这个过程中，我们会重点关注原电池的三大热点问题。现在，请大家一起翻开教材第2章第2节微专题五，跟随我一起探索原电池的奥秘。

第二环节：原电池工作原理

1.通过多媒体展示原电池工作原理动态图，引导学生观察并思考以下问题：

a.电子是如何在原电池中流动的？

b.电极反应是什么？

c.电解质在原电池中起到什么作用？

2.学生回答问题，教师点评并总结：

a.电子从负极流向正极；

b.电极反应包括氧化反应和还原反应；

c.电解质起到传递离子、维持电中性作用。

第三环节：原电池能量转化

1.讲解化学能到电能转化的本质，引导学生了解能量转化效率的影响因素。

2.举例说明：

a.一次电池和二次电池的能量转化效率；

b.燃料电池在新能源汽车中的应用及其优势；

c.锂离子电池在移动通讯、电动汽车等领域的应用及其高能量密度和循环稳定性的原因。

第四环节：实验探究

1.分组进行实验操作，观察一次电池、二次电池、燃料电池及锂离子电池的构造和原理。

2.学生通过实验，深入了解不同类型电池的特点，培养实验操作、观察与分析能力。

3.教师巡回指导，解答学生疑问。

第五环节：小组讨论

1.教师提出问题，引导学生分组讨论：

a.一次电池和二次电池在实际应用中有何区别？

b.燃料电池在新能源汽车中有何优势？

c.锂离子电池在移动通讯、电动汽车等领域中的应用前景。

2.各组汇报讨论成果，教师点评并总结。

第六环节：总结与拓展

1.教师带领学生总结本节课所学内容，巩固重点知识。

2.提问环节，检查学生对知识点的掌握情况。

3.拓展思考：

a.除了我们今天学习的电池，还有哪些新型电池正在研发中？

b.电池技术在未来的发展趋势是什么？

第七环节：课后作业

1.完成教材第2章第2节微专题五的课后习题。

2.撰写一篇关于电池技术发展的简短报告，分享自己了解的新型电池及其应用前景。知识点梳理1.原电池的工作原理

-电子流动：从负极流向正极。

-电极反应：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。

-电解质：提供离子，维持电池内电中性，允许离子移动形成闭合回路。

2.原电池的能量转化

-化学能转化为电能的过程。

-能量转化效率：电池输出电能与存储化学能的比值。

-影响能量转化效率的因素：电池材料、设计、使用条件等。

3.一次电池和二次电池

-一次电池：放电后不能充电重复使用，如干电池、锌锰电池。

-二次电池：放电后可通过充电恢复电量，如铅酸电池、锂离子电池。

-构造和原理：活性物质、电解质、隔膜等。

4.燃料电池

-原理：通过氢气与氧气在电化学催化下直接反应产生电能。

-类型：质子交换膜燃料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）等。

-应用：新能源汽车、便携式电源等。

5.锂离子电池

-工作原理：通过锂离子在正负极之间嵌入和脱嵌实现充放电。

-特点：高能量密度、轻便、循环寿命长。

-应用：移动通讯、电动汽车、储能设备等。

6.电池性能评价

-容量：电池存储电能的能力，通常以毫安时（mAh）表示。

-循环寿命：电池可以重复充放电的次数。

-充放电速率：电池在单位时间内充放电的能力。

-自放电率：电池在储存过程中自然损耗的速度。

7.电池安全性

-过充、过放、短路等安全问题。

-电池管理系统（BMS）的作用：监控电池状态，防止过充过放，确保使用安全。

8.电池技术发展趋势

-新型电池材料的研究：如硅基负极材料、固态电解质等。

-电池结构的优化：如软包电池、圆柱电池等。

-电池管理系统的发展：提高电池性能，延长使用寿命，确保使用安全。教学反思在上完这节关于原电池工作原理及应用的课程后，我对整个教学过程进行了深入的反思。首先，我觉得在导入新课的部分，通过多媒体展示原电池工作原理的动态图，激发了学生的兴趣，使他们更快地进入了学习状态。但在讲解过程中，我发现有些学生对电子流动、电极反应等概念的理解还不够透彻，这提示我在今后的教学中需要更加注意这些难点的讲解，尽量用更直观、生动的方式帮助学生理解。

在实验探究环节，学生们分组进行实验操作，积极性很高，但也暴露出一些问题。例如，部分学生在操作过程中对实验器材的使用不够熟练，安全意识有待加强。因此，我意识到在实验前的安全教育和操作指导非常重要，今后需要在这方面多下功夫。

在小组讨论环节，学生们针对电池类型及其应用进行了深入的探讨，这有助于他们巩固所学知识，并提高解决问题的能力。但同时，我也发现有些学生在讨论过程中过于依赖教材，缺乏独立思考。针对这一问题，我打算在今后的教学中鼓励学生多进行课外阅读，拓展知识面，提高自己的思考能力。

在知识点梳理环节，我对教材内容进行了全面的回顾，发现有些学生在这一过程中对燃料电池和锂离子电池的原理及应用掌握得不够牢固。因此，我计划在课后通过布置相关作业和开展小组研究活动，帮助学生巩固这些知识点。

此外，我还注意到，在整个教学过程中，学生的参与度有待提高。为了激发学生的学习兴趣，我将在今后的教学中尝试采用更多互动性强的教学方法，如角色扮演、情景模拟等，让学生在轻松愉快的氛围中学习。课后作业为了巩固本节课关于原电池工作原理及应用的知识点，特布置以下课后作业：

1.解释一次电池和二次电池的区别，并分别举例说明。

答案：

一次电池：放电后不能充电重复使用，如干电池、锌锰电池。

二次电池：放电后可通过充电恢复电量，如铅酸电池、锂离子电池。

2.描述燃料电池的工作原理，并说明其在新能源汽车中的应用优势。

答案：

燃料电池通过氢气与氧气在电化学催化下直接反应产生电能。

应用优势：高能量转化效率、无污染排放、续航里程长。

3.请简述锂离子电池的工作原理及特点。

答案：

锂离子电池通过锂离子在正负极之间嵌入和脱嵌实现充放电。

特点：高能量密度、轻便、循环寿命长。

4.分析以下电池反应方程式，指出氧化反应和还原反应：

Zn+Cu2+→Zn2++Cu

答案：

氧化反应：Zn→Zn2++2e-

还原反应：Cu2++2e-→Cu

5.请列举至少三种影响电池能量转化效率的因素，并简要说明。

答案：

1.电池材料：不同的活性物质和电解质材料影响电池的能量转化效率。

2.设计：电池结构设计影响其内阻、热量管理等，进而影响能量转化效率。

3.使用条件：充放电速率、温度、湿度等使用条件也会影响电池的能量转化效率。课堂1.课堂评价

-在课堂教学中，我通过提问、观察和小组讨论等方式，了解学生对原电池工作原理及应用知识点的掌握情况。

-针对学生对电子流动、电极反应等概念理解不透彻的问题，我在课堂上进行了及时的解答和辅导，帮助学生克服难点。

-观察学生在实验探究环节的操作过程，评价