化学电源教学导案

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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。 让学生了解几种常见的化学电源在社会生产中的应用；

本课时主要是

通过碱性锌锰电池、 蓄电池和燃料电

增强

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， 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、 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， 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。

组成原电池的条件。 由于学生之前没有电

增强

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 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、 材料，视频展示、课堂讨论交流以及联系前面所学知识，

是教学重点，化学电池的 二次电池、燃料电池的

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。

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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

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【创设情境】学生 交流设想没有电 【视频展示】电 池的历史和伏打 电提问】如果你 是伏打，你想如 何视频展示池进碱 性锌锰电池的构

点？

0【学生交流】电

1

【学生思考】电 池的反应原理 【学生讨论归 纳】讲液体电解 质转变成便于携交 带勺固碱性锌锰电 池

优视频展示陷等铅 方电池的构造； 铅蓄电池学yt生勺讨 论】原理池的优 点提缺问题方面上 述各种电池的共 【视频导出】氢I 氧料电池，分析 其提出问题】:|( 燃料电池 优缺

哪些

归纳小

学反应原论归 纳】碱性锌锰电 池学优分析及缺铅 蓄电池、电池的反 应原理

学

纳】铅蓄电池电

池学生点以及缺上 述各种电池的共 同缺生分析】燃 料电

池电池

的反 应原理交流】： 燃料电池有哪些

五、促进观念建构的教学过程

教学环节 复习原电池相 关知识 教学活动 ［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。 学生活动 【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 = Zn 2+ 设计意图 从复习所学 知识，弓1出原 电池在生活 中的应用，激 发学生的学 习兴趣。 正极（Cu）: 2H+ +2e = H2 总反应：Zn + 2H + = Zn 2+ + 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 另培养学生 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 电导入碱性锌锰电池 池，引导学 生分【视频展示】 【学生讨论交流】 电极反应： 负极：Zn(s)+ 20H-(aq) -2e- = Zn(O H)2(S) 正极：2Mn02(s) + 2HzO(l) + 2e-=2M nOO H(s) + 2OH' (aq) 总反应：Zn (s)+ 2Mn O2(s)+ 2H2O(l)=2M nO OH(s)+ 【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，是培养学生应 用知识解决 实际问题 析、讨论 其反应碱性锌锰电池的构造 原理 【提问】 碱性锌锰电池的反应原理 分析讨论碱性 锌锰电池优缺 占 八、、 【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。 理解事物都 具有两面性， 培养学生合 作探究的能 力 民用电池的升级 换代产品。 7

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)+ SQ4H+ (aq)+ 2- - 2-- 进一步培养 学生应用知 识研(aq) - 2e究实际 问题能=PbSQ(s) 正极：PbO2(s) + 力 SO4 (aq)+ 2e = PbS04(s) + 2出0(1) 总反应：Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SQ(aq)= 2PbSQ(s) + 2出0(1) 电极反应：(充电时)不能 自发进行 阴 极： - 2- PbSC4(s)+ 2e = Pb(s)+ SQ (aq) 阳极：PbSQ(s) + 2H2O(l)- 2e = PbO2(s) + 4H (aq)+ SQ (aq) 总反应：2PbSQ(s) + 学生进一步分 析2H2O(l)= Pb(s)+ PbO2(s)+ 【要求学生讨论】蓄电池在应 用【汇报总结】优点：电压 稳培养学生的 语定，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 - + 2- 讨论蓄电池 的优中存在的优缺点。 缺点 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i号干电池会使i m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： 培养学生的 环保意识 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 8

质，都会造成环境污染 引入燃料电 池，【视频导出】 酸性介质电极反应： 负极：2H - 4e = 4H正极：O + 4H + 4e= 2H2O 总反应：2H2 + 02 = 2H2O 碱性介质的电极反应： 负极：2H +40H - 4e = 2 +--+ 学生会书写 不同条件下 氢气燃料电 池的电极反 应 引导学生 分析、燃料电池，展示氢氧料电池， 讨论其 反应原理 分析其反应原理 4H 0 2 正极：0 + 2H 0 + 4e = 2 2 40H 总反应：2H2 + 02 = 2H20 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 【学生讨论】 引导学生探讨 电电池优劣的判断标准什么？ 你设想池优劣的判 断标未来的电池应该具有那 些特点？ 准以及对 未来的力 电池的 设想。 培养学生的 语言表达能 力和归纳能 力 【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 = Zn 2+ 正极（Cu） : 2H+ +2e = 总反应：Zn + 2H + = Zn 2+ + 二、 碱性锌锰电池

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电极反应：

负极：Zn(s)+ 20H-(aq) -2e - = Zn(OH) 2(S)

正极：2Mn0(s) + 2H 20(1) + 2e -=2MnOOH(s) + 20H(aq) 总反应：Zn(s)+ 2Mn0 2(s)+ 2H 2O(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

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负极：Pb(s)+ SO 4 (aq) - 2e = PbSO(s)

正极：PbO(s) + 4H (aq)+ SO 4-(aq)+ 2e - = PbSO4(s) + 2H 2。(1) 总反应：Pb(s)+ PbO 2(s)+ 2H

2

SQ(aq)= 2PbSO 4(s) + 2H 2。(1) 电极反应：(充电时)不能自发进行

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阴极：PbSO(s)+ 2e - = Pb(s)+ SO 4-(aq)

阳极：PbSO(s) + 2H 2O(l) - 2e - = PbO 2(s) + 4H (aq)+ SO 4-(aq) 总反应：2PbSO(s) + 2H 2O(l)= Pb(s)+ PbO 2(s)+ 2H 2SQ(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： O + 4H+ + 4e- = 2H2O 总反应：2H2 + O2 = 2H2O 2、 碱性介质的电极反应：

负极：2H +4OH - 4e = 4H O

2 2

正极：O + 2H O + 4e = 4OH

2 2

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？

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3、 你如何判断电池的优劣？

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二、几种典型电池 1. 碱性锌一锰干电池： 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： 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：

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： ______________________________________________________________________

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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电源有更深层次的了解。

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