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1、1 14 第二节化学电源 朱俊江苏省靖江市第二中学 从容说课 前面关于原电池的学习 是了解化学能怎样转换成电能的理论性问题 而 本节教学是要进一步了解依据原电池原理开发的技术产品 化学电池 化学电池是一类应用范围广 实用性强的电源 小到手表 单放机 儿童 玩具 大到航空航天 卫星通讯 几乎无处不在 因此 学生在过去的学习和 生活中已经对许多不同类型的电池有所了解 正是基于这一点 教科书一开始 设置的 学与问 就是要学生自觉地将自己已经积累的感性知识与新课教学内容 紧密联系起来 为了帮助学生对化学电池的了解继续深入一步 在具体知识方面 教科书 概要性地介绍了电池的分类 优点以及质量优劣的判断标准
2、 并以三大类型电 池 一次电池 二次电池 燃料电池的相关知识为主线 以碱性锌锰电池 铅蓄电池和氢氧燃料电池为代表 简要介绍了电池的基本构造 工作原理 性 能和适用范围 引出了 活性物质 比能量 比功率 自放电率 记忆效应 以及 绿色 环保等概念 其他各类电池的内部构造 各类电池电极反应的过程比较复杂 不便逐一 深究 所以教学中对相关知识深度的把握应以课程标准和教科书为准 本节教学注重电化学知识与科技发展的紧密联系 教科书中提供了 锌银电 池 锂电池 微型燃料电池 等阅读资料 目的是帮助学生了解电池工业发展的 现状和前景 在教学中 我们还应密切关注能源 环保方面的时事新闻 关注 科技发展的动态
3、以适时地为教学补充相关素材 本课可采取讲授与讨论相结合的模式和分类比较的方法进行教学 1 新课引入 重在激发学生学习的兴趣 在学生活动的基础上 可配合使 用一些实物或图片的展示 加上对各类电池标志的辅助说明 或者引用一段关 于电池工业的新闻报道 都有助于引起学生对本课内容的关注和积极参与探究 活动 2 14 2 关于一次电池 二次电池和燃料电池的教学可以从不同角度展开 既可 以从学科知识的角度介绍化学电池的分类 工作原理和用途 也可以从历史的 角度介绍化学电池工业随社会 科技发展的历程和前景 同时还应注意帮助学 生理解 要使一项理论性研究成果转化成技术产品 实现其应用价值 需要 考虑许多复杂的
4、技术问题和社会问题 3 教学过程可以围绕下列问题进行 1 通过日常生活和学习 你知道哪些电池 其中有哪些属于化学电池 它 们在哪些方面得到应用 2 化学电池与其他能源相比较有哪些优点 参考教科书 3 判断电池的优劣标准主要是什么 参考教科书 4 目前化学电池主要分为哪几大类 主流产品有哪些 在性能等方面它们 各自有何特点 产生电能的基本原理是什么 设计理念 本节课与日常生活 生产实际联系得比较紧密 所以设计本节教学时 坚 持以课堂教学为主 向课前和课后延伸 课堂教学时以日常生活中常见的化学 电源入手 以化学电源的发展史为线索 通过小组合作研究碱性锌锰电池 铅 蓄电池 氢氧燃料电池等 引导学生对
5、比电池的优劣 找寻出这些电池的相同 点和不同点 共同探究化学电池的研究和发展方向 课前通过商店调查 上网 查阅资料 了解化学电源的有关信息 课后通过小组研究性学习 进一步激发 学生的求知欲 进一步加强对学生科学方法的训练和科学思维的培养 加强学 生的合作探究 培养逻辑推理 分析问题 解决问题 总结规律的能力 教学方式 本节课的教学主要采用 预习学案 为先导 通过学生自主预习 调查研 究 查阅资料 初步了解常见电池的分类 电池优劣的判断 电极方程式的书 写 课堂上采用 合作探究 的教学方法 即创设问题情境 提出问题 小组合作 探究 解决问题 小组归纳 提出新问题 的合作探究的自主学习模式 在教
6、学中 通过创设问题情境 去体验和感受知识的发生和发展过程 去体验合作 3 14 探究所带来的成功喜悦 在整个的教学过程中 同时注意培养学生的总结归纳 能力和求真务实的探索精神 课后 通过研究性学习 进一步引导学生合作探 究 综合运用所学知识 立足于社会大背景之下 以更开阔的视野从管理 技 术 环境和消费等不同角度来分析实际问题 三维目标 知识与技能 1 掌握常见化学电源的分类 2 掌握常见化学电源的电极方程式 3 会判断常见化学电源的优劣 过程与方法 1 通过常见化学电源的发展史 探究电池本质 体验科学探究的过程 2 培养小组讨论 合作探究 归纳总结的学习能力 3 通过理论学习和社会实践相结合
7、 培养解决实际问题的能力 情感态度与价值观 1 通过常见化学电源知识的学习 认识化学电源在人类生产和生活中的重 要地位 体会科学家对社会进步的推动作用 2 通过常见化学电源优劣的判断 认识环境保护在生产生活中的重要作 用 3 不断引导学生发挥主观能动性 培养严谨求实的科学态度和努力探索的 优良品质 并逐步培养其创新精神 教学重难点 教学重点 1 常见化学电源电极方程式的书写 4 14 2 常见化学电源优劣的判断方法 教学难点 1 常见化学电源电极方程式的书写 2 探究化学电源的研究和发展方向 教学准备 学生预习本节教材内容 并组成小组分别调查电池的种类 型号和有关用 途及到图书馆或网上查阅有关
8、资料了解电池的发明及电池工业的发展史 以培 养学生的自主学习能力和信息收集处理能力 教学过程设计 导入新课 原电池装置尽管能够将化学能直接转化为电能 但是能量转化效率太低 而且缺乏实用性 我们现在使用的各种化学电池都是科技人员在原电池这一理 论模型的基础之上 在不断的实践中应用各种不同的材料和技术设计出的具有 更高的能量转化效率 供能稳定可靠 电容量大 工作寿命长 使用维护方便 的各种实用电池 各种化学电池的性能也不尽相同 这些化学电源的反应原理 是什么 如何判断一种电池性能优劣 化学电源发展史和将来发展的方向是什 么 带着这些问题让我们一同步入今天的课堂 推进新课 提问 在日常生活和学习中
9、你用过哪些电池 你还知道哪些电池 你知道 电池的其他应用吗 学生答案 干电池 锂电池 蓄电池 太阳能电池等 这些电池广泛应用于 通讯 交通 文化 办公及家用电子产品 教师补充 还有燃料电池 这些电池还在高科技及军事和各生产行业也有特 殊的应用 投影 播放一组常用电池的图片 5 14 设计意图 让学生在视觉上感受一下常用电池 让学生以后对日常生活中的 常用电池引起注意 引入化学史 这些电源与我们的生活和生产息息相关 同时也成为我们生 活 生产的一个重要组成部分 事实上这些电源的发明和发现凝结着无数科学 家长期研究的结果 且常用的电池远远不止这几种 讲述 实际上电池主要分三种 前面同学们说到的干电
10、池 锂电池 蓄电 池 微型纽扣电池都是将化学能转变为电能的装置 因此都属于化学电池 而 太阳能电池是将太阳能转变为电能的装置 因此太阳能电池又是一种类型的电 池 其实还有一种原子能电池 它是将放射性同位素自然衰变时产生的热能通 过热能转换器转变为电能的装置 一 电池的分类 化学电池 将化学能转变为电能的装置 太阳能电池 将太阳能转变为电能的装置 原子能电池 将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变 为电能的装置 引入课题 有关太阳能电池和原子能电池的知识 感兴趣的同学课后可到图 书馆或网上查阅相关资料 今天我们主要研究化学电池的相关知识 二 化学电池 讲述 前面同学们提到的干电池其
11、实有两种 一种是普通锌锰电池 一种是 碱性锌锰电池 目前 我们用的干电池大多是碱性锌锰电池 投影 讲述 蓄电池种类也很多 有铅蓄电池 镉镍电池 锌银电池 锂离子电 池 聚合物锂离子蓄电池等 这里我们介绍一种铅蓄电池 它由两组栅状极板 交替排列而成 讲述 其中碱性锌锰电池和铅蓄电池的反应原理分别是 6 14 碱性锌锰电池 Zn 2MnO 2 2H 2O 2MnO OH Zn OH 2 铅蓄电池 Pb s PbO 2 s 2H 2SO 4 aq 2PbSO 4 s 2H 2O l 探究 请同学们分组探究碱性锌锰电池和铅蓄电池的正负极是什么 电极反 应是什么 发生的是氧化反应还是还原反应 小组汇报
12、碱性锌锰电池 负极 ZnZn 2OH 2e Zn OH 2 氧化反应 正极 MnO 22MnO 2 H 2O 2e 2MnO OH OH 还原反应 2 2e PbSO氧化反应 铅蓄电池 负极 PbPb SO 7 14 44 2 2e PbSO 2HO还原反应 正极 PbO 2PbO 2 4H SO 442 总结 正负极的判断方法应根据化合价升降 负极 化合价升高 失去电子 氧化反应 还原剂 正极 化合价降低 得到电子 还原反应 氧化剂 可简单地概括为六个字 负失氧 正得还 在书写电极反应时 应先写出 简单的一极 如碱性锌锰电池 先写出负极 再用总反应减去负极反应即得正 极反应 设计意图 培养学
13、生的合作探究和总结规律的能力 讨论 你能说出碱性锌锰电池和铅蓄电池的优缺点吗 分组讨论 结论 碱性锌锰电池 优点 比普通锌锰电池性能好 它的比能量和可储存时间均有提高 适用 于大电流和连续放电 是民用电池的升级换代产品之一 缺点 放电完了 就不可再用了 铅蓄电池 优点 电压稳定 使用方便 安全可靠 价格低廉 多次重复使用 缺点 比能量低 笨重 废弃电池污染环境 设计意图 培养学生的总结归纳和语言表达能力 8 14 讲述 我们把电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电后 就不能再 利用 称为一次电池 在放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生 恢复 工作能力 可多次重复使用称为二次电池 一次电
14、池除普通锌锰干电池 碱性 锌锰电池外 还有银锌纽扣电池等 二次电池有铅蓄电池 锌银蓄电池 锂离 子电池等 1 化学电池的分类 1 一次电池 2 二次电池 引入 除这些常用的电池外 还有一些电池正逐渐走进或已经走进我们的生 活 如燃料电池 3 燃料电池 投影 小型高性能燃料电池 讲述 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化 学电池 提问 燃料电池与一次电池 二次电池相比有什么不同 结论 一般化学电池的活性物质储存在电池内部 故而限制了电池的容量 而燃料电池的电极本身不包含活性物质 只是一个催化转化元件 它工作时 燃料和氧化剂连续由外部供给 在电极上不断进行反应 生成物不断地
15、被排 除 于是电池就连续不断地提供电能 提问 你知道的燃料电池有哪些 结论 氢氧燃料电池 甲醇燃料电池 肼燃料电池等 探究 下面我们就以氢氧燃料电池为例 你能正确写出燃料电池的总反应 吗 正负极分别通入什么气体 电极反应是什么 一 三两组探究酸性介质 二 四两组探究碱性介质 总结 总反应 2H 9 14 2 O 2 2H 2O 根据化合价判断 H 化合价升高 通 H 2 极为负极 O 化合价降低 通O 2 极为正极 酸性介质 负极 2H 2 4e 4H 正极 O 2 4H 4e 2H 2O 碱性介质 负极 2H 2 4e 4OH 4H 2O 正极 O 2 2H 2O 4e 4OH 10 14
16、总结 燃料电池规律 燃料作负极 助燃剂氧气为正极 电极材料一般 不参与化学反应 只起传导电子的作用 讨论 燃料电池又有什么优缺点呢 结论 燃料电池优点 能量转换率超过80 远高于普通燃烧过程 能量转换率仅 30 多 有 利于节约能源 可组合成燃料电池发电站 排放废弃物少 运行噪音低 被誉为 绿色 发电站 燃料电池缺点 输出电压较低 需串联使用 体积较大 由于要连续不断地供给反应物 排除生成物 因此 附属设备多 不方 便 讨论 从上面学习的一些电池中 你能否概括出现代生产 生活和国防中大 量使用电池的原因 总结 学生讨论后 相互补充得出结论 2 化学电池的优点 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 易于维护 可在各种环境下工作 讨论 从各种电池的性能判断电池优劣的标准是什么 3 判断电池优劣的标准 1 比能量 单位 W h kg W h L 指电池单位质量或单位体积所能输出电 能的多少 11 14 2 比功率 单位 W kg W L 指电池单位质量或单位体积所输出功率的大 小 3 电池储存时间的长短 总结 除特殊情况外
