揭开电池的神秘面纱教学设计(1)

1、揭开电池的神秘面纱教学目标目标与素养1、掌握简单原电池的构成条件，培养证据推理与模型认知的化学核心素养2、掌握原电池中电子的转移方向、电流的方向、溶液中阴阳离子的运动方向，培养宏观 辨识与微观探析的化学核心素养3、通过介绍2019年诺贝尔化学奖获得者对锂离子电池的研究过程，培养科学探究与创新 意识的化学核心素养4、通过讨论现在锂离子电池的优点和缺点，以及电动汽车的应用前景，激发学生研发新 型电池的兴趣，培养科学态度与社会责任的化学核心素养情感与问题1、通过对铜-锌-稀硫酸原电池的分组实验探究，培养小组交流、合作意识过程与方法1、通过对铜-锌-稀硫酸原电池的分组实验探究，使学生掌握铜-锌-稀硫酸

2、原电池的特点， 培养学生的实验观察能力和动手实验的能力2、通过改变电极材料、电解液等方法，探究原电池的构成条件，培养学生科学探究的方 法。重点和难点重点1、简单原电池的构成条件2、简单原电池的原理3、简单原电池电极反应式的书写难点1、简单原电池电极反应式的书写教学设计【引入】：意大利医生和动物学家伽伐尼做青蛙解剖实验时发现：蛙腿放在玻璃板上，用两 把叉子，一个叉尖是铜的，另一个叉尖是铁的，去碰蛙腿的神经和肌肉，碰一下，蛙腿就收 缩一次。伽伐尼认为：动物本身内部存在着“动物电”，只有用一种以上的金属与之接触， 这种“动物电”才会激发出来，伽伐尼观点：“动物电而伏打认为：只要是不同的金属接 触就会

3、产生微弱的电流，蛙腿的动是这种电流刺激的结果，而不是它自身带电，伏打的观点:“化学电”。【学生思考与讨论1】：设计实验证明蛙腿收缩是因为“动物电”还是“化学电”？ 【学生回答】：将蛙腿改成氯化钠溶液和稀硫酸溶液，用电流计检验是否存在电流？ 【教师演示实验】：211-。1-岫（：1溶液和211-。1-稀压50：,用电流检验是否会产生电流 【结论】：蛙腿收缩，应该是“化学电”，是由两种不同的金属和电解质溶液共同产生的 【讲解】：1800年3月，伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸片叠成电堆，这可以称得上是 世界上第一个电池。只要把电堆的两端（极）用金属导线连接起来，便可获得持续的电流。此外：伏打还把锌

4、片和铜片放在盛有盐水或稀酸的杯中，放多个这样的小杯子串联起来，也 组成了电池。【学生分组实验】任务一：将锌片和铜片分别插入稀硫酸的烧杯中，观察现象。任务二：用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。任务三：用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。【学生回答】任务一的实验现象：锌片上有气泡产生，铜片上无气泡任务二的实验现象：锌片和铜片上都有气泡产生任务三的实验现象：电流计指针发生了偏转【教师讲解】：当插入稀硫酸的锌片和铜片用导线连接时，由于锌比铜活泼，与硫酸作用容 易失去电子，被氧化成锌离子而进入溶液。锌片：Zn-2/二Zn一（氧化反应）：电子由锌片通 过导线流

5、向铜片，溶液中的氢离子从铜片获得电子，被还原成氢原子，氢原子结合成氢气分 子从铜片上放出。铜片：2H（还原反应）失去2e一发生氧化反应IIZn + 2H+ =Zn2+ + H2TIT得到2片发生还原反应把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行，再以适当的方式连接起来，就可以获得电流. 【结论】：把化学能转化为电能的装置叫做原电池【实验探究】：构成简单原电池的条件下列装置能否构成原电池？端马Cu0一日墨百鬓Aj石堂口稀硫酸fl稀破破稀破破_ 稀顼醵A/ A 1Zn竺口伽Zn k y Cu酒相ZnSO湍液 CuSO”溶液【结论工简单原电池的构成条件（1）两种不同的金属（或一种金属与石墨）作电极（2

6、）插入电解质溶液里（3）形成闭合回路（4）发生自发进行的氧化还原反应【学生思考与讨论2】：从原电池构成的条件看，为什么蛙腿会收缩?一体液（含。CI）去皮的 新巽蛀魁铁根【学生回答1、铁棍做负极2、铜钩做正极3、体液中的NaCl溶液做电解质溶液 4、形成了闭合回路5、溶解在溶液中的氧气做氧化剂得到电子【趣味实验工水果电池【学生思考与讨论3】如果你设评电池，你认为用什么元素做负极更好？为什么？【学生回答】：锂，因为锂是金属中相对原子质量最小的元素，单位质量的锂提供的电子多 氢，因为氢是所有元素中相对原子质量最小的，单位质量的氢提供的电子多 【教师介绍】：瑞典皇家科学院将2019年诺贝尔化学奖授予以

7、下三位科学家，以表彰他们在 锂离子电池的发展方面作出的贡献0约翰古迪纳夫斯坦利惠廷厄姆吉野彰锂离子电池的三大应用：消费电池：运用于手机、笔记本电脑等电子产品动力电池：运用于电动汽车储能电池：运用于储能电站【图片展示】介绍特斯拉汽车中的锂离子电池共7104行电池，重900公斤左右【学生思考与讨论4】你认为现在的锂离子电池完美吗？ 你认为现在的锂离子电池有什么缺点？【学生回答】：不够安全、充电时间太长、储存的电量还不够多、价格比较贵等【教师介绍】：特斯拉汽车采用的三元锂电池（银钻锈酸锂）只要温度超过200,就有可能 引发热失控，之后就是整个电池组燃爆，对汽车热管理系统要求很高。比亚迪生产的刀片电

8、池（磷酸铁锂电池），超过600才有可能引发热失控，热稳定性好，磷酸铁锂电池缺点是 怕冷，冬季续航衰减严重【学生思考与讨论5】：你心目中完美的电池是怎么样的？【学生回答】：1、安全2、体枳小、质量小，电池容量大3、使用时间长4、充电快5、不会产生污染，原 材料来源广泛6、价格低等【教师】：电池对我们生活非常重要，但是现在的电池并不完美，所以我们就需要加强电池 研究。职业链接：电池研发工程师【教师】：职业：新型电池的研发工程师本科大学专业：化学工程与工艺专业大学本科阶段主要的专业课程：无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、生物化学、 化工原理、化工过程综合与分析、化工设备机械基础、化工热力学、反

9、应工程、传递过程、 分离工程等。如果要报考电化学方面的研究生，这些学校相关研究实力很强：哈尔滨工业大学、厦门大 学、武汉大学、中南大学、天津大学、中国科学院大连化学物理研究所等【教师】：如果要读化学工程与工艺专业，高中需要选考什么科目呢？浙江大学：理科试验班（生命、环境、化学与地学）物理，化学（2门科目考生均需选考方可报考）浙江工业大学：化工与制药类（包括化学工程与工艺）物理，化学（2门科目考生选考其中一门即可报考）厦门大学：化学工程与工艺物理，化学（2门科目考生均需选考方可报考）华东理工大学：化工与制药类（包括化学工程与工艺）物理，化学（2门科目考生选考其中一门即可报考）北京化工大学：化学工

10、程与工艺物理，化学（2门科目考生均需选考方可报考）天津大学：化工与制药类（包括化学工程与工艺）物理,化学,生物（3门科目考生选考其中一门即可报考中南大学：化工与制药类（包括化学工程与工艺）物理，化学（2门科目考生选考其中一门即可报考）国内高校化学专业排名排名学校名称专业等级（教育部学科评估）1天津大学A+2清华大学A+3华东理工大学A+4浙江大学A+5大连理工大学A+6北京化工大学A+7中国科学院大连化学物理研究所A+8华南理工大学A+9南京工业大学A+10北京理工大学A+11湖南大学A+12南京理工大学A+13四川大学A+14中南大学A15哈尔滨工业大学A16厦门大学A17浙江工业大学A【知识拓展】：氢能源汽车当今世界上“动力电池”的两大方案：1、锂离子电池（中国、美国），比亚迪的刀片电池和华为的石墨烯电池，本质上也是离子 电池2、氢能源电池（日本）英国首相约翰逊2020年11月18日宣布一项涵盖10个方面的“绿色工业革命”计戈九 其中包括在2030年前实现停止销售新生产的汽油和柴油车的目标。从全球汽车产业发展看, 汽车新能源化是大势所趋，电池技术是电动汽车大力推广和发展的最大门槛。如果同学们能 在电池研发上取得突破性进展，就能为国家和社会做出巨大的贡献，你自己也会获得非常丰 厚的回报！