高中化学-化学电源教学设计学情分析教材分析课后反思

第四章电化学基础第二节化学电源【教学设计】1．教学目标（1）知识与技能：①使学生了解常见电池的分类、优点及适用范围；②使学生了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、反应原理及应用。（2）过程与方法：运用氧化还原反应原理来理解各类电池的工作原理。（3）情感、态度与价值观：通过学习各类电池的实际应用感受化学给人类带来的进步和文明。通过了解废旧电池对环境的危害，树立环保意识。2．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。3．教学难点：化学电池的反应原理及电极方程式的书写。环节一：知识回顾（5min左右）【思考与交流】在图中标出原电池的正负极，外电路中电子流向，内电路中阴阳离子的转移方向;在放电过程中两种原电池中的两电极分别有什么样的现象？分别写出正负两极的电极反应及总反应负极：__________________________________正极：__________________________________电解质：稀硫酸电池反应:________________________________负极：__________________________________正极：__________________________________电解质：CuSO4溶液电池反应:________________________________【学生展示】学生将自己做的预习作业以图像形式上传至屏幕，通过共同讨论，使学生注意到书写的规范性，如在书写电极反应时，生成的氢气要加气体符号等。在知识回顾环节，学生对原电池的概念及工作原理进行复习，为下面化学电源的相关知识做铺垫。环节二：新知探究（25min左右）【思考与交流】原电池是将化学能转化为电能的装置，那么请举例说明化学电源在实际生产生活中的应用。【投影】各类电池的图片【讲解】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。【投影】普通干电池的构造【提问】请指出干电池的正极，负极及电解质【讲解】普通干电池在使用过程中，锌筒作为负极不断变薄，容易造成电解质泄漏。【交流】碱性锌锰电池的优点：电流稳定，放电容量、时间比干电池增大几倍，不会气涨或漏液。碱性锌锰干电池总的电池反应是：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2尝试写出它的负极反应和正极反应。【讲解演示书写过程】碱性锌—锰干电池：电池反应:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2(氢氧化氧锰）负极：__________________________________正极：__________________________________电解质：KOH溶液【练习】学生以上面碱性锌—锰干电池为例进行下面练习锌银钮扣电池总反应式：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag负极：______________________________________________正极：______________________________________________电解质：KOH一粒钮扣电池的电压达159V，安装在电子表里可使用两年之久。【学生交流】碱性锌锰电池，锌银钮扣电池的主要的性能、使用范围，应用前景以及缺陷等方面的知识。【过渡】一次电池虽然价格便宜，使用方便，但不能重复使用，所以二次电池比如-------铅蓄电池开始进入人们的生活。【投影】铅蓄电池的构造【讲解】铅蓄电池可放电亦可充电蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O负极：______________________________________________正极：______________________________________________【思考】铅蓄电池的电极反应是怎样的？【讲解】共同讨论下完成铅蓄电池的电极反应。举例其他的二次电池：镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……【过渡】铅蓄电池含有污染性物质，那么有没有对环境友好的电源呢？【投影】燃料电池的构造示意图。【讲解】共同讨论下完成燃料电池分别在酸性，中性，碱性电解质条件下的电极反应。【总结】书写电极反应方程式的注意事项。环节三：当堂检测在此环节中，学生用15min时间完成6道客观题，4道主观题（不同种类电池的变式训练）。经过系统自动批阅后，展示每道题目的答题情况，对于答对率较低的题目进行讲解。第四章电化学基础第二节化学电源【学情分析】学生不是空着脑袋进课堂的，他们在以往的学习过程中会形成自己的知识体系，那么在本节课学习之前，学生的知识体系是怎样的，哪些知识点对于他们来说可以纳入已有的知识体系，哪些知识点对于他们来说需要重新整合，下面进行具体的分析：学生的已有知识初中化学以燃料的燃烧为例初步学习了“化学与能源”的基础知识，对于能量守恒定律与质量守恒定律也有了初步的理解。那么将能量守恒定律与质量守恒定律运用到燃烧过程中对于学生来讲是可以接受的。另外，在高中阶段必修一的学习过程中，氧化还原反应的学习也为这节内容做了有力的铺垫。在学生的认知中，氧化还原反应是氧化反应和还原反应同时发生的，并且该类型的反应必然涉及到电子的转移。这为原电池中电流的产生起到了引导作用。在电极反应方程式的书写中，产物的确定与电解质有关。比如反应产生的Pb2+,电解质是稀硫酸溶液，那么与SO42-必然会生成PbSO4沉淀。这个问题因为学生已经学过离子反应的相关知识，只要加以引导即可。需要重新整合的知识由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。他们会想“为什么电子能够从负极流到正极，形成电流？”“电解质溶液中的导电过程是怎样的？”等这些问题。而这些问题，我们可以通过水流与电流的对比引导学生进行思考:水流能够自发的从高处流向低处，是因为势能差导致的，而电子的自发过程则是电势差的缘故。经过具体实例的对比分析，动手做家庭电池等途径，学生接纳这一事实，并将这些问题整合到已有的知识体系中从而完成本节课的学习。第四章电化学基础第二节化学电源【效果分析】客观题分析：当堂检测中第1题选择B选项的38人，C选项3人，正确率92%第2题选择A选项的2人，B选项36人，C选项3人,正确率87.8%第3题选择B选项的41人,正确率100%第4题选择A选项的1人，B选项39人，D选项1人,正确率95%第5题选择AC选项的1人，AD选项33人，BD选项1人,正确率33%第6题选择B选项的1人，C选项1人，D选项38人,正确率95%主观题分析：大部分学生对于一些常见的新型电池，通过判断能够写出正确的电极反应方程式。但仍有少部分学生存在忽略电解质的酸碱性等情况，需要在指导下写出正确的产物及规范的电极反应方程式。第四章电化学基础第二节化学电源【教材分析】一、本章的知识结构：二、本章的地位和作用：（1）第四章电化学基础是高中化学基本理论知识体系中的一个重要内容，也是学生所学高中知识的难点之一。有关电化学知识考点是高考考查的必考点、热点。（2）本章在必修2教材“化学能与电能”内容的基础上进一步拓宽和加深，并对氧化还原反应、离子反应等知识进行巩固和强化。其中涉及的“化学能与电能的相互转化”是选修4第一章“化学反应与能量”学习的延续。三、本节的地位和作用：（1）本节内容---化学电源是对碱性锌锰干电池（一次电池）、铅蓄电池（二次电池）、燃料电池的结构及电极反应做出详细的分析，是原电池在实际中的具体应用。这不仅使得学生能够体会到电化学知识与生产、生活、国防等领域的密切联系，还可以进一步巩固原电池的反应原理。（2）通过本节的学习，学生对原电池的工作原理有了更深入的理解。在接下来电解池的学习过程中，学生自然而然的将电解池与原电池相联系，并分析两者的区别与联系。因此化学电源的内容在整个章节中起到承上启下的作用。第四章电化学基础第二节化学电源【评测练习】客观题部分：1.随着人们生活质量的不断提高，废电池必须集中处理的问题被提到议事日程，首要原因是（）A.利用电池外壳的金属材料B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D.回收其中石墨电极2.下列关于化学电源的叙述错误的是（）A.普通锌锰干电池中碳棒为正极B.铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极板是负极板C.氢氧燃料电池的正极是通入氧气的那一极D.碱性锌锰干电池的能量和储存时间比普通锌锰干电池高3．下列说法不正确的是（）A.原电池中，负极上发生的反应是氧化反应B.原电池中，电流从负极流向正极C.铜锌原电池中放电时，溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动D.碱性锰锌电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池4.汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时的电池反应如下：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4↓+2H2O，根据此反应判断下列叙述中正确的是（）A.PbO2是电池的负极B.负极的电极反应式为：Pb+SO42-–2e–=PbSO4↓C.PbO2得电子，被氧化D.电池放电时，溶液酸性增强5．燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能．氢氧燃料电池的基本反应是：X极：O2(g)＋H2O(l)＋2e－＝＝2OH－Y极：H2(g)＋2OH－--2e－＝＝2H2O(l)下列判断正确的是（）A．X是正极B．Y是正极C．Y极发生还原反应D．Y极发生氧化反应6.Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。有关该电池的说法正确的是()A．Mg为电池的正极B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－C．不能被KCl溶液激活D．可用于海上应急照明供电主观题部分：7.燃料电池是一种新型的无污染、无噪音、高效率的汽车动力和发电设备，试解答下列问题：宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电极反应为：2H2－4e－+4OH－=4H2O，O2+2H2O+4e－=4OH－，正极发生的是___________反应（填氧化或还原），总反应方程式是：___________8.有人设计以铂和锌为电极材料，埋入人体内作某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的O2、H2O进行工作，两极反应式为：正极材料是________电极反应是________________，负极材料是________，电极反应是________________。9.（1）在氢氧燃料电池中:若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应。（2）将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为____，这一极的电极反应为__________________；通入氧气的一极为_______，电极反应为__________________________________，总反应为___________________。10．海水电池 1991年，我国首创以铝─空气─海水电池为能源的新型电池，用作海水标志灯已研制成功。该电池以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，其能量比干电池高20─50倍。负极材料是铝，正极材料可以用石墨。电极反应式为：负极反应：______________________，正极反应：____________________________ 电池总反应式为：______________________________________第四章电化学基础第二节化学电源【课后反思】1．第一个环节的目的是回顾原电池的定义及工作原理。在平板系统的上课模式下，学生可以把自己做的情况以图片的形式拍照上传。在课上用5分钟左右的时间分析做题情况，分析效率大幅度提高。省去了将学案收上来再批改的过程。2.第二个环节主要目的是引导学生学习电极反应方程式的书写。一开始学生并不知道怎样书写电极反应，这就需要先由老师示范。因为上课所用平板与大屏幕是同步的，可以边讲边在平板上书写。平板的这个功能其实是将多媒体的PPT与传统的板书相结合。接下来是学生自己练习书写过程，写完后拍照上传。学生通过小组讨论后，确定规范的书写形式。如果在上课模式下“仅退出上课界面”还可以将刚才上传的图像发还给学生本人，学生用自己的平板