4.1.3绿色清洁氢能源 教学设计 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第三课时 绿色清洁氢能源 一、课标呈现 内容要求：认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用，了解常见化学 电源的工作原理。 学业要求：能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。 依据化学变化中能量转化的原理，提出利用化学变化实现能量储存和释放的实 用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响 二、教材分析 在必修课程中学生已经了解，将锌片、铜片置于稀硫酸中并以导线连接起来 可以组成原电池，这为本节教学奠定了基础。但是，对于大多数学生来说，双液 电池在装置和工作原理方面都比单液更加复杂，这会导致一些学生产生困惑。为 此，本节基于真实情境引发问题，设计实验进行探究解决问题，引导学生逐步认 识和理解原电池的工作原理，助力原电池思维模型的建构与应用。通过对常见化 学电源的结构及工作原理的剖析，能够从物质变化与能量变化的视角认识化学电 源。传统的化学电源的活性物质储存在电池内部，限制了电池的容量，废旧电池 的处理也是一个问题，什么才是“理想电源 ”？依据能量的转化与守恒的原理， 燃料电池是一种连续地将化学燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电 源，不仅有利于减少碳排放，氢氧燃料电池不仅能量转化率高还对环境无污染， 发展前景广阔。通过对氢氧燃料电池化学方应原理的分析，深化对化学电源构成 的四要素的认识，并能用化学语言表征电池与电极所发生的反应，逐步培养学生 运用原电池思维模型分析、解决问题的能力。 三、学情分析 通过必修教学内容的学习，学生已经具备一定的电化学基础知识、实验观察 与探究和分析问题与解决问题的能力但，为学习化学电源做了思想上和能力上的 准备。利用原电池的思维模型来分析与解构具体的化学电源，但学生思维的转换 与知识迁移能力和发散思维能力等方面有待培养和提高。因此本节课需要重点引 导学生从物质与能量转化的视角，观察、分析化学电源内部各物质的性状，与构 成原电池的四要素进行一一对应，分析化学电源电源与电极所发生的反应，用化 学符号进行表征。本节课的教学要充分利用学生的好奇心和求知欲，设计层层实 验和问题情境，使学生在自主实验、积极思考和相互讨论中自己发现问题、分析 问题和解决问题，发展学生对原电池的思维模型的认识。 四、教学目标 1.通过分析对比一次电池和二次电池的优劣，依据原电池的思维模型为探寻 大容量可持续的燃料电池的设计提供认识思路。通过氢氧燃料电池驱动小风扇实 验的观察，从微观的视角分析氢氧燃料电池的工作原理，并用化学符号表征氢氧 燃料电池的电池反应及电极反应。 2.通过设计氢氧燃料电池驱动小汽车的探究活动，能够从物质变化与能量变 化的视角，分析化学电源内部各物质的性状，与构成原电池的四要素进行一一对 应关系；能应用原电池思维模型发现问题、发现和提出有价值的问题，能设计方 案解决问题，学会运用模型解释化学现象，体现了科学探究与实验创新。 3.通过实验探究、小组讨论、实验验证、实验汇报等活动，能够深化对燃料 电池原理的理解，能从物质守恒与能量守恒的视角认识化学电源所发生的物质变 化与能量变化间的关系，发展变化观念与守恒思想。 4.通过探寻化学电源的发展历史，感受化学学科在促进人类发展和解决环境 问题中的价值，体现科学精神与社会责任。 五、教学重难点 重点： （1）利用原电池的思维模型，认识氢氧燃料电池的工作原理，能用“宏观- 微观-符号”三重表征燃料电池的反应。 （2）认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用 难点：利用原电池的思维模型，认识氢氧燃料电池的工作原理，能用“宏观- 微观-符号”三重表征燃料电池的反应。 ( 问题线 ) ( 素养线 ) ( 知识线 ) ( 活动线 ) ( 知识 1 燃 料 电 池 的 工 作 原 理 ) ( 活动 1 借 助 原 电 池 的 工 作 原 理 设 计 寻找途径 ) ( 问题一 如 何 寻 找 绿 色 环 保 大 容 量 电 池 ) ( 情境一 一次、二次 电池缺点 ) ( 素养 2 证据推理 科 学 探 究 观 ) ( 知识 2 认 识 从 理 论 到 实 践 的可行性 ) ( 问题二 燃 料 小 汽 车的制作， 为 什 么 跑 的很慢呢 ) ( 情境二 燃料电池工 作原理应用 ) ( 问题三 如 何 解 决 以 上 燃 料 电池问题 ) ( 知识 3 不同介质 燃 料 电 池 的 工 作 原 理