1.2化学能转化位电能——电池 教学设计 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

选择性必修一第 一章第二节 化学能转化为电能-- 电池 一 、课标呈现 1． 内容标准 进一步了解原电池原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 2．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；能列举说明化学 在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。 二 、教学内容分析 1 . 内容分析 本节课是基于原电池的工作原理和化学电源的知识应用课 。本节课的核心即从冬奥 氢燃料汽车引出绿色电池， 再进阶到设计氢氧燃料电池并实验， 最后优化条件设计高效 的氢氧燃料电池。 2 ． 素养呈现 能基于原电池装置的认知模型分析陌生的化学电池，通过实验数据来引导学生进行优化 , 最后再利用原理解释生活中的现象，从而发展 学生“证据推理与模型 ”、“科学探究与 创新意识 ”、“科学态度与社会责任 ”等化学学科核心素养和关键能力。 三 、学情分析 1.知识层面： 已经掌握原电池工作原理，抓住氧化还原反应是原电池的本质，但仍处 于理论的初步学习， 尚未学会应用模型。 2.能力层面：能够初步提出问题，处理简单问题，但是思维的严谨性存在不足。 3.心理层面：探究欲望强烈，充满学习自信，但整合信息，多角度分析问题的能力存 在不足。 四 、教学目标 1. 能根据原电池原理设计氢氧燃料电池。 2. 能根据实验现象优化氢氧燃料电池。 3. 能分析不同介质中正负极方程式。 五 、教学方法 实验法、讨论法、探究法等。 六、 实验用品 铅笔芯、铅笔盒、直流电源、导线和电流表、0.1mol/L 硫酸钾溶液、0.1mol/L 氢氧化 钾溶液、0.1mol/L 硫酸溶液、质子交换膜、铂电极、数字传感器等。 七 、教学重点 、难点 重点 ： 优化氢氧燃料电池和工作原理。 难点 ： 氢氧燃料电池电极方程式的书写。 八、教学流程 九、教学过程 环节 一 模型认知 初探燃料电池 【情境】播放氢燃料电池汽车承载冬奥期间交通运行，为运动员、工作人员提供接送服 务和其所具有的优越性能---- 引出氢氧燃料电池。 【过渡】 请同学们利用前两节课所学的知识，能不能设计出氢氧燃料电池？ 【活动 1-1】学生小组讨论设计氢氧燃料电池。 【回答 1- 1】负极反应物：H2 正极反应物： O2 【问题 1-2】那如何选择离子导体？ 【回答 1-2】小组代表利用类比猜测离子导体是：KOH ,类比第二节课学习过一次电池。 【问题 1-3】氢气与氧气反应需要反应场所，而且这个场所不能参与反应， 电极材料应 该选择稳定的、惰性的。 【回答 1-3】石墨。 设计意图 ： 以冬奥“绿色身影 ”引出氢氧燃料电池，激发学生学习兴趣，让学生感受化学知 识来自于生活。学生亲身参与设计氢氧燃料电池，加深学生对原电池知识的巩固和运用，培 养学生运用原电池模型的能力。 环节二 ： 实验探究 优化燃料电池 【情境】设计出氢氧燃料电池，那能不能产生电流呢？下面我们通过实验进行验证。 【展示】 自制氢氧燃料电池实验 【过渡】请同学们仔细观察电流曲线，有何问题呢？ 【问题 2-1】电流很小，不利于实际生产生活的使用，那从哪些方面进行优化呢？ 【活动 2-1】小组交流讨论（构成原电池的四要素）。 【归纳 2-1】电极材料、离子导体、隔膜等方面。 【问题 2-2】如何优化电极材料？ 【活动 2-2】小组讨论 (增大吸附性与催化作用)。 【过渡 】 电极材料不一样， 电流大小也不一样；那接下来对离子导体进行优化。 【问题 2-3 】用什么方法优化离子导体？ 【活动 2-3 】根据学习过的二次电池，学生想到可以把KOH换成H2SO4或者K2SO4等，或者 改变离子导体的浓度。 【过渡】 第一节课学习过阳离子交换膜、阴离子交换膜，那氢氧燃料电池加入隔膜会影 响电流吗？ 【活动 2-4】 学生小组根据刚才的优化方案，能不能设计出最高效的氢氧燃料电池并进 行实验？ 设计意图 ： 以优化氢氧燃料电池为探究问题的情境，通过实验和数字化仪器手段，使学生 在实践中发现问题，分析问题，解决问题，达到行而后知，知且行之的学习效果，从而培 养学生科学探究和创新意识、证据推理与模型认知的核心素养。 环节三 ： 微观探析 理解燃料电池 【情境】通过现象看本质，为什么氢气和氧气会产生电流呢？ 【问题 3-1】首在酸性介质中形成闭合回路的呢？ 【活动 3- 1】让学生从二维图的角度分析上述酸性介质中如何形成闭合回路的。 【问题 3-2】那在碱性介质中形成闭合回路的呢？ 【活动 3-2】请小组代表上台分析并书写正、负极反应式。 设计意图 ：宏观结合微观，让学生理解原理，并诊断学生是否能从符号、二维图、曲线等角 度对氢氧燃料电池进行表征，引导学生深入体会模型认知的价值和联系