2024-2025學年新教材高中化學 第2章 化學鍵 化學反應規(guī)律 第2節(jié) 化學反應與能量轉化 微專題五 原電池工作原理及應用中的三大熱點教案 魯科版必修第二冊

2024-2025學年新教材高中化學第2章化學鍵化學反應規(guī)律第2節(jié)化學反應與能量轉化微專題五原電池工作原理及應用中的三大熱點教案魯科版必修第二冊主備人備課成員教學內容2024-2025學年新教材高中化學第2章化學鍵化學反應規(guī)律第2節(jié)化學反應與能量轉化，微專題五“原電池工作原理及應用中的三大熱點”教案，魯科版必修第二冊。本節(jié)課將深入探討以下內容：

1.原電池的工作原理，包括電極反應、電解質的作用以及電子在閉合回路中的流動。

2.原電池的能量轉化過程，分析化學能如何轉化為電能，并探討能量轉化效率。

3.原電池應用中的三大熱點問題：

a.一次電池和二次電池的構造及區(qū)別；

b.燃料電池的原理、類型及在新能源汽車中的應用；

c.鋰離子電池的工作原理、特點及其在移動通訊、電動汽車等領域的應用。核心素養(yǎng)目標本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生以下核心素養(yǎng)：

1.理解化學鍵與化學反應規(guī)律，提高學生的化學科學素養(yǎng)，使其能夠從微觀角度認識物質變化。

2.掌握原電池工作原理，培養(yǎng)能量轉化與守恒觀念，提高學生解決實際問題的能力。

3.通過對一次電池、二次電池、燃料電池及鋰離子電池的學習，培養(yǎng)學生對化學與生活、社會、技術密切聯系的認識，增強其社會責任感和創(chuàng)新意識。

4.培養(yǎng)學生實驗操作、觀察與分析能力，提高科學探究素養(yǎng)，為終身學習打下堅實基礎。教學難點與重點1.教學重點

-原電池工作原理的電子流動過程，包括電極反應、電解質的作用及閉合回路的概念。

-化學能到電能轉化的本質及其能量轉化效率的影響因素。

-不同類型電池（一次電池、二次電池、燃料電池、鋰離子電池）的構造、原理及其應用場景。

2.教學難點

-原電池中電極反應的化學方程式書寫，特別是氧化還原反應在電池中的體現。

-能量轉化效率的計算和理解，以及如何從實際應用角度分析電池性能。

-鋰離子電池的嵌脫鋰機制及其在充放電過程中的變化，理解其高能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性的原因。

-學生對于燃料電池中電化學催化作用的理解，以及燃料電池在實際應用中遇到的技術挑戰(zhàn)。學具準備多媒體課型新授課教法學法講授法課時第一課時師生互動設計二次備課教學資源準備1.教材：確保每位學生都提前準備好魯科版必修第二冊教材，翻至第2章第2節(jié)微專題五內容。

2.輔助材料：準備原電池工作原理動態(tài)圖、不同類型電池結構及應用場景的圖片、能量轉化效率圖表等相關多媒體資源。

3.實驗器材：準備一次電池、二次電池、燃料電池及鋰離子電池的實物或模型，及相關實驗操作所需的安全器材。

4.教室布置：設置實驗操作區(qū)，配備實驗桌和必要的實驗器材；劃分小組討論區(qū)域，便于學生合作交流。同時，確保教室多媒體設備正常運行，以便展示輔助教學材料。教學過程第一環(huán)節(jié)：導入新課

同學們，上節(jié)課我們學習了化學反應與能量轉化的基礎知識，今天我們將進一步探討原電池的工作原理及其應用。在這個過程中，我們會重點關注原電池的三大熱點問題?，F在，請大家一起翻開教材第2章第2節(jié)微專題五，跟隨我一起探索原電池的奧秘。

第二環(huán)節(jié)：原電池工作原理

1.通過多媒體展示原電池工作原理動態(tài)圖，引導學生觀察并思考以下問題：

a.電子是如何在原電池中流動的？

b.電極反應是什么？

c.電解質在原電池中起到什么作用？

2.學生回答問題，教師點評并總結：

a.電子從負極流向正極；

b.電極反應包括氧化反應和還原反應；

c.電解質起到傳遞離子、維持電中性作用。

第三環(huán)節(jié)：原電池能量轉化

1.講解化學能到電能轉化的本質，引導學生了解能量轉化效率的影響因素。

2.舉例說明：

a.一次電池和二次電池的能量轉化效率；

b.燃料電池在新能源汽車中的應用及其優(yōu)勢；

c.鋰離子電池在移動通訊、電動汽車等領域的應用及其高能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性的原因。

第四環(huán)節(jié)：實驗探究

1.分組進行實驗操作，觀察一次電池、二次電池、燃料電池及鋰離子電池的構造和原理。

2.學生通過實驗，深入了解不同類型電池的特點，培養(yǎng)實驗操作、觀察與分析能力。

3.教師巡回指導，解答學生疑問。

第五環(huán)節(jié)：小組討論

1.教師提出問題，引導學生分組討論：

a.一次電池和二次電池在實際應用中有何區(qū)別？

b.燃料電池在新能源汽車中有何優(yōu)勢？

c.鋰離子電池在移動通訊、電動汽車等領域中的應用前景。

2.各組匯報討論成果，教師點評并總結。

第六環(huán)節(jié)：總結與拓展

1.教師帶領學生總結本節(jié)課所學內容，鞏固重點知識。

2.提問環(huán)節(jié)，檢查學生對知識點的掌握情況。

3.拓展思考：

a.除了我們今天學習的電池，還有哪些新型電池正在研發(fā)中？

b.電池技術在未來的發(fā)展趨勢是什么？

第七環(huán)節(jié)：課后作業(yè)

1.完成教材第2章第2節(jié)微專題五的課后習題。

2.撰寫一篇關于電池技術發(fā)展的簡短報告，分享自己了解的新型電池及其應用前景。知識點梳理1.原電池的工作原理

-電子流動：從負極流向正極。

-電極反應：負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應。

-電解質：提供離子，維持電池內電中性，允許離子移動形成閉合回路。

2.原電池的能量轉化

-化學能轉化為電能的過程。

-能量轉化效率：電池輸出電能與存儲化學能的比值。

-影響能量轉化效率的因素：電池材料、設計、使用條件等。

3.一次電池和二次電池

-一次電池：放電后不能充電重復使用，如干電池、鋅錳電池。

-二次電池：放電后可通過充電恢復電量，如鉛酸電池、鋰離子電池。

-構造和原理：活性物質、電解質、隔膜等。

4.燃料電池

-原理：通過氫氣與氧氣在電化學催化下直接反應產生電能。

-類型：質子交換膜燃料電池（PEMFC）、堿性燃料電池（AFC）等。

-應用：新能源汽車、便攜式電源等。

5.鋰離子電池

-工作原理：通過鋰離子在正負極之間嵌入和脫嵌實現充放電。

-特點：高能量密度、輕便、循環(huán)壽命長。

-應用：移動通訊、電動汽車、儲能設備等。

6.電池性能評價

-容量：電池存儲電能的能力，通常以毫安時（mAh）表示。

-循環(huán)壽命：電池可以重復充放電的次數。

-充放電速率：電池在單位時間內充放電的能力。

-自放電率：電池在儲存過程中自然損耗的速度。

7.電池安全性

-過充、過放、短路等安全問題。

-電池管理系統(tǒng)（BMS）的作用：監(jiān)控電池狀態(tài)，防止過充過放，確保使用安全。

8.電池技術發(fā)展趨勢

-新型電池材料的研究：如硅基負極材料、固態(tài)電解質等。

-電池結構的優(yōu)化：如軟包電池、圓柱電池等。

-電池管理系統(tǒng)的發(fā)展：提高電池性能，延長使用壽命，確保使用安全。教學反思在上完這節(jié)關于原電池工作原理及應用的課程后，我對整個教學過程進行了深入的反思。首先，我覺得在導入新課的部分，通過多媒體展示原電池工作原理的動態(tài)圖，激發(fā)了學生的興趣，使他們更快地進入了學習狀態(tài)。但在講解過程中，我發(fā)現有些學生對電子流動、電極反應等概念的理解還不夠透徹，這提示我在今后的教學中需要更加注意這些難點的講解，盡量用更直觀、生動的方式幫助學生理解。

在實驗探究環(huán)節(jié)，學生們分組進行實驗操作，積極性很高，但也暴露出一些問題。例如，部分學生在操作過程中對實驗器材的使用不夠熟練，安全意識有待加強。因此，我意識到在實驗前的安全教育和操作指導非常重要，今后需要在這方面多下功夫。

在小組討論環(huán)節(jié)，學生們針對電池類型及其應用進行了深入的探討，這有助于他們鞏固所學知識，并提高解決問題的能力。但同時，我也發(fā)現有些學生在討論過程中過于依賴教材，缺乏獨立思考。針對這一問題，我打算在今后的教學中鼓勵學生多進行課外閱讀，拓展知識面，提高自己的思考能力。

在知識點梳理環(huán)節(jié)，我對教材內容進行了全面的回顧，發(fā)現有些學生在這一過程中對燃料電池和鋰離子電池的原理及應用掌握得不夠牢固。因此，我計劃在課后通過布置相關作業(yè)和開展小組研究活動，幫助學生鞏固這些知識點。

此外，我還注意到，在整個教學過程中，學生的參與度有待提高。為了激發(fā)學生的學習興趣，我將在今后的教學中嘗試采用更多互動性強的教學方法，如角色扮演、情景模擬等，讓學生在輕松愉快的氛圍中學習。課后作業(yè)為了鞏固本節(jié)課關于原電池工作原理及應用的知識點，特布置以下課后作業(yè)：

1.解釋一次電池和二次電池的區(qū)別，并分別舉例說明。

答案：

一次電池：放電后不能充電重復使用，如干電池、鋅錳電池。

二次電池：放電后可通過充電恢復電量，如鉛酸電池、鋰離子電池。

2.描述燃料電池的工作原理，并說明其在新能源汽車中的應用優(yōu)勢。

答案：

燃料電池通過氫氣與氧氣在電化學催化下直接反應產生電能。

應用優(yōu)勢：高能量轉化效率、無污染排放、續(xù)航里程長。

3.請簡述鋰離子電池的工作原理及特點。

答案：

鋰離子電池通過鋰離子在正負極之間嵌入和脫嵌實現充放電。

特點：高能量密度、輕便、循環(huán)壽命長。

4.分析以下電池反應方程式，指出氧化反應和還原反應：

Zn+Cu2+→Zn2++Cu

答案：

氧化反應：Zn→Zn2++2e-

還原反應：Cu2++2e-→Cu

5.請列舉至少三種影響電池能量轉化效率的因素，并簡要說明。

答案：

1.電池材料：不同的活性物質和電解質材料影響電池的能量轉化效率。

2.設計：電池結構設計影響其內阻、熱量管理等，進而影響能量轉化效率。

3.使用條件：充放電速率、溫度、濕度等使用條件也會影響電池的能量轉化效率。課堂1.課堂評價

-在課堂教學中，我通過提問、觀察和小組討論等方式，了解學生對原電池工作原理及應用知識點的掌握情況。

-針對學生對電子流動、電極反應等概念理解不透徹的問題，我在課堂上進行了及時的解答和輔導，幫助學生克服難點。

-觀察學生在實驗探究環(huán)節(jié)的操作過程，評價