CTM蓄电池《原电池》教学案例

ctm蓄电池《原电池》教学案例

一、事例布景

在全球积极应对气候改变，我国大力推动“碳达峰和碳中和”战略的布景下，新能源技能的教育显得尤为重要。电池作为新能源范畴的要害部分，其原理和技能发展是高中化学教学的重要内容。经过本事例教学，旨在让学生深化了解原电池原理，了解电池技能的演进进程，培育学生的科学探求精神和立异思想，提升学生在新能源范畴的科学素质，为其今后在相关范畴的学习与研讨奠定根底。

二、事例剖析

1. 教材剖析

本事例内容源于高中化学必修课程中关于原电池的章节。教材先介绍原电池的基本概念与原理，为后续学习奠定根底。经过探求单液原电池的优缺点，天然引出双液原电池及离子交流膜电池，逐步深化电池技能核心知识。这样的编列符合学生认知规律，从简略到杂乱，有助于学生构建系统的知识系统，且与日子实践联络紧密，如新能源轿车电池，体现了化学知识在处理现实问题中的使用价值。

2. 学情剖析

学生在必修二已开始触摸原电池原理，但对其深层次的了解和使用尚浅。他们对日子中的电池使用较为熟悉，具备一定的日子经验根底，这有利于激起学习兴趣。但是，对于原电池中杂乱的能量转化、电流改变原因以及电池的立异规划等笼统知识，了解起来存在一定困难。在教学进程中需从学生已有知识动身，结合试验现象和直观演示，引导学生逐步深化探求，培育其剖析问题和处理问题的才干。

三、核心素质方针

1.微观辨识与微观探析：经过观察单液、双液原电池试验现象，如锌片外表改变、玩具车运动情况等微观表现，剖析电池内部离子浓度差、电势差等微观粒子的运动改变，了解原电池的作业原理及能量转化实质。

2.科学探求与立异意识：在探求单液原电池优缺点及改善双液原电池进程中，学生经历提出问题、规划试验、剖析数据、得出结论等科学探求进程，如讨论怎么避免电池衰减、规划盐桥原电池等，培育立异思想与探求才干，尝试提出电池改善的新方案与新思路。

3.科学态度与社会职责：从全球温室效应与“碳达峰、碳中和”引入新课，让学生认识到电池技能发展对新能源遍及的重要性，从而了解化学在处理环境与能源问题中的社会职责，培育严谨科学态度与可持续发展意识，激起为环保和能源作业贡献力量的信仰。

四、事例进程

（一）导入

师：跟着温室效应的加剧，全球变暖，人类生存受到了要挟。各国都采取了相应的办法，我国提出了“碳达峰和碳中和”。要想更早完成“碳达峰、碳中和”，新能源的开发和市场遍及势在必行。比如随处可见的新能源轿车，其间的佼佼者比亚迪引领绿色出行的要害就在于其对电池技能的不断立异和突破，特别是刀片电池技能的推出，更进一步提升了它的世界影响力。那提到电池，咱们并不陌生，谁能来说说电池在咱们日子中的使用还有哪些呢？

生：手机里有电池，还有手电筒、遥控器等也都需求电池。

(二)探求单液原电池的优缺点

师：非常好，看来咱们对电池的使用很熟悉。那咱们一起来看看电池弯曲的发展历程。从伽伐尼发现生物电流开端，一直到今天各种性能优异的电池的遍及，经历了几百年弯曲的探求之路，尽管电池在形态上不同较大，但是电池的基本原理不变。同学们在必修二的学习中现已开始学习了原电池的原理，现在咱们一起来回想一下。从物理学视点剖析其带电粒子定向移动的内在驱动力是什么呢？

生：离子浓度差和电势差。

师：非常正确。那咱们以“Zn—Cu—CuSO4”原电池为例，回顾一下必修阶段原电池的基本概念、实质和构成要素，哪位同学能来黑板上画出单液原电池的作业原理基本认知模型呢？

（学生自动上台画图）

师：好，这位同学画得很不错。那咱们来概括总结一下原电池构成四要素都有哪些呢？

生：两个电极、电解质溶液、闭合回路、自发进行的氧化还原反响。

师：非常好。现在教师来演示一个试验，建立单液原电池设备驱使小车运动，咱们仔细观察有什么现象？（教师演示试验并播映事前录制好的小车停止运动的视频）

生：锌片外表附着红色固体，玩具车很快停止跑动。

诘问：为什么玩具车很快就停止跑动了?

生：是不是锌和硫酸铜直接反响了，没有让电子都从导线走？

师：很有主意。那咱们来看一下教师使用数字化手持技能探求单液原电池电流改变试验。

点拨：锌与硫酸铜溶液直触摸摸反响，化学能转化为热能，能量使用率低，电流逐步衰减，无法带动电动车跑动。

师：那从能量转化视点考虑单液原电池衰减的原因是什么呢？怎么推迟小车的运动时长？怎么规划才干避免电池的衰减呢？

（三）构建双液原电池的概念，探求双液原电池的优缺点

师：若要避免直触摸摸，就需求在锌电极处添加一个电解质溶液，那怎么既要将两个不同电解质溶液连接起来以构成闭合回路，又要使硫酸铜不触摸锌电极呢？

生：避免硫酸铜和锌片直触摸摸反响。

点拨：这就需求盐桥了。盐桥通常是装有含琼胶的 KCI 饱和溶液。盐桥中的 K⁺、Cl⁻是能够自在移动的，琼胶的固定效果能够避免 KCI 溶液直接流出来。

（教师演示试验）我现在使用仿真试验室建立双液原电池设备，并用电流传感器测定其电流，咱们看盐桥在其间起到了什么效果？

生：使整个设备构成通路，代替两溶液直触摸摸，还能平衡电荷。

师：非常棒。比照单、双液原电池电流改变，咱们发现双液原电池的电流尽管安稳但电流小。那依据氧化还原反响：Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag 规划一个盐桥原电池，咱们着手试试。（学生规划）

师：从物理学公式：I = U/R 剖析双液原电池电流小的原因是什么呢？

生：电阻大。

（四）双液原电池的改善

师：对，怎么改善呢？办法就是缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积，这样隔膜电池就应运而生了，经历了琼脂块，到今天的离子交流膜电池，电池电流大且安稳。那高中常见的四种离子交流膜有哪些呢？

生：阳离子交流膜、阴离子交流膜、质子交流膜、双极膜。

师：很好。那教师来讲解一下阴离子交流膜的作业原理，并使用 NoBook 仿真试验室建立离子交流膜原电池设备，讲解离子交流膜型原电池的原理。

现在有这样一个使命，为处理氯碱工厂废水中 ClO-严重超支的问题，规划了电化学降解法。使用 Fe2+与 ClO-反响规划成原电池设备将化学能转化成电能的同时，完成了发电、环保结合。那本设备选取哪种离子交流膜呢？咱们讨论一下。