高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)模型建構(gòu)“拿捏”電池原電池的工作原理課件

完善模型“拆解”化學(xué)電源——生活中的化學(xué)電源模型建構(gòu)“拿捏”電池————原電池的工作原理[課程導(dǎo)入]知識(shí)回顧

提出質(zhì)疑減小兩電極間距(縮短離子運(yùn)動(dòng)間距)增加鹽橋數(shù)量（加寬離子通道）【實(shí)驗(yàn)背景】數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究影響雙液原電池電流強(qiáng)度的因素電流強(qiáng)度：8mA現(xiàn)在的化學(xué)電源可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)手機(jī)、一輛電動(dòng)自行車、一輛汽車。。。從理論到實(shí)踐，200年的時(shí)間里，化學(xué)電源經(jīng)歷了多少革新呢

[課程導(dǎo)入]知識(shí)回顧

提出質(zhì)疑

[課程導(dǎo)入]200年化學(xué)電源發(fā)展史科技前沿~綠色冬奧與燃料電池模型應(yīng)用“拆解鉛蓄電池”組裝→拆解堿性鋅錳干電池任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)任務(wù)二任務(wù)三知行合一，設(shè)計(jì)電源并拆解原理，構(gòu)建電極反應(yīng)方程式書寫的一般模型目標(biāo)一掌握應(yīng)用原電池原理和電極反應(yīng)方程式書寫模型分析真實(shí)復(fù)雜電池的能力目標(biāo)二通過理論到實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)探究，感受燃料電池在科技前沿中重要應(yīng)用目標(biāo)三學(xué)習(xí)目標(biāo)【知識(shí)背景】原電池的基本工作原理揭秘化學(xué)電源200年成長秘訣任務(wù)四通過研究性課題成果分析，從比能量等角度認(rèn)識(shí)化學(xué)電源的研究方向，培養(yǎng)科學(xué)探究意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感目標(biāo)四[任務(wù)一]組裝→拆解堿性鋅錳干電池

【最常見的干電池】【生活中的應(yīng)用】【最早的電池】1800年伏打電池[任務(wù)一]組裝→拆解堿性鋅錳干電池

【實(shí)驗(yàn)活動(dòng)】

組裝→拆解自制的“南孚”電池[實(shí)驗(yàn)藥品和儀器]鋅片、碳棒、MnO2、浸潤了氫氧化鈉溶液的洗臉巾、多量程電流傳感器。包裹了MnO2的碳棒浸潤了NaOH的洗臉巾【實(shí)驗(yàn)要求】1.組裝電池，連接傳感器測(cè)定其電流強(qiáng)度(提示：洗臉巾盡可能與藥品貼緊)2.畫出電池的簡易的模型圖并標(biāo)注電極名稱、電解質(zhì)溶液及離子、電子遷移方向)【模型構(gòu)建】Zn+Cu2+=Zn2++Cu電極反應(yīng)方程式的書寫的一般思路失2e-得2e-氧化反應(yīng)還原反應(yīng)【思考交流】電極反應(yīng)實(shí)際上是離子反應(yīng)，想要完善這個(gè)電極反應(yīng)，我們還要考慮哪些問題？如何解決？[任務(wù)一]組裝→拆解堿性鋅錳干電池

電極方程式書寫的簡易模板負(fù)極電極反應(yīng)：還原劑-ne-→氧化產(chǎn)物正極電極反應(yīng)：氧化劑+ne-→還原產(chǎn)物[知識(shí)背景]電極反應(yīng)就是兩個(gè)半反應(yīng)

Zn→ZnO-2e-數(shù)電荷看環(huán)境Zn→ZnO-2e-+2OH-+H2O=[任務(wù)一]組裝→拆解堿性鋅錳干電池

【模型構(gòu)建】電極反應(yīng)方程式的書寫的一般思路【簡易模型】優(yōu)先寫出變價(jià)反應(yīng)物、生成物，標(biāo)注電子轉(zhuǎn)移

【優(yōu)化完善】保證電荷守恒

數(shù)電荷、結(jié)合溶液酸堿性環(huán)境用H2O/H+或H2O/OH-補(bǔ)平電荷還原劑-ne-→氧化產(chǎn)物【方程完善】保證原子守恒并檢驗(yàn)方程式書寫[任務(wù)二]模型應(yīng)用“拆解”鉛蓄電池1859年，法國物理學(xué)家普蘭特發(fā)明了鉛蓄電池，解決了電池重復(fù)使用的問題，電池的體積更大，電量更高了?！灸Ｐ蛻?yīng)用】右圖是鉛蓄電池的內(nèi)部模型圖，請(qǐng)“拆解”其工作原理并完成下表[任務(wù)三]科技前沿

綠色冬奧與燃料電池【中國成就】

燃料電池助力2022綠色冬奧進(jìn)入到新時(shí)代，人們對(duì)可持續(xù)的清潔能源需求更加迫切，具有容量大、比能量高、不用充電、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)的氫氧燃料電池逐漸開始進(jìn)入市場(chǎng)?！緦?shí)驗(yàn)活動(dòng)】

組裝簡易的氫氧燃料電池，感受物質(zhì)和能量的循環(huán)利用[實(shí)驗(yàn)藥品和儀器]U形管、碳棒、串聯(lián)電池組、多量程電流傳感器、Na2SO4溶液[實(shí)驗(yàn)提示]①電解硫酸鈉溶液制備H2和O2

(提示：先電解一段時(shí)間，排凈裝置空氣；然后塞緊橡膠塞，正式電解至少1分鐘)②電解完成后，撤掉電源。將碳棒與電流傳感器相連，測(cè)定氫氧燃料電池電流。

[任務(wù)三]科技前沿

綠色冬奧與燃料電池【資料卡片】

[任務(wù)三]科技前沿

綠色冬奧與燃料電池1.燃料電池常用的電解質(zhì)①酸性電解質(zhì)溶液，如H2SO4溶液；②堿性電解質(zhì)溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸鹽，如K2CO3等。2.燃料電池常用的燃料H2、CO、烴(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等?！緦W(xué)習(xí)成果檢驗(yàn)】

請(qǐng)利用原電池電極反應(yīng)方程式書寫的一般模型，寫出CH4-O2-KOH環(huán)境的燃料電池其負(fù)極電極反應(yīng)方程式[任務(wù)四]揭秘化學(xué)電源200年的成長秘訣【研究性課題成果分享】短短200年時(shí)間，電池的相對(duì)體積逐漸減小、能量轉(zhuǎn)化效率、輸電效率大大提高。在這舉世矚目的成就中，科學(xué)家主要從哪些方面對(duì)電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化？請(qǐng)以《揭秘化學(xué)電源200年成長秘訣》為課題搜集資料，進(jìn)行論證。[學(xué)生匯報(bào)]揭秘化學(xué)電源200年的成長秘訣【匯報(bào)內(nèi)容】優(yōu)化電解質(zhì)，降低內(nèi)阻電池隔膜，助力能量轉(zhuǎn)化高穩(wěn)定性正極，多孔負(fù)極高比能量，更輕更小串聯(lián)或并聯(lián)電池組【優(yōu)化電解質(zhì)，降低內(nèi)阻】離子種類H+OH-SO42-Cl-CO32-K+Na+無限稀釋摩爾電導(dǎo)率349.82198.079.876.347273.5250.11在298k時(shí)，無限稀釋溶液中幾種離子的無限稀釋

摩爾電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率是指把含有1mol電解質(zhì)的溶液置于相距單位距離的電導(dǎo)池的兩個(gè)平行電極之間時(shí)所具有的電導(dǎo)。摩爾電導(dǎo)率越大，溶液的導(dǎo)電性越好。[學(xué)生匯報(bào)]揭秘化學(xué)電源200年的成長秘訣【電池隔膜，助力能量轉(zhuǎn)化】離子交換膜可以有效避免電極反應(yīng)物接觸，避免化學(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)換，形成穩(wěn)定電流，延長放電時(shí)間，同時(shí)還能盡可能小的降低離子穿透的阻力。目前工業(yè)化的絕大多數(shù)化學(xué)電源都是膜電池[學(xué)生匯報(bào)]揭秘化學(xué)電源200年的成長秘訣【高穩(wěn)定性正極，多孔負(fù)極】提高負(fù)極反應(yīng)物的嵌入，增大接觸面積，提高反應(yīng)速率[學(xué)生匯報(bào)]揭秘化學(xué)電源200年的成長秘訣【高比能量

更輕更小】比能量是指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能，是電池評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的重要一環(huán)。1molLi~7g~1mole-(比能量最高)小體積

大能量[學(xué)生匯報(bào)]揭秘化學(xué)電源200年的成長秘訣【串聯(lián)或并聯(lián)電池組】比亞迪刀片電池技術(shù)，使他的電池在體積能量密度方面超過330Wh/L，比原來電池包系統(tǒng)提升30%以上，而且比傳統(tǒng)方形鋰電池更薄，散熱效果變得更好，比三元鋰電池抗撞擊更安全。[學(xué)生匯報(bào)]揭秘化學(xué)電源200年的成長秘訣【未來研究方向】鋰離子電池在過去的幾十年已經(jīng)取得比較成熟的發(fā)展。未來，氫燃料電池或許也能突破壁壘、擺脫限制真正普及到我們的日常生活中[學(xué)生匯報(bào)]揭秘化學(xué)電源200年的成長秘訣安全充電禁止電動(dòng)車進(jìn)電梯、入戶廢舊回收不亂丟亂棄[學(xué)生匯報(bào)]揭秘化學(xué)電源200年的成長秘訣