完善模型“拆解”化學電源——生活中的化學電源模型建構“拿捏”電池————原電池的工作原理[課程導入]知識回顧

提出質疑減小兩電極間距(縮短離子運動間距)增加鹽橋數量（加寬離子通道）【實驗背景】數字化實驗探究影響雙液原電池電流強度的因素電流強度：8mA現在的化學電源可以驅動一臺手機、一輛電動自行車、一輛汽車。。。從理論到實踐，200年的時間里，化學電源經歷了多少革新呢

[課程導入]知識回顧

提出質疑

[課程導入]200年化學電源發展史科技前沿~綠色冬奧與燃料電池模型應用“拆解鉛蓄電池”組裝→拆解堿性鋅錳干電池任務一學習任務任務二任務三知行合一，設計電源并拆解原理，構建電極反應方程式書寫的一般模型目標一掌握應用原電池原理和電極反應方程式書寫模型分析真實復雜電池的能力目標二通過理論到實踐的實驗探究，感受燃料電池在科技前沿中重要應用目標三學習目標【知識背景】原電池的基本工作原理揭秘化學電源200年成長秘訣任務四通過研究性課題成果分析，從比能量等角度認識化學電源的研究方向，培養科學探究意識和社會責任感目標四[任務一]組裝→拆解堿性鋅錳干電池

【最常見的干電池】【生活中的應用】【最早的電池】1800年伏打電池[任務一]組裝→拆解堿性鋅錳干電池

【實驗活動】

組裝→拆解自制的“南孚”電池[實驗藥品和儀器]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【實驗要求】1.組裝電池，連接傳感器測定其電流強度(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注電極名稱、電解質溶液及離子、電子遷移方向)【模型構建】Zn+Cu2+=Zn2++Cu電極反應方程式的書寫的一般思路失2e-得2e-氧化反應還原反應【思考交流】電極反應實際上是離子反應，想要完善這個電極反應，我們還要考慮哪些問題？如何解決？[任務一]組裝→拆解堿性鋅錳干電池

電極方程式書寫的簡易模板負極電極反應：還原劑-ne-→氧化產物正極電極反應：氧化劑+ne-→還原產物[知識背景]電極反應就是兩個半反應

Zn→ZnO-2e-數電荷看環境Zn→ZnO-2e-+2OH-+H2O=[任務一]組裝→拆解堿性鋅錳干電池

【模型構建】電極反應方程式的書寫的一般思路【簡易模型】優先寫出變價反應物、生成物，標注電子轉移

【優化完善】保證電荷守恒

數電荷、結合溶液酸堿性環境用H2O/H+或H2O/OH-補平電荷還原劑-ne-→氧化產物【方程完善】保證原子守恒并檢驗方程式書寫[任務二]模型應用“拆解”鉛蓄電池1859年，法國物理學家普蘭特發明了鉛蓄電池，解決了電池重復使用的問題，電池的體積更大，電量更高了。【模型應用】右圖是鉛蓄電池的內部模型圖，請“拆解”其工作原理并完成下表[任務三]科技前沿

綠色冬奧與燃料電池【中國成就】

燃料電池助力2022綠色冬奧進入到新時代，人們對可持續的清潔能源需求更加迫切，具有容量大、比能量高、不用充電、清潔環保等優點的氫氧燃料電池逐漸開始進入市場。【實驗活動】

組裝簡易的氫氧燃料電池，感受物質和能量的循環利用[實驗藥品和儀器]U形管、碳棒、串聯電池組、多量程電流傳感器、Na2SO4溶液[實驗提示]①電解硫酸鈉溶液制備H2和O2

(提示：先電解一段時間，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，測定氫氧燃料電池電流。

[任務三]科技前沿

綠色冬奧與燃料電池【資料卡片】

[任務三]科技前沿

綠色冬奧與燃料電池1.燃料電池常用的電解質①酸性電解質溶液，如H2SO4溶液；②堿性電解質溶液，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。【學習成果檢驗】

請利用原電池電極反應方程式書寫的一般模型，寫出CH4-O2-KOH環境的燃料電池其負極電極反應方程式[任務四]揭秘化學電源200年的成長秘訣【研究性課題成果分享】短短200年時間，電池的相對體積逐漸減小、能量轉化效率、輸電效率大大提高。在這舉世矚目的成就中，科學家主要從哪些方面對電池結構進行了改進和優化？請以《揭秘化學電源200年成長秘訣》為課題搜集資料，進行論證。[學生匯報]揭秘化學電源200年的成長秘訣【匯報內容】優化電解質，降低內阻電池隔膜，助力能量轉化高穩定性正極，多孔負極高比能量，更輕更小串聯或并聯電池組【優化電解質，降低內阻】離子種類H+OH-SO42-Cl-CO32-K+Na+無限稀釋摩爾電導率349.82198.079.876.347273.5250.11在298k時，無限稀釋溶液中幾種離子的無限稀釋

摩爾電導率摩爾電導率是指把含有1mol電解質的溶液置于相距單位距離的電導池的兩個平行電極之間時所具有的電導。摩爾電導率越大，溶液的導電性越好。[學生匯報]揭秘化學電源200年的成長秘訣【電池隔膜，助力能量轉化】離子交換膜可以有效避免電極反應物接觸，避免化學能向熱能的轉換，形成穩定電流，延長放電時間，同時還能盡可能小的降低離子穿透的阻力。目前工業化的絕大多數化學電源都是膜電池[學生匯報]揭秘化學電源200年的成長秘訣【高穩定性正極，多孔負極】提高負極反應物的嵌入，增大接觸面積，提高反應速率[學生匯報]揭秘化學電源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量或單位體積所能輸出的電能，是電池評價標準的重要一環。1molLi~7g~1mole-(比能量最高)小體積

大能量[學生匯報]揭秘化學電源200年的成長秘訣【串聯或并聯電池組】比亞迪刀片電池技術，使他的電池在體積能量密度方面超過330Wh/L，比原來電池包系統提升30%以上，而且比傳統方形鋰電池更薄，散熱效果變得更好，比三元鋰電池抗撞擊更安全。[學生匯報]揭秘化學電源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取得比較成熟的發展。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[學生匯報]揭秘化學電源200年的成長秘訣安全充電禁止電動車進電梯、入戶廢舊回收不亂丟亂棄[學生匯報]揭秘化學電源200年的成長秘訣