高中化学鲁科版选修4 化学反应原理第1章 化学反应与能量转化第3节 化学能转化为电能—电池教案

教学建议

一、重难点分析

重点:原电池的工作原理及电极反应的书写。

难点:原电池的工作原理。

二、教学思路

电解原理和原电池原理都是电化学的重要基础理论。不同的是,原电池原理研究的是如何利用能够自发进行的氧化还原反应将化学能转变为电能;而电解原理研究的是如何借助电能使不能自发进行的氧化还原反应能够发生,从而使电能转换成化学能。鉴于课程标准对电极电势等概念不作要求,在理论方面控制了知识的深度,因此在教学中只需要借助氧化还原反应理论和金属活动性顺序以及物理学中的电学知识对有关问题进行一些定性的介绍和分析(如对原电池中正、负电极的判断,设计原电池时对正、负电极材料和电解质溶液的选择以及对电极反应产物的判断等)。通过对原电池中闭合电路形成过程的分析,引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念,要求学生能够写出相关的电极反应式和电池反应方程式。同时,帮助学生对电化学的研究和应用范围形成一个概貌性的认识。

三、教学方法建议

本课时教学可采用实验探究法,即引导学生通过对原电池产生电流现象的观察和分析,发现原电池在实现能量转化过程中存在的矛盾,并设想解决矛盾的思路,理解现有的解决矛盾的方法。应该说,在原电池中设置盐桥不是一个普通的技术改进,而是对旧的思维模式的一个质的突破。过去认为氧化剂、还原剂只有直接接触、相互作用才能发生电子转移,而现在,是使氧化剂和还原剂近乎完全隔离,并在不同的区域之间通过特定的装置实现了电子的定向转移,为原电池持续、稳定地产生电流创造了必要的条件,也为原电池原理的实用性开发奠定了理论基础。

参考资料

新型电池

1.菠菜电池

科学家参照太阳能电池原理,利用生物技术手段发明了新型菠菜电池。科学家们首先从菠菜的叶绿体中分离出多种蛋白质,并将这些蛋白质分子与一种肽分子混合,这种肽分子能在蛋白质分子外形成保护层,为其创造类似植物内的生存环境。之后,科学家将提取出的蛋白质分子铺在一层金质薄膜上,而后在其最上方再加一层有机导电材料,做成一个类似“三明治”的装置。当光照射到这个“三明治”上时,装置内会发生光合作用,最终产生电流。

2.生物热电池

生物热电池是一块植有数千个微型热电发生器的芯片。它利用“热电偶效应”发电,即两种不同的材料连接起来构成一个闭合回路时,如果两个连接点的温度不一样,就能产生微小的电压。新装置用碲化铋半导体制造,其中掺入了杂质,使得一端富有多余的电子,另一端则因为缺少了电子而带正电,这样的制造方法使热电偶的发电能力比同等规模的金属装置更高。“生物热电池”可用于人体医疗,该类电池能够持续工作30年,这可以减少因为更换电池而进行手术的次数,降低病人的压力和健康风险。