視頻標簽：液釩電池,設計與改進

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視頻課題：人教版高二化學必修2第四章《液釩電池的設計與改進》北京市朝陽外國語學校

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                   北京市朝陽外國語學校教案                                     化學教研組 
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課時教案 課題 液釩電池的設計與改進 教案編號  課型 復習課 授課年級 高二  課時 
1 
授課時間 
 
授課人 
姚旺 
課標要求 
   認識化學能與電能相互轉化的實際意義及重要應用；了解原電池及常見的化學電源的工作原理；了解電解池的工作原理，認識點解在儲存能量中的具體應用。    認識弱電解質在水溶液中存在電離平衡；了解溶液pH的調控在工農業(yè)生產和科學研究中的應用。 
內容分析    以設計和改進液釩電池為問題情景，利用弱電解質的性質解決問題，幫助學生強化落實電化學和水溶液的分析思路。 
學情分析 
   學生已學完化學反應原理，能夠根據(jù)總反應設計電池；知道弱電解質存在電離平衡，知道通過平衡移動調控反應，但是不能將電化學知識和水溶液體系進行有機結合，解決實際問題。 教學目標 
① 通過液釩電池的設計，復習電化學分析思路 
② 通過對電池電解液的改進，幫助學生梳理水溶液體系問題的分析思路 
③ 通過裝置優(yōu)化過程，幫助學生形成通過分析微粒的遷移、電極反應、以及水溶液中微粒
的相互作用預測和調控微粒種類和濃度的思路 板書設計 
                            液釩電池的設計與改進  
 
   
教學重點 強化電化學問題和水溶液體系問題的分析思路 教學難點 將電化學分析思路和水溶液體系分析思路相關聯(lián) 
教學環(huán)節(jié) 所需時間 
教學內容 
設計意圖 
教學反饋 教師活動 
學生活動 環(huán)節(jié)一：初步設計液釩二次電池裝置 
【背景介紹】 
    太陽能和風能發(fā)電是國家大力開發(fā)的新能源。但由于風能和太陽能的產生與天氣因素密切相關，因此電能的供給不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定會導致電網(wǎng)體系發(fā)
生安全事故。    二次電池可以吸收電能并在需要時釋放電能，解決電力的產生與消費矛盾。因此研究開發(fā)高效率，大容量的二次電池是電力能源可持續(xù)發(fā)展的關鍵。其中，液釩電池因其存儲容量大，具有很高的研究價值。 
   
   
 
 
   
 
   
 
 
 
     
復習電化學問題分析思路      
 
                    
             
                    
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【提問】請你設計一個可進行充放電的二次液釩電池，在下圖中填寫電極材料，兩極室的電解質溶液以及離子交換膜（可選的離子交換膜有陰離子交換膜、陽離子交換膜或質子交換膜） 電池總反應如下：               放電 
Zn+2VOSO4+2H2SO4==ZnSO4+ V2（SO4）3+2H2O 
充電 
 
【提問】請分析你所設計電池充放電時的工作原理，并說明離子交換膜選擇的依據(jù)？ 
設計、展示并分析             
思考并回答 
            
環(huán)節(jié)二：通過分析微粒變化，優(yōu)化裝置 
【資料】要想保證電池工作時有穩(wěn)定的輸出電流，硫酸氧釩溶液中的氫離子需要維持在較高濃度下，每1mol/L 的硫酸氧釩溶液中約需要3mol/L的氫離子 
【提問】現(xiàn)有裝置能否滿足放電過程中氫離子濃度穩(wěn)定？為什么？ 
 【提問】請通過在電池內部添加物質的方法，解決放電過程中氫離子濃度不夠穩(wěn)定的問題。并解釋選擇該物質的理由。   
【啟發(fā)】你認為添加物質應該具有怎樣的性質？該物質添加的位置是什么？該物質在電池充放電過程中會發(fā)生怎樣的變化？ 
 【分析】考慮往右極室加什么物質之前，需要思考這里面有什么物質或微粒？這些物質或微粒具備哪些性質？請你先分析右側極室水溶液具備的性質，再考慮一下，剛才加的物質哪些可以，哪些不行，你的理由是什么？  
 【總結】所以大家關注了加進新物質或微粒后，水溶液體系中的微粒的相互作用，這種相互作用也能導致微粒濃度發(fā)生變化。 
 【提問】我們發(fā)現(xiàn)在右側極室加這些物質都不行。某研究者的改進方案如下，試分析該方案中加入物質的作用，并討論該方案是否可行？ 
      
 學生回答  
    思考討論 
各組同學展示結果，并說出理由  
   
思考討論 解釋理由   
     
  
學生討論   
    
引導學生關注電極反應對微粒濃度的影響   
引導學生關注電解質溶液中微粒的種類和變化對微粒濃度的影響        
總結水溶液問題的分析思路    
引導學生利用平衡移動原理解決問題    
 
                    
             
                    
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【提問】若在該方案的基礎上繼續(xù)優(yōu)化，改進方向是什么，具體方法是什么？ 【實驗驗證】 
【總結】醋酸-醋酸鈉的混合溶液中加少量的強堿或強酸，混合溶液pH的變化不大。   
    
學生討論    
                 
【拓展與應用】 
【資料】電路中每轉移1mole-
,就會轉移
1molH+
 
問題：通過定量分析 液釩電池 充放電時微粒的遷移數(shù)量，判斷右側極室的pH值是否足夠穩(wěn)定？是否還需要改進？  
 分析   
通過定量分析液釩電池工作原理，對弱電解質的性質再認識 

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