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視頻標簽：液釩電池,設計與改進
所屬欄目：高中化學優質課視頻
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
教學環節 所需時間
教學內容
設計意圖
教學反饋 教師活動
學生活動 環節一：初步設計液釩二次電池裝置
【背景介紹】
太陽能和風能發電是國家大力開發的新能源。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定。這種不穩定會導致電網體系發
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。因此研究開發高效率，大容量的二次電池是電力能源可持續發展的關鍵。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？
設計、展示并分析
思考并回答
環節二：通過分析微粒變化，優化裝置
【資料】要想保證電池工作時有穩定的輸出電流，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】現有裝置能否滿足放電過程中氫離子濃度穩定？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定的問題。并解釋選擇該物質的理由。
【啟發】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生變化。
【提問】我們發現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優化，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量，判斷右側極室的pH值是否足夠穩定？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
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
