化学电源

关键词： 教学

化学电源（精选九篇）

化学电源 篇1

●教学内容分析

本节内容选自人教版高中《化学》选修4第四章第二节, 是一节化学研究性学习成果展示课。力求通过对各种化学电池反应原理的研究性学习, 让学生自行设计反应实验, 体验创新实践的喜悦, 加深学生对原电池反应原理的认识。

●教学对象分析

学生已有氧化还原反应、金属活动性、电解质溶液、电学及PPT制作方法等知识基础;具备一定的讨论分析、归纳总结和实验探究能力和利用多媒体合作交流的能力。但学生对于化学电源工作原理的理解和利用多媒体整合并展示信息的能力还有不足。

●教学目标

知识与技能目标:复习原电池的化学原理, 掌握形成原电池的基本条件;了解常见电池的分类、基本构造、反应原理及应用、优点及适用范围;学会利用海河家园网及海河课廊网络平台进行互动学习。

过程与方法目标:利用各种信息技术实现研究性学习目的;借助多网络平台对研究成果进行汇报。

情感态度与价值观目标:通过学习各类电池的实际应用, 感受化学给人类带来的进步和文明;通过了解废旧电池对环境的危害, 树立环保意识;通过网络互助学习, 体验多媒体对教学的辅助作用, 由被动学习向自主学习转变。

●教学重、难点

重点:一次电源、二次电源、燃料电池的反应原理、性能及其应用;电池的污染与环境保护。

难点:化学电池的反应原理及电极式的书写。

●教学策略选择与设计

教学方法与策略选择——师生共同探究式 (如图1) 。

●教学过程

1. 知识回顾, 情境导入

教师活动:复习原电池原理, 播放学生制作果蔬电池视频, 提升学生对本课教学内容的关注。讲解化学电源是利用原电池原理发明的一种产品, 引导学生开展探究性学习。

学生活动:讲解Flash动画, 复习上节课原电池原理 (如图2) 。播放并讲述由研究性学习小组自己设计并制作的果蔬电池实验视频 (如图3) 。

2. 课题研究, 成果分享

教师活动:课前将学生分为研究性学习小组, 课上各小组进行部分成果分享。教师对各小组的汇报给予点评。

学生活动:对本组学习成果进行汇报。

第一组介绍解剖锌锰干电池实验 (如图4) , 使同学们从实物内部构造上认识干电池——一次电源, 使学生由依赖书本的学习转向学会利用资源学习。

第二组利用Flash介绍简易铅蓄电池原理, 播放并讲解实验视频 (如图5) 。该组学生还到我市滨海新区统一蓄电池公司参观学习, 课上播放培训部王主任为学生讲解蓄电池原理 (如图6) 和参观生产车间的录像。让同学们深入了解电池的生产过程及工作原理, 使学生由局限于校内的学习转向超越学校围墙的学习。

第三小组利用网上相关资源, 包括视频、Flash、图片等制作PPT, 为同学们讲解《大有发展的燃料电池》 (如图7) 。并且走访天津大学国家重点实验室, 了解燃料电池前沿科技, 参观王宇新教授承担的燃料电池实验室, 聆听苏荣欣博士讲解原理, 使学生由记忆式的学习转向意义构建的研究性学习。

第四小组搜集了大量关于化学电源的污染与回收利用的信息, 自制PPT, 提出防治污染和资源重复利用的环保新主张。

3. 合作探究, 答疑解惑

教师活动:课前及时将学生研究性学习的成果和收集的相关资料上传到海河课廊网自主学习平台, 以方便学生课后登录网站自主浏览学习。课上学生对研究性学习的重点和亮点进行简要介绍后, 教师带领学生登录海河课廊网, 进入《化学电源研究性学习》课程, 让学生浏览成果里有关电极式的书写, 并且就问题进行在线提问, 在学生自主学习的同时, 教师在线对难点问题进行重点讲解和答疑, 并对设计问题进行反馈。

学生活动:浏览课程简介, 下载课程讲义, 交流学习各小组上传的视频、动画模拟演示等资料。开展小组讨论, 将疑难问题上传到网上, 与教师实现网络互动, 并倾听教师对难点知识的讲解, 完成学案反馈练习。

4. 归纳小结, 感知升华

教师活动:教师实物投影学生学案内容, 并在交互式电子白板上列表与学生小结本节知识, 利用思维导图软件对本节课的知识绘制网络体系。

学生活动:书写反馈学案, 小结本节知识, 学习思维导图制作。课上对本小组研究的专题绘制思维导图, 上传到海河课廊网, 教师利用交互电子白板进行纠正和点评, 由学生针对各学习小组的学习成果和表现, 在海河家园网上投票 (如图9) 。

5. 作业布置, 拓展延伸

利用网上“我的课程”板块, 根据学生不同需求布置个性化作业, 学生课下在线提交, 教师在线批阅, 及时反馈, 实现师生网络互动。同时布置拓展性和延伸性学习内容, 并将论文以日志形式在海河家园网上进行分享交流。

●教学反思

随着网络技术的进步, 教育信息的传递向网络化、智能化迅猛发展。因此, 积极适应网络时代的变革, 提高教学过程的交互性, 构建起一种既能发挥教师的主导作用, 又能充分体现学生主体作用的新型网络教学模式已经成为教师教学研究的方向和重点。

本节教学属于原理性知识, 若按常规教学以讲为主, 学生会感到枯燥、乏味, 化学电源的电极反应难以记忆。将本节内容设计为研究性学习课程, 课前指导学生借助海河家园网和海河课廊的开放学习平台, 对本节课进行研究性学习, 成立研究性学习小组, 让学生自主选择课题, 收集资料, 在教师的指导下自行设计实验, 录制视频, 将成果资料在平台内进行交流分享, 充分发挥学生的主体作用, 进而提高学生的阅读能力、思维能力、分析能力、团结合作能力、归纳能力、总结能力。

通过展示实物、照片、图表、视频等手段增加授课内容的信息量。一方面以小组形式开展课前研究性学习, 提高学生之间合作学习、实验探究的综合分析能力、实验操作能力及语言表达能力;另一方面, 利用网络平台增强学生的参与度, 结合学习内容, 在海河课廊网上布置延续性研究课题, 对学生进行辅导, 及时反馈研究成果, 充分展示学生的多媒体应用水平, 激发了学生的学习兴趣。

采用多种评价方式对学习效果进行反馈, 通过家园网, 让学生对其他同学在活动过程中参与意识、合作精神、探究能力、分析问题的思路、知识的理解和认知水平以及表达交流技能等方面的表现和活动成果进行投票, 并对自身进行了全方位的自我评价, 以达到学生自我激励的教学目的。

总之, 新课程理念下的研究性学习需要网络作为教师与学生的交流学习平台, 应用多媒体信息技术, 能够支撑扩展教学内容, 提高课堂效率, 实现课前、课堂、课后三者的整合和延伸。

点评

《化学电源》是一节研究性学习成果展示课, 生成性资源体现了化学学科的特色、高中新课改的方向, 是一次精彩的化学课堂展示。

该课是基于网络自主学习平台的研究课, 课前学生研究、录制视频、上传资源, 课中展示成果、师生研讨, 指导学生自制思维导图梳理知识及进行课堂小结, 课后网络延伸, 让学生体验到了网络自学、同伴互助交流的乐趣。交互式电子白板展示学生制作果蔬电池的过程、讲解切割电池各部分结构等, 可以边解说边展示, 使学生对电池有感性认识。课件展现原电池工作原理电子流动的过程, 生动形象。该课不仅体现化学学科特色, 呈现化学实验, 而且让学生跨出学校围墙学习, 亲密接触化学电源的制作过程和原理。让学生课下借助海河家园网及海河课廊网的自主学习平台, 上传材料、调查交流, 体现了信息技术与化学课程整合的理念, 信息整合、实验探究、研究整理、成果交流、研讨论证等一系列环节激发学生学习兴趣, 培养了他们的实践探究能力。

高中化学化学电源教案 篇2

1、教材的地位及其作用

本节内容人教版化学选修四的第四章第二节，课程标准对其要求是通过查阅资料了解常见电源种类及其工作原理。前面关于原电池的学习，是了解化学能怎样转换成电能的理论性问题，而本节教学是要进一步了解依据原电池原理开发的技术产品――化学电池。

化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，小到手表、单放机、儿童玩具、大到航空航天、卫星通信，几乎无处不在。因此学生在过去的学习和生活中已经对许多不同类型的电池有所了解，本节内容也正是为了要学生能自觉的将自己已经积累的感性知识与新课教学内容紧密联系起来。

2、教材内容分析：

在具体知识方面，教科书概要性地介绍了电池的分类、优点以及质量优劣的判断标准，并以三大类型电池――一次电池、二次电池、燃料电池的相关知识为主线，以碱性锌锰电池、铅蓄电池和氢氧燃料电池为代表，简单介绍了电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。本节内容注重电化学知识与科技发展的紧密联系，教科书中提供了“锌银电池”、“锂电池”“微型燃料电池”等阅读材料，目的是帮助学生了解电池工业发展的现状和前景。在教学中，我们还应密切关注能源、环保方面的时事新闻，关注科技发展的动态，以适时地为教学补充相关素材。

二、学生分析：

高二的学生能够通过对实验现象的观察、有关数据的分析和得出相关结论，具有一定的观察能力、实验能力和思维能力。而且通过前一阶段的学习，学生已经知道电池工作的基本原理，在这里，主要是结合现今科技的发展，使学生了解新型燃料电池的组成和工作原理;了解化学与人类生产、生活的密切关系，发展学生学习化学的兴趣。

三、教学目标：

知识与技能：了解电池的一般分类;了解常见的化学电源的种类及其原理，知道它们在生产生活和国防中的应用; 掌握几种典型化学电池的电极反应

过程和方法：学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息;结合生产、生活实际，学习常见化学电池的组成和应用，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力;善于与人合作，具有团队精神。

情感态度和价值观：感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观。

四、教学重难点：

掌握几种典型电池的用途和特点;

掌握几种典型化学电池的电极反应。

五、课时安排：一课时

六、教学过程：

[情景导入]：在日常生活中，你用过那些电池?你知道电池的其它应用吗?

[交流结果]：干电池、蓄电池、纽扣电池、燃料电池，电池可用于照明、电动车动力、手机电源、手表电源等，那么本节课我们来学习化学电源的有关知识。

[板 书]：第二节 化学电源

[指导阅读]：阅读教材74页，思考下列问题

1、目前化学电池主要分为哪几个大类?在性能等方面它们各有什么特点?

2、化学电池与其他能源相比有哪些优点?

3、判断电池的优劣标准主要是什么?

[板 书]：第二节、化学电源

1、概念：是将化学能转化为电能的装置

①、一次电池又称不可充电电池——如：干电池。

2、分类： ②、二次电池又称充电电池——蓄电池。

③、燃料电池。

①、能量转换效率高，供能稳定可靠。

3、优点： ②、可以制成各种形状和大小、不同电压的电池，使用方便。

③、易维护，可在各种环境下工作。

[看 图]：图4-2电池及其用途。面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要?

①、比能量：[符号(A·h/kg)，(A·h/L)]

[板 书]：4、电池优劣的判断标准： ②、比功率：[符号是W/kg，W/L)]

③、比时间：电池的储存时间的长短

[过 渡]：展示出几种一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等，下面介绍常见化学电池的工作原理和化学电池的电极反应。

[板 书]：一、一次电池

[讲 述]：最常见的一次电池为锌锰电池。传统的锌锰干电池，其正极材料采用活性较低的天然二氧化锰，隔离物是淀粉和面粉的浆糊隔离层，电解液是以NH4Cl为主的氯化铵、氯化锌水溶液，负极是锌筒。

[板 书] ：(1)普通锌锰电池的电极反应为：

负极：Zn - 2e- = Zn2+;

正极：2NH4++2e-= 2NH3+H2; 2MnO2+H2=2MnO(OH)

正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2++4NH3=[Zn(NH3(4]2+

总反应： Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3(2Cl2+Mn2O3+H2O

或2Zn+4NH4Cl+2MnO2=[Zn(NH3(4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O

[讲 述]：传统的锌锰干电池放电性能一般较差，容量较低。碱性锌锰电池又称碱锰电池，俗称碱性电池，用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，负极锌也由片状改变成粒状，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉，电性能得以很大提高。

(2)碱性锌锰电池的电极反应为：

负极(锌筒)：Zn +2OH-—2e—= Zn(OH)2;

正极(石墨)：正极：2MnO2+2H2O+2e-= 2MnOOH+2OH-

电池的总反应式为：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn(OH)2

[讲解分析]：碱性锌锰电池比普通锌锰干电池好，比能量和储存时间有所提高，使用于大电流和连续放电，是民用电池更新换代产品。

[指导阅读]：请阅读P75的资料卡片---银锌电池，思考银锌电池的工作原理是什么?

[板 书]：2、银锌电池：

负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O

正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O EMBED PBrush 2Ag+ ZnO

[讲解分析]：常见的钮扣电池也是银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。

优点：比能量电压稳定、储存时间长，使用于小电流和连续放电，常制成微型电池或纽扣电池等，如电子表或计算器上的电池。

[师]：一粒钮扣电池的电压达1(59 V，安装在电子表里可使用两年之久。

[典型例题]：例1、1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功，使用寿命长达之久.这种能源起搏器中安装了寿命最长、可靠性最高的锂—碳电池.这种电池容量大，电压稳定，能在-56.7～71.1℃温度范围内正常工作，现已在火箭、移动电话、笔记本电脑中广泛使用.它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质溶液.电池总反应为：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S.

(1)、此电池中_______作负极，电极反应为_______，_______作正极.

(2)、该电池用于心脏起搏器时，在生理上的作用是_______。

[答 案]：1、C 2、(1)锂，Li-e- =Li+，石墨.(2)起搏器遵循天然心脏的工作原理通过向心脏发送电脉冲以控制心脏的跳动。

[简单介绍]：3、锂电池：锂电池是金属锂作负极，石墨作正极，无机溶剂亚硫酰氯(SO2Cl2(在炭极上发生还原反应。电解液是由四氯铝化锂(LiAlCl4(溶解于亚硫酰氯中组成。它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应，生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。

8Li+3SO2Cl2=6LiCl+Li2SO3+2S

锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其它金属作负极相比较，能在较小的体积和质量下能放出较多的电能，放电时电压十分稳定，贮存时间长，能在216(3—344(1K温度范围内工作，使用寿命大大延长。锂电池是一种高能电池，它具有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点，因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上，以及作为火箭、导弹等的动力资源。

[过 渡]：在一次电池的基础上发展的二次电池更加的经济实用，它在放电时进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行(一般是通过充电器将交流电转变为直流电进行充电)，使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现化学能转变为电能(放电)，再由电能转变为化学能(充电)的循环。

[板 书]：二、二次电池

1、铅蓄电池

[指导阅读]：请阅读P76的图片---铅蓄电池，思考铅蓄电池的工作原理是什么?

[讲解分析] 铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。

[板 书]：⑴、放电的电极反应为：

负极：Pb+ EMBED Equation.2 -2e( =PbSO4↓

正极：PbO2+4H++ EMBED Equation.2 +2e( =PbSO4↓+2H2O

总反应式：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4↓+2H2O

[讲解分析]：铅蓄电池的电压正常情况下保持2(0 V，当电压下降到1(85 V时，即当放电进行到硫酸浓度降低，溶液密度达1(18 g / cm3时即停止放电，而需要将蓄电池进行充电，其电极反应为：

[板 书]：⑵、充电的电极反应：

阳极：PbSO4+2H2O-2e( =PbO2+4H++ EMBED Equation.2

阴极：PbSO4+2e( =Pb+ EMBED Equation.2

[讲 述]：1. 一次电池和二次电池均称为化学电源，化学电源的电极材料一般由能导电的物质组成，负极为还原性较强的物质(大多数是金属电极本身)，正极为氧化性较强的物质，电解液为酸、碱和盐溶液或某些熔融盐。其他原理与原电池的原理相同。

2. 一次电池只能放电一次，一次电池内部则简单得多，它不需要调节一次电池内部的氧化还原反应之间的可逆性变化，一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池，但内阻远比二次电池大，因此负载能力较低，另外，一次电池的自放电能力远小于二次电池。

[过 渡]：目前汽车上使用的电池，有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中。但是比较笨重。因此出现了大有发展前景的燃料电池

[板 书]：三、燃料电池

[师]：燃料电池是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池，所以燃料电池也是化学电源。

[讲 述]：1. 燃料电池与其它电池不同，它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮存在电池内，而是在工作时，不断地从外界输入，同时把电极反应产物不断排出电池。因此，燃料电池是名符其实地把能源中燃料燃烧反应产生的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。

2. 燃料电池的正极和负极都用多孔炭和多孔镍、铂、铁等制成。从负极连续通入氢气、煤气、发生炉煤气、水煤气、甲烷等气体;从正极连续通入氧气或空气。电解液可以用碱(如氢氧化钠或氢氧化钾等(把两个电极隔开。化学反应的最终产物和燃烧时的产物相同。

3. 当前广泛应用于空间技术的一种典型燃料电池就是氢氧燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活化电极，碳电极上嵌有微细分散的铂等金属作催化剂，如铂电极、活性炭电极等，具有很强的催化活性。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。

[板 书]：1、氢氧燃料电池(碱性)

⑴、电极反应： 负极：2H2+4OH——2e—=4H2O

正极：O2+2H2O+2e—=4OH—

⑵、电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O

氢氧燃料电池(酸性)

电极反应： 负极：2H2+4OH--4e-==4H2O

正极：O2+2H2O+4e-==4OH-

⑵、电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O

[讲 述]：优点：能量转化率高，达70%以上，且其燃烧的产物为水，因此不污染环境。

另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷(燃料(和氧气(氧化剂(。电极反应式为：

[板 书]：2、甲烷(燃料(和氧气(氧化剂(燃料电池：

负极：CH4+10OH--8e( = EMBED Equation.2 +7H2O;

正极：4H2O+2O2+8e( =8OH(。

电池总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

[归纳讲述]：能够燃烧的物质在一定条件下都能和相应的氧化剂(常用的是氧气)构成燃烧电池，可燃物(还原剂)做负极，氧化剂做正极。书写电极反应时要特别考虑电解质溶液的影响，尤其是电解质溶液的酸碱性。

[板 书]：3、书写由化学方程式书写电极反应式注意点：

①、找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质;

②、利用电荷守恒分别写出电极反应式;

③、负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关

(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在;溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-;)

④、验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。

[简单介绍]：目前已研制成功的铝—空气燃料电池，它的优点是：体积小、能量大、使用方便、不污染环境、耗能少。这种电池可代替汽油作为汽车的动力，还能用于收音机、照明电源、野营炊具、野外作业工具等。并且这种电池的效率高、无污染，装置可持续使用。

[课堂小结]：任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池。氧化剂和还原剂之间转移电子要通过导线(导体)传递才能实现，这样就形成了电流，将化学能转变为电能。

七、板书设计：

第二节、化学电源

1、概念：是将化学能转化为电能的装置

①、一次电池又称不可充电电池——如：干电池。

2、分类： ②、二次电池又称充电电池——蓄电池。

③、燃料电池。

①、能量转换效率高，供能稳定可靠。

3、优点： ②、可以制成各种形状和大小、不同电压的电池，使用方便。

③、易维护，可在各种环境下工作。

①、比能量：[符号(A·h/kg)，(A·h/L)]

化学电源的演变历程 篇3

1799年，意大利物理学家伏打使用多组不同的金属片中间夹以湿纸组成的第一个化学电源即“伏打堆”。其化学原理是：由于不同的金属化学活动性不同，活动性强的金属失去电子被氧化；其失去的电子经导线传输到另一活动性弱的金属，湿纸包含的水溶剂里含有的电解质电离生成的阳离子获得电子被还原。这是人类第一次获得了可供实用的持续电流电源，是化学电源最原始的装置。

在伏打电池的基础上，戴维组装了一个特别大的电堆用于实验：他将250对铜锌环交替叠放，铜锌环之间用盐水浸湿的毛毡片隔开，再把所有的铜环和锌环分别用导线连接，然后引出两根电极。戴维然后利用他的巨大电堆产生的强大电流和直流高压开展了一系列的研究。1836年，丹尼尔根据伏打电堆发明了世界上第一个实用电池丹尼尔电池。丹尼尔电池就是将Zn置于ZnSO4溶液中，将Cu置于CuSO4溶液中，并用盐桥或离子膜等方法将两电解质溶液连接的一种原电池。相比于新生期的化学電池雏形“伏打堆”， 丹尼尔电池采用双液加盐桥设计，有效消除了电极极化现象，使得电池能持续提供电流，且更高效更实用。丹尼尔电池没有从根本上改变化学电池工作的原理，但是，丹尼尔电池却从实验室里走出来，进入了更加成熟实用的新的历史阶段。在直流电机发明以前，丹尼尔电池是提供恒稳电流最具有实用价值的化学电源。

在这个历史时期，人们通过化学反应，获得了稳定的直流电源。

其后，化学电源有了长足的发展。

1860年，法国的雷克兰士（George Leclanche）将处于完全流动状态的液体电解质以粘稠不易流动的糨糊替代，发明了碳锌电池。相对于丹尼尔电池中的“湿” 性的电解质溶液，这种电池的电解质载体含水量低，不易流动，不会溢漏，表现出所谓的“干”性。至此，干电池雏形出现。1859年，法国科学家普兰特（R.L.G.Plante）发明了第一块铅酸蓄电池，使得化学电池能够充电放电的反复多次使用；开创了化学电源从一次电池成为二次电池的历史。到目前为止，干电池大约有100多种家族成员，如普通锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池、锌-空气电池、锌-氧化汞电池、锌-氧化银电池、锂-锰电池等。

值得一提的化学电池首先应属锂电池。锂电池是目前使用最多锂钮扣电池；锂-二氧化锰电池的反应机理不同于一般电池，其工作原理是：在非水有机溶剂中，负极锂溶解下的锂离子通过电解质迁移进入到MnO2的晶格中，生成MnO2 （Li+）。Mn由+4价还原为+3价，其晶体结构不发生变化。锂电池的放电反应为：

负极反应：Li→Li++e-

正极反应：Mn+4O2 + Li++e-→Mn+3O2 （Li+）

总放电反应：Mn+4O2 +Li→Mn+3O2 （Li+）

1839年，英国的廉姆·格罗夫（WilliamGrove）把2片白金箔插入稀硫酸溶液中，并向其中一端供给氧气，另一端供给氢气；氢气在白金箔电极（负极）失去电子，生成H+，电子经外线路定向流向正极，氧气在正极上获得氢原子失去的电子，生成OH-，在电解质为酸性溶液条件下， 负极反应式为：2H2-4e-==4 H+正极反应式为：O2+ 4 H++4e?== 2H2O。反应过程中，电子的定向流动生成了电流；由于该反应的反应物、产物与氢气在氧气中燃烧的反应物、产物相同；上述电池反应好像氢气在氧气燃烧一样，所以，这种电池在1889年被Mood和Langer冠以燃料电池之名。

与传统电池相比，燃料电池优点主要有：

能量转化效率高 燃料电池是通过燃料与氧化剂的化学反应直接将化学能转变成电能，能量转化效率可高达50%。发电过程中产生的余热还可回收。回收的余热可再用于发电或供暖、供水等，综合效率能达到80%。

环保清洁 燃料电池发电装置中机械部件少、噪声低；化学反应的排出物洁净不会污染环境。

燃料粗放 燃料电池中所使用的可以是天然气、煤气和液化燃料，也可以是甲醇、沼气乃至木柴，这样可拓宽燃料来源，缓解对精细能源的需求。

启动迅速 燃料电池从中断运转到再启动，输电能力回升速度快，并可在短时间内增加和减少电力输出。

组装方便 燃料电池本身为一个“组合体”，所用部件可事先在工厂生产，然后组装；它的体积小，拆装都很方便，这可节省建电站的时间。

“化学电源”教学设计 篇4

1.课标要求

通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理,认识化学能与电能转化的实际意义及其应用.按照课标要求,本节课应实现使学生了解几种常见化学电源,一次、二次、燃料电池的工作原理,并能正确书写有关电池的电极反应和电池反应.

2.教材分析

通过以前章节的学习,学生已经掌握了能量守恒定律、化学反应的限度、化学反应进行的方向和化学反应的自发性以及原电池的原理等理论知识,为本节的学习做好了充分的理论知识准备.化学电源是依据原电池原理开发的具有很强的实用性和广阔的应用范围的技术产品.本节的教学是理论知识在实践中的延伸和拓展,将抽象的理论和学生在日常生活中积累的感性体验联系起来,帮助学生进一步深入认识化学电池.

现代科技的飞速发展也带动了电池工业的进步,各种新型的电池层出不穷.教材选取具有代表性的三大类电池,如生活中最常用的一次电池(碱性锌锰电池)二次电池(铅蓄电池)、和在未来有着美好应用前景的燃料电池,简单电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围.同时向学生渗透绿色环保的意识.

二、学情分析

1.一般学情与已有基础

在化学2中学生已学习了原电池的初步知识,在前一节又已经学过原电池的基本内容,知道原电池的定义、形成条件、简单的电极反应等,同时化学电池是一类应用广泛、实用性强的电源,小到手表、手机,大到航天航空、卫星通信,几乎无处不在,学生已经积累了一定的感性认识.学生能通过对实验现象的观察、有关数据的分析得出相关结论,具有一定的观察能力、实验能力和思维能力.

2.学习本内容的可能障碍

学生虽然学习了原电池的基本原理,但是对于陌生原电池反应原理,特别是电极反应的产物判断以及电极反应式的书写会存在困难.

三、教学目标

知识与技能:知道日常生活中常用的化学电源和新型化学电池;认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池会应用原电池四要素模型分析和书写常用化学电池的电极反应式及总反应式.

过程与方法:通过让学生利用原电池知识来分析一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理的过程,培养知识的迁移能力.通过对碱性锌锰电池、蓄电池和燃料电池电极反应和总反应的练习,掌握书写陌生(新型)化学电池电极反应和总反应的方法情感态度与价值观:通过化学能与电能相互转化关系的学习,从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献,体会能量守恒的意义.在探究三种电池的基础上,学会利用能源与创造新能源的思路和方法,提高环保意识和节能意识.

教学重点:化学电源的结构及电极反应的书写

教学难点:化学电源电极反应的书写

四、核心概念及表述

化学电源:依据原电池原理设计而成的能将化学能转化为电能的装置.有关内容如图1所示.

五、教学策略

在教学中,通过创设问题情境,设计化学实验的科学探究活动,使学生经历探究化学物质及其变化的过程,去体验和感受知识的发生和发展过程,在整个的过程中内化与问题有关的知识,同时培养学生的思维能力和探索精神,进一步理解科学探究的意义,提高科学探究能力.

在化学学习中,主要通过阅读观察法、实验探究法、模型分析法、分组讨论法、归纳总结法学习本节内容.使学生学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息,并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工.培养学生集体合作精神,培养学生归纳总结能力、举一反三的能力和自主学习能力.

六、教学流程图(如图2所示)

七、教学过程

环节一:创设情境,引入新课

教师:展示各种电池图片(如图3所示),提出问题:请根据你的预习情况判断刚才展示的电池是否是化学电池?说出你的判断依据.

学生:观看、倾听、思考、讨论,比较对电池分类.

教师:依据能量转换方式的不同如何对电池分类.

学生:分析常见电池的能量转换形式;组内讨论交流.

根据图片的提示和讨论总结电池的类型:太阳能电池、化学电池、原子能电池.

教师:化学电池还可根据活性物质(参与电池反应的氧化剂还原剂)能否复原或连续使用进行分类.

学生:阅读教材关于化学电源分类与定义部分的内容,了解化学电源的分类情况与优缺点.

总结:一次电池:普通锌锰电池、碱性锌锰电池二次电池:铅蓄电池、锂离子电池.

燃料电池:氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池.

环节二:从原电池四要素分析典型化学电源的工作原理与电极反应

1.氢氧燃料电池工作原理:

教师:如图4所示装置能构成原电池吗?

其中氢气与氧气没有接触也没有点燃的条件,能反应吗?

学生1:疑惑,构成原电池,能反应;

学生2:氢气与氧气没有接触也没有点燃,所以不能反应.

教师:用上述图的装置演示氢氧燃料电池工作情况.

学生观察:电流表指针发生偏转,氢氧燃料电池放电工作.

教师解释:原电池不仅可以加快反应速率,还可以反应更容易进行.

展示:原电池四要素分析模型(如图5所示).

电池总反应:_

教师:从实验看出图4装置构成了原电池,有电流产生.请同学们用原电池四要素模型分析氢氧燃料电池工作原理,并分析电极反应.

学生:按照模型分析氢氧燃料电池的各个要素及工作原理得到图6所示内容.

负极反应式:2H2-4e-=4H+

正极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH-

2.铅蓄电池构造与工作原理:

教师:展示铅蓄电池构造图(如图7所示),播放铅蓄电池工作原理动画.

学生:应用原电池四要素模型,分析.

学生:讨论交流,填写表1、表2.

3.碱性锌锰干电池构造与工作原理:

教师:展示碱性锌锰干电池构造图(如图8所示)

提出问题:应用原电池四要素模型,分析电池的构造与电极反应

学生:讨论交流,填写表格

环节三:归纳总结化学电源核心概念

教师:提示上述化学电源是否都符合原电池的四要素模型?所用产品是否经过了一定工艺设计?其能量转换方式是由什么能转化成什么能?

学生:化学电源是依据原电池原理,经过精细设计而成的,将化学能转变成电能的装置.

环节四:化学电源的电极反应书写

教师:请同学们分析书写图9所列原电池的电极反应式

学生:思考电极反应,试图9写电极反应式,讨论.

教师提问:巡视观察,发现学生电极反应书写困难.氢气在负极失电子后的直接产物是什么?

学生:氢离子!

教师:离子导体的类型,氢离子在该环境下能否存在?或者氢离子能跟什么物质反应,结果生成什么?

学生整理归纳(如图10所示)

教师:氧气在正极得电子后直接的产物是什么?

学生:氧离子!

教师:大家注意离子导体的类型,氧离子在该环境下能否存在?或者氢离子能跟什么物质反应,结果生成什么?

学生整理归纳(如图11所示)

教师:结合原电池四要素模型以及所接触的化学电源实例,如果需要改进或研发新的化学电源,可以从哪些方面入手?

学生:改变化学反应、电极材料、离子导体.

教师:希望同学学好化学电源原理,有志于开发更高效、环保的化学电源.

化学电源教案 篇5

课标解读重点难点 1.了解电池的分类、特点及适用范围。

2.了解几类化学电池的构造、原理。

3.了解化学电源的广泛应用及废旧电池的危害。 1.一次、二次、燃料电池的构造及工作原理。(重点)

2.原电池电极反应式的书写。(重难点)

化学电源1.概念：是将化学能直接转化为电能的装置。化学电池的主要部分是电解质溶液和浸在溶液中的正极和负极，使用时将两极用导线接通，就有电流产生，因而获得电能。

2.类型 eq blc{rc (avs4alco1(①一次电池?如普通锌锰电池——干电池?，②二次电池?如铅蓄电池?，③燃料电池?如氢氧燃料电池?))

常见的几种化学电池

1.一次电池(碱性锌锰电池)

(1)构成：负极Zn，正极MnO2，电解质KOH。

(2)电极反应：负极：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2

正极：2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-

总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2

2.二次电池(蓄电池)

(1)构成：负极Pb、正极PbO2，电解质H2SO4溶液

(2)工作原理

①放电：负极：Pb(s)+SO eq oal(2-，4) (aq)-2e-===PbSO4(s)

正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO eq oal(2-，4) (aq)+2e-===PbSO4(s)+2H2O(l)

总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)+2H2O(l)

②充电时

铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。

阴极：PbSO4(s)+2e-===Pb(s)+SO eq oal(2-，4) (aq);

阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-===PbO2(s)+4H+(aq)+SO eq oal(2-，4) (aq);

总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)===Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)。

上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) eq o(????，sup17(放电)，sdo15(充电)) 2PbSO4(s)+2H2O(l)。

3.燃料电池

(1)工作原理

①连续地将燃料(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和氧化剂的化学能直接转换成电能。

②电极材料本身不发生氧化还原反应。

③工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除。

(2)氢氧燃料电池

①电极材料Pt，酸性电解质。

②电极反应：负极：H2-2e-===2H+

正极： eq f(1，2) O2+2H++2e-===H2O

总反应：H2+ eq f(1，2) O2===H2O

若把氢氧燃料电池中的酸性介质换成碱性介质，其电极反应式怎样写?

【提示】 负极：2H2-4e-+4OH-===4H2O

正极：O2+2H2O+4e-===4OH-

总反应：2H2+O2===2H2O

1.根据装置书写电极反应式

(1)先分析题目给定的图示装置，确定原电池正、负极上的反应物，并标出相同数目电子的得失。

(2)电极反应式的书写。

负极：活泼金属或H2失去电子生成阳离子，若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存，则该阴离子应写入负极反应式。如铅蓄电池，负极：Pb+SO eq oal(2-，4) -2e-===PbSO4。

正极：阳离子得到电子生成单质，或O2得到电子。若反应物是O2，则：

电解质是碱性或中性溶液：O2+2H2O+4e-===4OH-。

电解质是酸性溶液：O2+4H++4e-===2H2O。

(3)正、负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。

2.给出总反应式，写电极反应式

分析反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)→选择一个简单的变化情况去写电极反应式→

另一极的电极反应直接写出或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果

以2H2+O2===2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤如下：

(1)根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况，确定2 mol H2失掉4 mol电子，初步确定负极反应式为2H2-4e-===4H+。

(2)根据电解质溶液为碱性，与H+不能共存，反应生成水，推出OH-应写入负极反应式中，故负极反应式为2H2+4OH--4e-===4H2O。

(3)用总反应式2H2+O2===2H2O减去负极反应式得正极反应式：2H2O+O2+4e-===4OH-。

3.可充电电池电极反应式的书写

在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池。

(1)原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高。

(2)原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。

书写电极反应式应注意电解质溶液的影响。

(1)中性溶液反应物中无H+或OH-。

(2)酸性溶液反应物，生成物均无OH-。

(3)碱性溶液反应物，生成物中均无H+。

(4)水溶液不能出现O2-。

例1.(1)今有2H2+O2KOH，2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是________，正极通的应是______，电极反应式分别为______________、______________。

(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液，则电极反应式为__________________、_____________________。

(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化? _______________________________。

(3)如把H2改为甲烷、KOH作导电物质，则电极反应式为：________________、__________________。

【解析】 根据电池反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，因此H2应在负极上反应，O2应在正极上反应。又因为是碱性溶液，此时应考虑不可能有H+参加或生成，故负极反应为：2H2+4OH--4e-===4H2O，正极反应为：O2+2H2O+4e-===4OH-。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH-参加或生成，故负极：2H2-4e-===4H+，正极：O2+4H++4e-===2H2O。由于前者在碱性条件下反应KOH量不变，但工作时H2O增多故溶液变稀碱性变小，pH将变小。而后者为酸溶液，H2SO4量不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。如把H2改为甲烷用KOH作导电物质，根据反应CH4+2O2===CO2+2H2O，则负极为发生氧化反应的CH4，正极为发生还原反应的O2，由于有KOH存在，此时不会有CO2放出。

【答案】 (1)H2 O2 负极：2H2+4OH--4e-===4H2O

正极：O2+2H2O+4e-===4OH-

(2)负极：2H2-4e-===4H+ 正极：O2+4H++4e-===2H2O (1)变小，(2)变大

(3)负极：CH4+10OH--8e-===CO eq oal(2-，3) +7H2O

正极：2O2+4H2O+8e-===8OH-

小结：

常见燃料电池的电极反应

在燃料电池中，电解质溶液参与电极反应，电解质酸碱性的改变，引起电极反应的变化，但不影响燃料及O2的性质。

电极反应在遵守质量守恒定律、电荷守恒、电子得失守恒的同时，还要特别考虑电解质溶液是否参与反应。

(1)甲烷燃料电池。

电解质：KOH

正极(通O2)：2O2+4H2O+8e-===8OH-

负极(通CH4)：CH4+10OH--8e-===CO eq oal(2-，3) +7H2O

总反应：CH4+2O2+2KOH===K2CO3+3H2O

(2)甲醇燃料电池。

电解质：KOH

正极：3O2+6H2O+12e-===12OH-

负极：2CH3OH+16OH--12e-===2CO eq oal(2-，3) +12H2O

总反应：2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O

(3)肼燃料电池。

电解质：KOH

正极：O2+2H2O+4e-===4OH-

负极：N2H4+4OH--4e-===N2↑+4H2O

总反应：N2H4+O2===N2+2H2O

(4)熔融盐燃料电池。

熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池。有关的电池反应式为：

正极：O2+2CO2+4e-===2CO eq oal(2-，3)

负极：2CO+2CO eq oal(2-，3) -4e-===4CO2

总反应：2CO+O2===2CO2

例2.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆一氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是( )

A.有O2放电的a极为电池的负极

B.有H2放电的b极为电池的正极

C.a极对应的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-

D.该电池的总反应方程式为2H2+O2高温，2H2O

【解析】 固体介质允许O2-通过，说明为非水体系，因此C项中a极反应式不正确，这种表达是水溶液中进行的反应，a极反应式应该是： eq f(1，2) O2+2e-===O2-，b极反应：H2-2e-===2H+，总反应方程式是H2+ eq f(1，2) O2高温，H2O。

【答案】 D

例3.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，故得到广泛应用。锌锰碱性电池以KOH溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)===Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)

下列说法错误的是( )

A.电池工作时，锌失去电子

B.电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-===2MnOOH(s)+2OH-(aq)

C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D.外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g

【解析】 根据题意，该电池的负极材料是锌。电池工作时，锌本身失去电子而发生氧化反应，失去的电子通过外电路移向另一极(正极)。在该电极上，MnO2获得电子发生还原反应生成MnOOH：2MnO2+2e-―→2MnOOH。从元素守恒的角度来看，右侧还多2个氢。在碱性溶液中不出现H+，故正极反应为2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-。反应中，失去0.2 mol电子，消耗掉0.1 mol锌，质量为6.5 g。

【答案】 C

练习

1.下列有关电池的说法不正确的是( )

A.手机上用的锂离子电池属于二次电池

B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D.锌锰干电池中，锌电极是负极

【解析】 锂离子电池可以充电，再次使用，属于二次电池，A项正确;铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜电极流向锌电极，而电子是由锌电极流向铜电极，B项错;电池的实质即是化学能转化成电能，C项正确;Zn失去电子生成Zn2+，故作为负极，D项正确。

【答案】 B

2.茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中

( )

①铝合金是阳极 ②铝合金是负极 ③海水是电解液

④铝合金电极发生还原反应

A.②③ B.②④

C.①② D.①④

【解析】 较活泼的铝合金为负极(②对)。Pt-Fe合金网为正极，海水是电解液(③对)。负极上发生氧化反应(④错)。

【 答案】 A

3.关于铅蓄电池的说法正确的是( )

A.在放电时，正极发生的反应是：Pb(s)+SO eq oal(2-，4) (aq)===PbSO4(s)+2e-

B.在放电时，该电池的负极材料是铅板

C.在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小

D.在充电时，阳极发生的反应是：PbSO4(s)+2e-===Pb(s)+SO eq oal(2-，4) (aq)

【解析】 A项中电池放电时正极应发生还原反应，电极反应为： PbO2+4H++SO eq oal(2-，4) +2e-===PbSO4+2H2O;C项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大;D项中电池充电时阳极应发生氧化反应。

【答案】 B

4.锌锰干电池的两极分别为碳棒和锌皮，在放电时电池总反应方程式可以表示为：Zn+2MnO2+2NH eq oal(+，4) ??Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O。根据上述信息，下列结论正确的是( )

A.放电时正极发生反应的物质为NH eq oal(+，4)

B.Zn为负极，碳为正极

C.工作时，电子由碳极经外电路流向Zn极

D.长时间连续使用该电池时，内装糊状物不会流出

【解析】 在电池的正极上发生的是得电子的还原反应，是总反应中氧化剂发生反应的电极。由锌锰干电池的总反应式可知，MnO2与NH eq oal(+，4) 发生的反应为正极反应。根据原电池的工作原理可知，相对活泼(指金属性)的一极为负极，相对不活泼的一极为正极，B项正确;在外电路，电子从负极流向正极，C项错误;长时间连续使用该电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，糊状物很可能流出而腐蚀用电器，D项错误。

【答案】 B

5.科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事目的。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨化为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题：

(1)这种电池放电时发生的化学反应方程式是

______________________________。

(2)此电池的正极发生的电极反应式是________，负极发生的电极反应式是__________________。

(3)电解液中的H+向________极移动，向外电路释放电子的电极是________。

(4)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化效率高，其次是________。

【解析】 甲醇燃料电池实质就是利用CH3OH燃料在氧气中反应来提供电能。CH3OH在负极发生氧化反应，电极反应式为2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2+12H+;氧气在正极反应：3O2+12H++12e-===6H2O，两反应式相加即得总反应式。在电池中，负极释放出电子移动到正极上，故向外电路释放电子的电极为负极。在原电池的内电路中，阳离子向正极移动，故H+向正极移动。甲醇反应产物为CO2和H2O，对环境无污染。

【答案】 (1)2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O

(2)3O2+12H++12e-===6H2O 2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2+12H+

化学电源与环境保护的关系 篇6

根据《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》第三条:国家对固体废物污染环境的防治,实行减少固体废物的产生量和危害性、 充分合理利用固体废物和无害化处置固体废物的原则,促进清洁生产和循环经济发展。

化学电源 (即化学电池) 是在原电池的基础上发展起来的,和原电池一样是一种直接把化学能转化为电能的装置。 一般由三个条件构成: 即活泼程度不同的两极材料、 电解质溶液、闭合回路。 三个条件更缺一不可。 两极材料中谁在电解质溶液中更活泼、更容易失电子,谁为负极。 电子由负极出发,经外电路来到正极。

根据原电池原理人们研制出了各种各样的化学电池。

一、锌锰干电池

属于一次电池。 最早的是酸性锌锰干电池,即普通锌锰干电池。 因作为电解质的糊状NH4Cl显酸性, 这类电池即使不用,放置过久也会失效。 酸性锌锰干电池以在碳棒的周围是细密的石墨和去极化剂Mn O2的混合物,NH4Cl和淀粉或其他填充物(制成糊状物)。 干电池在使用时以锌为负极,正极材料是由二氧化锰(Mn O2)粉 、氯化铵及炭黑组成的一个混合糊状物 。 正极材料中间插入一根碳棒,作为引出电流的导体。 两极反应为:

为延长电池寿命和提高其性能, 人们将电池内的电解质换成湿的KOH,制成了碱性锌锰干电池。 两极反应为:

一次电池还有锌银电池(常制成纽扣式微型电池)、锂电池等。 这些电池中含有强碱KOH、锰、汞、银等重金属。

二、充电电池

充电电池属于二次电池,可以反复充放电。 最常见的是铅蓄电池。 它由两组栅状交替排列而成,Pb在负极板上,Pb O2在正极板上,电解液是硫酸溶液。 铅蓄电池放电时,两极反应为:

总反应为:Pb+Pb O2+2H2SO4= 2Pb SO4+2H2O,铅蓄电池充电时的反应是上述反应的逆过程。 其他二次电池还有镍镉电池、 氢镍电池、锌银电池、锂离子电池等。 在这些电池中含有强酸H2SO4、铅 、镍 、镉 、银等重金属 。

三、燃料电池

燃料电池种类很多,除了氢气而外,烃、肼、甲醇、氨、煤气等都可作为燃料电池中的燃料。 它是一种新型电池,它的能量转化率较高,其中最常见的是氢-氧燃料电池。 氢-氧燃料电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,铂做电极。 当电解液不同时,两极反应也不相同:

(1)航天技术上使用的氢 -氧燃料电池具有高能 、 轻便和不污染环境等优点。 当电解质溶液为稀硫酸时,其放电时电池的两极反应为:(负极)2H2-4e=4H+

电池总反应为:

(2)阿波罗宇宙飞船上使用的氢 -氧燃料电池 , 当电解质溶液为75%的KOH溶液时,其放电时电池的两极反应为:

电池总反应为:

(3) 固体氧化燃料电池以固体氧化锆-氧化钇为电解质 ,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过 。 其中两多孔电极均不参与电极反应。 其放电时电池的两极反应为:

电池总反应为:

可以看出, 三个氢-氧燃料电池的总电池反应都一样,反应中没有污染物生成, 所以氢-氧燃料电池是一种新型的、无污染的能源。 燃料电池是我们今后能源发展的方向,具有广泛的发展前景。

综上所述,电池中含有大量强酸、强碱及重金属如锌、铅、 镉、汞、锰等。 废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量的重金属上。 这些重金属(有毒物质)通过各种途径进入人体内, 长期积蓄难以排除,损害神经系统、造血功能和骨骼,甚至可以致癌。

比如:铅主要导致神经、造血、消化、泌尿、生殖和发育、心血管、内分泌、免疫、骨骼、神经系统和造血系统的疾病。 更为严重的是它影响婴幼儿的生长和智力发育,严重者造成痴呆; 汞主要损伤中枢神经系统、消化系统及肾脏,对呼吸系统、皮肤、血液及眼睛也有一定影响;镉主要导致肾脏器官等发生病变,并影响人的正常活动,造成贫血、高血压、神经痛、骨质松软、肾炎和分泌失调等病症;锰主要危害神经系统。

废旧电池如果与生活垃圾混合处理,电池腐烂后,其中的汞、镉、铅、镍等重金属溶出会污染地下水和土壤,再渗透进入鱼类、农作物中,破坏人类的生存环境,威胁人类健康。

据专家测试:一节一号电池烂在地里,能使一平方米的土地失去利用价值。 一粒纽扣电池能污染600立方米水,相当于一个人一生的用水量。 乱扔一颗电池的危害竟有这么大,真让人触目惊心。

而中国每年要消耗这样的电池70亿只。

工厂每天都在生产电池,人们每天都在使用电池。 我们该,怎么做,才能保护环境?

作为一个有良知的中国人,相信您有正确的选择。 不随便丢弃废旧电池,对废旧电池要加以回收利用。

化学电源 篇7

在化学电镀设备中, 电源是决定其电镀效果的主要因素之一。目前国内应用于各类化学电镀设备的大功率电源一般系单独控制, 电源输出与设备传动系统无法有效结合, 导致在产品处理过程中, 无法根据工艺要求实时调整参数。此外, 电源工作状态也无法实时反馈给主控制单元, 无法掌控电镀质量, 尤其当多台电源同时工作时更是如此[1,2,3,4]。因此有必要开发电源与PLC之间的通讯协议, 实现电镀过程中的电源自动化控制, 以期提高电镀质量, 降低设备能耗。

1 通讯协议构成

协议报文由32个字节组成, 包含站地址、状态字、电压值、电流值、设定值或输出值, 如表1所示。报文经BCC校验。

通讯参数:9 600 bps, 8 bit, 无校验, 1位停止位。

报文时间特性:接收数据后到发送新数据前延时10 ms, 最大延迟时间300 ms。

1.1 站地址

每一个站地址占用2个字节, 因此地址分为高字节和低字节, 以16进制ASCII码传输 (0~9=30h~39h、A~F=41h~46h) 。地址可通过下位机的拨码开关设定。

1.2 状态字

状态字定义了通讯方向。控制系统 (PLC, PC, PNC) 发送设定的状态位, 控制单元返回当前状态和电源的当时值 (错误信息, 模式) 。利用4位二进制组合, 以16进制ASCII码传输 (0~9=30h~39h、A~F=41h~46h) , 如表2所示。

1.2.1 推进时间 (AH1)

该位通过一个放大的时间参数来设定。设定后, 利用复用数据空间 (24~29) 进行传输, 每次该数据空间内数据到达时, 控制单元内部产生延迟。

1.2.2 运行时间

当运行时间结束后, 脉冲电源自动关闭。利用复用数据空间 (24~29) 进行运行时间设定时, 控制系统必须设定该位;当读取电源的当前参数时, 控制系统禁止设定该位;当读取先前写入的参数时, 控制系统必须设定改位。通常控制系统能够发送虚拟报文给控制单元, 以读取电源的现行参数。若要让新的设定值有效, 设置该位, 告知控制单元使用当前报文设定参数, 如表3所示。

1.2.3 运行模式

通过该位开启和关闭电源, 可以参考表2中的“写入新设定值”, 对控制单元内部Ah计时器进行复位。

(1) 错误接受控制

通过设定改为对每个发生的错误进行接收。

(2) 电流错误控制

如果电流设定值比实际平均值高出5%超过20 s时, 控制单元产生一个错误。直流电源不关闭。

(3) 开关及报警控制

该位显示电源的当地模式。 (开关模式:off=0;on=1) 。当新的设定值不在定义的范围内时, 老的设定参数持续有效, 新的设定参数被忽略, 同时产生错误信息。当“电流错误控制”置位时, 产生错误信息。

(4) 看门狗复位

控制单元中的单片机对内部运行进行监控, 当产生故障时, 看门狗自动复位。同样, 当电源重新启动时, 服务照常。所有设定参数在复位后丢失, 该位输出给控制系统。

1.3 电压电流数据

输出电压范围00.0~99.9 V, 电压设定占用3个字节, 7~8为整数, 9为小数。每一位通过16进制ASCII码传输, 小数点被忽略 (Byte7~8:电压值;Byte9:1/10电压值) 。电流设定值和实际值占用5个字节宽度, 每一位通过16进制ASCII码传输 (0~9=30h~39h) , 小数点为“2Eh” (Byte12~15:平均电流值;Byte16:小数点 (2Eh) ;Byte17:1/10平均电流值) 。

1.4 复用数据空间

字节24~29被定义为不同的功能。功能的区别以表4描述。

1.5 BCC校验

BCC校验码位于报文最后2个字节, 用来验证报文传输准确性。如果接受的校验码和计算的校验码之间存在差别, 报文传输错误, 命令无效。错误应答信号在控制系统中最多重复5次, 控制单元不响应错误命令。BCC对1~26字节进行异或运算。与站地址及状态字相同, BCC校验码分成2个字节, 以十六进制ASCII码传输 (0~9=30h~39h、A~F=41h~46h) 。Byte31:BCC校验 (高字节) , Byte32:BCC校验 (低字节) 。

2 西门子S7-200与电源自由口通讯

2.1 S7-200通讯介绍

西门子S7-200自由口模式允许应用程序控制S7-200 CPU的通讯端口。可以在自由口模式下使用用户定义的通讯协议与多种类型的智能设备的通讯。自由口模式支持ASCII码和二进制协议。

2.2 通讯控制过程

以两台电源与CPU224之间的发送控制为例, 控制过程如图1所示。

2.3 PLC控制过程简介

(1) Main主程序:监视用于自由通信口/PPI通信切换的RUN/TERM开关, 寻找输入;

(2) 初始化子程序:初始化XMT缓冲区, 设置通信参数;

(3) 启动电源RUN子程序:启动代码, 写入站地址, 写入新的设定值;

(4) 停止电源STOP子程序:停止代码, 写入站地址, 写入新的设定值;

(5) ASCII编码子程序:从略;

(6) 十六进制源指令存储:VB100~VB129中30个字节。起始码VB100=01H, VB115='.', 停止码VB129=02H;

(7) ASCII码转换过程:将VB101~VB128中28个字节转化到VB1001~VB1056的56个ASCII码16进制数据。过程分为两个部分:VB101~VB114中14个字节转化为28个ASCII码16进制数;VB116~VB128中13个字节转化为26个ASCII码16进制数;

(8) 16进制发送缓存区:VB100~VB129中30个字节指针偏移间隔2, 在VB1001~VB1056的56个ASCII码16进制数据中, 28个有效数据存储到发送缓冲区VB201~VB228中。起始码VB200=01H, VB215=2EH, 停止码VB229=02H;

(9) BCC校验子程序:BCC校验码生成, 将发送缓冲区中VB300~VB329之间的30个16进制ASCII码字节按位异或, 得出的异或值转化为2个字节的16进制ASCII码, 放置于VB300、VB301之中。由此得出转化成功的32个字节报文, VB300~VB301 SBR7发送信息, 初始化发送定时器;

(10) INT0:发送结束的中断处理程序, 打开接收器;

(11) INT1:发送超时的中断处理程序, 再试发送, 最多试发3次;

(12) INT2:接收字符的中断程序, 结束后进行有效性检验;

(13) INT3:接收超时的中断处理程序, 再试接收, 最多试收3次。

3 结束语

本文通过S7-200PLC的自由口与基于Field-Bus的通讯协议控制单元实现了化学电镀电源的运行过程控制。根据电源工作中的各项重要参数, 设置了通讯报文系统。可利用触摸屏或工控机将化学电镀电源进行整体操作, 同时可将电源工作状态直观地反应给用户。

样机试验表明:理论分析可行、有效, 可供同行参考。

参考文献

[1]SIMATIC.S7-200可编程序控制器系统手册[Z].2005.

[2]胡敏.深入浅出西门子S7-200 PLC[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003.

[3]安茂忠.电镀理论与技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2004.

化学电源 篇8

随着计算机技术的发展,分子模拟技术正广泛地应用于科研生产、教学等各个相关领域,它不仅可以使分子原子等微观粒子的结构形象化、可视化,而且它可以通过结构分析、模拟、数据处理,从微观角度揭示结构与性质的关系。本文从化学电源教学实际出发并结合本人的科研[2,3,4],利用Materials Studio的辅助教学功能[5,6]形象直观地展示化学电源中较抽象、复杂的概念和模型,将抽象的平面教学转变为立体的形象教学,以提高学生的学习兴趣,增强学生的创造性思维。

1 在电极材料教学中应用Materials Studio

化学电源中许多电极材料大多都涉及到晶体结构,抽象的晶体结构等用传统的方法讲授,学生不但感觉十分枯燥而且不易在头脑中建立相应的模型和概念。Materials Studio的核心模块Materials Visualizer提供了建模和显示的工具,学生能利用Materials Visualizer构造分子、晶体材料、表面、界面、层结构和高聚物的模型,模型可以有线状、棒状、多面体等多种显示方式,并能从不同的角度操纵、查看并分析这些模型。这有助于学生理解物质的结构。例如,Zn是Zn-Mn O2电池和Zn-Air电池的负极活性物质,其3D模型如图1所示。

从图1可查找Zn晶体的对称性:在Properties explorer中的Filter选择Symmetry System选项,然后在上面的视窗中Build→Symmetry→Find Symmetry...按下Find Symmetry选项,便可看到已找到Zn晶体为简单六方晶胞,对称性为PM63/MMC,晶胞参数为a=b=,c=,在教学中从不同视角展示这种效果,能使学生容易理解晶体的对称性的类型。

2 在电极过程教学中应用Materials Studio

化学电源中的电极过程实质上电极表面与电解质相互作用的过程,利用Materials Studio可以构建各种晶体表面与电解质溶液相互作用的分子模型,并对其进行几何结构进行优化,得到分子动力学模拟的初始构型,根据实际电解质的浓度可设计出不同的分子模型。整个模型构建过程操作简单,三维模型形象生动。以碱性锌锰电池为例,构建锌电极表面与KOH相互作用的分子模型,其模型构建过程如下:

(1)锌晶面的优化

首先对锌晶体进行切面,选择锌晶体的切面为(0 0 1)面,在Forcite模块中,选择合适的力场对切好的面进行优化。对优化好的切面要扩大晶胞,在菜单栏中选Build,然后点击Symmetry→Supercell,构建锌的晶面。接着还要把锌晶面改成晶胞,在菜单栏中选Build,然后点击Crystals→Build vacuum slab,在Build Vacuum Slab Crystal对话框中设置参数,得到一个锌的超晶胞Zn(0 0 1),如图2所示。

(2)H2O和KOH分子的构建与优化

在Project Explorer中右击MS图标,点击New→3D Atomistic Document,并把3D Atomistic Document命名为H2O,在图形界面中画上一个H2O分子,然后对水分子进行几何优化,找到它的最稳定构象,KOH分子的构建过程与水分子相似,H2O和KOH的分子模型如图3所示。

(3)KOH水溶液的无定形晶胞的构建

点击菜单栏Amorphous Cell模块,选择Calculation,在弹出的Amorphous Cell Construction对话框中,在项目文档目录中双击KOH文档,按下Add按钮,把Number下面的数字改为9;同样,在项目文档目录中双击H2O文档,按下Add按钮,把下面Number的数字改为55。Cell Parameters中Specify a,b参数分别与超晶胞Zn(001)参数一致。点击Construct按钮,得到KOH水溶液的无定形晶胞,见图4。

(4)构建Zn与KOH水溶液相互作用的界面模型

在Project Explorer中单击MS图标,在菜单栏中选Build,然后点击Build Layers,在Build Layers对话框中Layer 1选优化后的超胞Zn(0 0 1),Layer 2选构建好的KOH水溶液的无定形晶胞;在Layer Details标签栏下Layer 2的Vacuum设置为25,点击build按钮,得到Zn与KOH水溶液相互作用的界面模型,如图5所示。

3 在离子扩散过程的教学中应用Materials Studio

扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移,直到均匀分布的现象,扩散速率与物质的浓度梯度成正比。扩散是由于分子热运动而产生的质量迁移现象,主要是由于密度差引起的。扩散现象等大量事实表明,一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。传统的教学方式很难从微观角度直观地展现出化学电源中电解质溶液的扩散动态过程,学生难于理解,而利用Materials Studio就能轻松解决。以锌锰电池为例,利用Amorphous Cell模块构建水溶液中Zn2+和Cl-的扩散模型,然后对该模型进行分子动力学模拟,得到不同时刻的动态模型,如图6所示。

4 结语

化学电源中的电极过程在教学方法上应充分利用计算机化学的最新成果,采用可视化的教学形式和教学手段,使学生不仅能学到知识,还能培养举一反三,融会贯通的能力。通过在化学电源教学中引入Materials Studio辅助教学,使原本抽象的理论教学变得具体而形象,对提高教学效果、激发学生的创造力和想象力、培养学生的结构化学学习兴趣都能起到很好的推动作用。

参考文献

[1]钟胜奎.PBL教学法在电化学工程专业化学电源工艺学教学中的应用[J].广州化工,2009,37(4):197-198.

[2]曾建平,陈红玉.聚合物缓蚀剂对碳钢缓蚀作用的机理研究[J].盐城工学院学报:自然科学版,2012,25(3):1-5.

[3]ZENG Jianping,ZHANG Yinxu,SUN Ruyao,et al.Electroreduction Property and MD Simulation of Nitrobenzene in Ionic Liquid[BMim][Tf2N]/[BMim][BF4][J].Electrochimica Acta,2014,134:193-200.

[4]ZENG Jianping,DAI Yong,SHI Wen yan,et al.Molecular dynamics simulation on the interaction between polymer inhibitors and anhydrite surface[J].Surface and Interface Analysis,2015,47(9):896-902.

[5]杜永胜.Materials Studio在固体物理教学中的应用[J].技术物理教学,2009,17(3):45-46.

化学电源 篇9

一同步教学法的内涵

随着社会对人才素质要求的提高, 目前国内各高校都非常重视素质教育, 自然每位教师要将素质教育的思想贯穿在自身的教学当中。[1,2,3]实施素质教育就是将培养学生的各种能力作为教学的主要目的提高学生的综合素质。[4]所以, 采取什么样的教学方法才能达到此目的是摆在教师面前的实际课题。

“同步教学”法是根据“教学互动”原理提出的一种教学方法, 即是教师引导、学生配合, 通过互动作用保证教学效果的一种方法。[5,6]同步教学法可以提高学生的注意力, 增强学生的学习兴趣, 激发学生的求知欲, 使学生变被动为主动, 充分调动学生的积极性, 挖掘学生的潜在智能, 从而加深学生对知识的理解。实践表明, 学生在课堂上是否能与教师同步直接影响其教学效果。为达到教与学的同步, 教师与学生之间的师生“亲情”至关重要, 这种“亲情”有利于教师控制教学过程, 调动学生的学习内动力, 使之与教师的外动力产生合力。同步教学是一种合理、有效的方法。

二新型化学电源进展课程面临的问题

哈尔滨工业大学的新型化学电源进展课程是面对电化学专业的大四学生 (第七学期) , 而学生在这样一个时间段里面临着诸多人生重要的抉择, 如找工作、考研、出国前的艰难准备等, 所以他们比较难进入倾心的听课状态。如在上学期 (2009秋季学期) 的教学过程中某女同学, 上课从不迟到早退, 而且总是坐在教室的最后一排, 但其从来没有记过笔记, 课堂上总是带着耳机听英语, 课堂提问一问三不知;某男同学, 上课总是睡觉, 问其原因, 是由于前一天晚上复习英语到很晚。另一女同学, 上课从来没抬头看过黑板, 一直在忙碌着写着什么, 问其同学才知道是复习GRE英语, 准备出国。前面仅仅是几个典型例子, 还有很多同学, 在准备找工作面试等。总之有一半以上学生不能很好地进入学习状态。加之这门课程是关于学科进展的新内容, 与时间同步, 大部分教学内容来自不断更新的国内外的文献和国内外企业的新信息, 没有固定的教材, 导致学生在某种程度上难以与教学进程同步, 学习效果不是十分理想。

为此, 笔者在教学过程中尝试应用同步教学法, 收到了较好的效果。

三同步教学法的应用

为了达到“教与学”的同步, 我们在新型化学电源进展课程教学过程中进行了以下几方面进行了实践。

1 营造和谐的教学氛围

学习需要动力, 目标是动力的源泉, 而轻松、愉快的课堂氛围有利于保证学生持久的学习动力, 可以使学生相对轻松地接受知识。为营造和谐的课堂教学气氛, 我们首先要尽力了解每一位学生。大四的本科专业学生都是小班上课, 课堂人数相对较少, 学生与专业课教师的交流比较多, 这使教师更多地了解学生创造了有利条件。为了与学生更好的沟通, 获得更好的教学效果, 笔者在教学过程中用“亲情”提高学生的学习热情。关心每一位学生的下一个目标 (毕业去向) , 跟踪了解学生下一个目标的实现过程 (找工作的情况、考研的准备情况、出国的准备情况等) 。在与学生交流的过程中适时找到与本课程的结合点。结合课程进度情况, 介绍不同的企业生产情况以及历年来哈工大的招生情况和面试技巧等;结合考研准备情况介绍不同高校及研究院所的专业研究方向;结合本人出国经历, 介绍国外生活、学习经历等。进行适当鼓励集中学生的注意力, 调动其学习的积极性, 加深师生的情感交流, 以达到师生的情感同步。

语言尽量实际而中肯, 帮助学生克服这一过程中遇到的困难, 取得学生的信任。并在教学过程中注意穿插学生感兴趣的内容, 调动学生的学习兴趣。努力创造一种活跃的学习气氛, 达到教师爱教, 学生爱学的动力同步。

2 专业课内容与将来工作相结合

根据教学大纲, 将课程的内容与生产实际紧密联系起来, 把教师从企业所了解到的相关知识融入到课堂教学中, 加强课堂教学的时效性, 从而把专业课教学内容与学生毕业后从事的工作相结合。比如在讲述锂离子电池电极材料过程中, 结合哈尔滨光宇集团、杭州南都电源有限公司、江苏双灯集团、比亚迪、比克、邦凯等著名企业的生产实际介绍各种电极材料在不同企业的应用及研发现状, 同时鼓励广大同学努力学习、献身新能源事业, 增强民族自豪感, 为国家经济、科技发展做出贡献。在讲到燃料电池时, 详细介绍大连化学物理研究所、中科院化学所、清华大学、天津大学等著名研究单位, 为学生考研做考情分析。同时结合本人国外留学经历, 介绍国外研究生课程设置和内容等, 集中学生课堂注意力, 使学生达到兴趣与收获同步。

3 优秀毕业生经历与学生今后目标的同步

在课余可以利用优秀校友的奋斗经历和先进事迹激励同学们刻苦学习, 突出榜样的力量, 以达到优秀毕业生经历与学生今后人生目标的同步。例如讲到一些知名的蓄电池企业时, 介绍这些企业老总中哈工大校友的学习、工作的经历以及艰辛的创业之路;又如在讲到阀控铅酸蓄电池内容时, 以我校毕业的1998届某优秀毕业生为例, 介绍其在校期间刻苦学习、毕业后在某集团公司从技术员做到总经理的经历, 激励同学们努力学习专业知识。讲到锂离子电池材料的内容时, 详细介绍我校2000届优秀毕业生林某, 利用在校所学知识以及其勤奋好学本性, 创建某新能源公司的事迹;讲述燃料电池催化剂内容时, 以我专业博士生为例, 介绍其在入学短短一年的时间里取得申请国家发明专利1项, 发表SCI影响影子为5.5和8.5的论文各一篇的好成绩。通过以上实例激励学生们向优秀毕业生学习, 无论毕业后工作、考研、读博还是出国, 只要刻苦努力、树立远大理想和目标, 无论在哪一类新能源领域从事工作, 都能取得优异的成绩。

4 考试方法的多样化与教学目标同步

大学考试仅仅是检查学生学习效果的一种手段, 结合大四学生学习特点, 在本门课程中采取了分段累加的考试方法, 达到多样化的考试方法与教学目标同步。在课堂教学中采用课堂开卷考试方式, 检查学生记笔记的情况和出勤情况;采用写企业调研报告的考试方法, 使学生通过网络了解自己心目中的新能源企业和产业发展状况, 为找工作树立目标, 增强学习动力;在讲到锂离子电池正极材料时, 采用分组报告的形式, 使学生分成若干组, 每组同学针对一种正极材料进行调研, 提高同学们获取信息的能力, 同时增强相互之间信任和信息共享能力。使同学更加深入认识到每种正极材料的优缺点、应用领域、制备方法以及性能改进措施等。

每一种考试方法在期末总成绩中都占有一定的比例, 这样既调动了学生从事小考试的积极性, 同时又增强了同学们学习的兴趣, 使同学们掌握专业知识更加扎实。真正实现了考试方法的多样化与教学目标同步。

5 异步教学与同步教学相结合

提高教学质量的方法之一是把握学生的信息。由于学生的智力水平不同, 前三年打下的学习基础不同、学习方法也不同, 而且每个学生的下一个目标 (工作、考研、出国) 不同, 所以教师在认真备课的同时, 还应因人施教, 通过对学生的了解和课堂教学效果来自省在教学中是否达到了预期的效果, 对不同的学生做分层次要求, 比如找工作的学生在分组调研时侧重对企业的了解和产业现状认识, 在课堂教学过程中, 对专业知识的掌握要求较高。对考研和正准备出国的学生, 尽量减少利用课下时间进行本课程学习, 相反集中精力提高课堂学习的效率。通过以上教学方法, 以达到异步教学与同步教学相结合, “教与学”相同步。

通过同步教学法在“新型化学电源进展”课程中的实践与应用, 增强了学生学习的动力, 提高了学习的兴趣, 使课堂教学的被动学习变成主动学习, 使学生学习成绩明显提高, 本年度学生优秀率达到近30%, 彻底消灭不及格现象。此外, 通过同步教学法, 也增强了学生对老师的信任和尊重。

参考文献

[1]李益顺, 李艳红.合同制异步教学法的应用研究[J].赣南师范学院学报, 2007 (1) :126-128.

[2]孟志芬.提高学生兴趣的有机化学教学法[J].大学化学, 2006, 21 (1) :21-23.

[3]罗蒨, 葛兴, 郑燕英, 苑嗣纯, 蔡红.高等教育中基础有机化学教学方法的类比[J].北京农学院学报, 2007, 22 (增刊2) :102-104.

[4]张立珠, 顾大明, 强亮生, 张巨生.化学实验教学中学生创新能力培养的探索与实践[J].大学化学, 2006, 21 (6) :29-31.

[5]顾大明, 强亮生.工科大学化学课程同步教学的思考与实践[J].中国教育理论杂志, 2003 (33) :52-53.