高三化学一轮复习公开课《第35讲 新型化学电源分类突破》教学设计

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第35讲 新型化学电源分类突破
一、教材及学情分析
教材分析
本课时属于高三一轮复习中“化学反应原理”模块的核心拓展内容，对应人教版2019选择性必修1第四章“化学反应与电能”的延伸与整合。教材原章节以原电池、电解池的基本原理为核心，本复习课则聚焦高考高频考点——新型化学电源，将教材中零散的燃料电池、二次电池等内容进行分类整合，通过真题拆解、模型构建，帮助学生掌握不同类型新型电源的工作原理分析方法。本课时的复习既巩固了原电池、电解池的核心概念，又提升了学生运用电化学原理解决实际问题的能力，为后续复杂电化学综合题的突破奠定基础，同时贴合《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中“证据推理与模型认知”“变化观念与平衡思想”等核心素养的培养要求。
学情分析
学生为高三年级，已系统学习过原电池、电解池的基本原理，掌握了电极判断、电子流向、离子移动等基础知识点，具备一定的电化学问题分析能力。但学生在面对新型化学电源时，常因陌生的电极材料、电解质体系（如固体电解质、熔融盐电解质）、反应情境（如航天电源、储能电池）而产生畏难情绪，难以快速将陌生情境转化为熟悉的电化学模型，在书写复杂电极反应式、判断多池串联的工作原理等方面容易出错。为帮助学生克服这些困难，教师可采用模型构建法、真题情境拆解法、小组合作探究等多样化教学方法，激发学生的复习积极性，提升他们的知识迁移与运用能力。
二、教学目标
结合《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》及高三一轮复习的核心要求，围绕化学学科核心素养制定如下教学目标：
1. 变化观念与平衡思想：通过分析不同类型新型化学电源的能量转化过程，深化对原电池、电解池“氧化还原反应分区域发生”本质的理解，建立“物质变化-能量变化-电极反应”的关联认知。
2. 证据推理与模型认知：构建“新型化学电源模型分析框架”（电极判断→电解质作用→电极反应式书写→总反应推导），能基于电极材料、电解质类型等证据，快速判断陌生电源的工作原理，提升模型迁移能力。
3. 科学探究与创新意识：通过对高考真题情境的拆解与探究，合作分析燃料电池、金属-空气电池、二次电池等典型新型电源的问题链，培养从真实情境中提取关键信息、解决电化学问题的探究能力。
4. 科学态度与社会责任：了解新型化学电源在储能、新能源汽车、航天等领域的应用，认识化学技术对能源问题的解决价值，增强科学服务社会的责任意识。
三、教学重难点
教学重点
新型化学电源的分类及核心工作原理，包括：
燃料电池（氢氧燃料电池、甲醇燃料电池等）的电极反应式书写规律
金属-空气电池（锌-空气电池、铝-空气电池等）的电极判断与反应分析
二次电池（锂二次电池、钠二次电池等）的充放电过程分析
不同电解质体系（水溶液、熔融盐、固体电解质）下，新型化学电源的离子移动规律与电极反应式书写方法
新型化学电源在高考真题中的常见考查角度与解题思路
教学难点
陌生情境下（如固体电解质、非水体系）电极反应式的书写，尤其是涉及复杂氧化还原产物的判断与配平
多池串联型新型电源的电极判断、电子流向与各池反应的关联分析
二次电池充放电过程中，电极极性、反应类型的动态变化分析
四、教学设计
教学过程 时间分配 教师活动 学生活动 设计意图
导入环节：高考真题情境引入 5分钟 1. 展示2023年全国卷Ⅰ、2022年新高考卷Ⅰ中新型化学电源的真题题干（仅展示情境部分，隐藏问题），如“钠离子电池是一种新型储能电池，其工作原理如图所示”“某质子交换膜燃料电池用于航天供电”
2. 提问：“看到这些题目，你首先会关注哪些信息？你觉得这类题的核心考查点是什么？”
3. 统计学生的回答，梳理出“陌生情境、电极材料、电解质、工作原理图”等关键词，引出本节课主题：新型化学电源分类突破。 1. 认真观察真题情境，结合自身复习经验思考教师提出的问题
2. 举手发言，分享自己分析新型化学电源题的第一思路，如“先看电极材料”“找电解质类型”“看电子流向”
3. 明确本节课的复习目标：拆解高考高频新型电源类型，掌握解题模型。 1. 以高考真题引入，贴合高三复习的应试需求，快速唤醒学生对新型化学电源的已有认知
2. 通过提问与梳理，让学生自主发现新型化学电源题的核心分析要素，为后续模型构建做铺垫
3. 激发学生的复习紧迫感与探究欲望
讲授环节一：新型化学电源分类与模型构建 15分钟 1. 梳理新型化学电源的高考高频类型：燃料电池、金属-空气电池、二次电池、多池组合型电源
2. 构建“新型化学电源通用分析模型”：
（1）第一步：判断电池类型（原电池/电解池，若为二次电池需明确充放电状态）
（2）第二步：确定电极（正/负，阴/阳）——基于“氧化还原反应判断”“电子/电流流向判断”“离子移动方向判断”三个维度
（3）第三步：分析电解质作用——明确电解质中可移动的离子，判断离子迁移方向
（4）第四步：书写电极反应式——遵循“标变价→找得失→配电荷→配原子”四步配平法
3. 结合氢氧燃料电池（水溶液电解质）为例，逐一拆解模型的应用：
① 判断为原电池，基于“氢气失电子、氧气得电子”判断正负极
② 分析水溶液中H 、OH 的移动方向
③ 书写正负极反应式，对比酸性、碱性电解质下的差异
4. 强调：电极反应式书写需结合电解质环境，产物需与电解质稳定共存（如碱性条件下CO 需转化为CO ）。 1. 跟随教师的梳理，在笔记本上记录新型化学电源的高频类型与通用分析模型
2. 结合氢氧燃料电池的例子，尝试用模型步骤逐一分析，对比酸性、碱性电解质下的电极反应式差异
3. 提出疑问：“如果是固体电解质（如质子交换膜），离子移动方向怎么判断？”
4. 总结电极反应式书写的注意事项，标注“电解质环境对产物的影响”这一关键要点。 1. 构建通用分析模型，帮助学生建立结构化的解题思路，将零散的知识点转化为可迁移的分析方法
2. 以熟悉的氢氧燃料电池为载体，让学生快速掌握模型的应用步骤，降低后续陌生情境分析的难度
3. 通过对比不同电解质下的反应差异，强化“电解质环境影响反应产物”的认知，突破电极反应式书写的核心难点
实践环节一：小组合作——典型类型突破（燃料电池、金属-空气电池） 15分钟 1. 将学生分成4人小组，发放提前准备的“典型新型电源探究任务单”，包含两个任务：
任务1：甲醇燃料电池（质子交换膜电解质）——基于模型分析正负极、电子流向、H 移动方向，书写正负极反应式
任务2：锌-空气电池（碱性电解质）——分析空气电极的作用，书写锌电极与空气电极的反应式，判断放电时OH 的移动方向
2. 巡回指导各小组，针对小组的疑问进行点拨，如“质子交换膜只允许H 通过，那么负极产生的H 会向哪移动？”“锌-空气电池中空气电极的反应物是什么？”
3. 请2个小组分别展示任务1、任务2的分析结果，其他小组进行补充与评价，最后教师总结两种电池的核心考点与解题注意事项。 1. 4人小组分工合作，1人负责电极判断，1人负责离子移动分析，2人负责电极反应式书写，共同完成任务单
2. 小组内讨论分析过程中遇到的问题，如“甲醇燃料电池中碳元素的氧化产物是什么？”“锌-空气电池的总反应怎么推导？”
3. 小组代表上台展示分析结果，倾听其他小组的补充意见，修正自己的分析思路
4. 记录教师总结的核心考点，如“质子交换膜燃料电池的核心是H 的迁移”“金属-空气电池中金属为负极，空气电极为正极”。 1. 通过小组合作探究，让学生在具体情境中应用通用分析模型，提升知识迁移能力与合作探究能力
2. 选取高考高频的甲醇燃料电池、锌-空气电池为载体，贴合高考考点，让学生掌握两种典型电源的分析方法
3. 通过小组展示与互评，暴露学生的思维误区，加深对知识点的理解，同时培养学生的表达能力与批判性思维
讲授环节二：二次电池与多池组合型电源的深度分析 10分钟 1. 二次电池部分：以锂-离子电池为例，展示充放电工作原理图，讲解：
（1）充放电状态的判断：充电时为电解池，放电时为原电池；“正接正、负接负”的充电规则
（2）充放电过程中电极反应的可逆性：放电时的负极反应为充电时的阴极反应（还原反应），放电时的正极反应为充电时的阳极反应（氧化反应）
（3）分析：锂电池中Li 的迁移方向（放电时向正极移动，充电时向阴极移动）
2. 多池组合型电源部分：展示“燃料电池串联电解池”的原理图，讲解：
（1）判断主电源：燃料电池为原电池，作为电源供电解池工作
（2）电极判断：燃料电池的正极连接电解池的阳极，燃料电池的负极连接电解池的阴极
（3）电子流向：从燃料电池的负极流出，经外电路流向电解池的阴极，再从电解池的阳极流回燃料电池的正极
3. 强调：多池组合型电源的核心是“电子守恒”，各池的电子转移量相等。 1. 跟随教师的讲解，在笔记本上记录二次电池充放电的核心规则与多池组合的判断方法
2. 结合锂-离子电池的例子，书写放电时的正负极反应式与充电时的阴阳极反应式，对比可逆关系
3. 思考：“如果是两个原电池串联，怎么判断正负极？”并举手发言分享思路
4. 总结二次电池与多池组合型电源的高频考查点，如“充电时的电极连接”“多池的电子守恒计算”。 1. 针对二次电池、多池组合型这两个高考难点类型，通过典型例子的深度分析，帮助学生突破认知瓶颈
2. 强调充放电的可逆关系与电子守恒，强化学生对电化学核心规律的理解
3. 通过提问引导学生拓展思考，提升知识的综合运用能力
实践环节二：真题小练——模型应用检测 10分钟 1. 发放2道高考真题片段（仅保留核心问题）：
（1）2022年新高考卷Ⅰ：“一种高性能的碱性硼化钒(VB )-空气电池如图所示，其中VB 电极发生的反应为：VB + 16OH - 11e = VO + 2B(OH) + 4H O，判断空气电极的反应式”
（2）2023年全国卷Ⅱ：“某钠-硫电池的工作原理如图所示，放电时Na 通过固体电解质移向正极，写出放电时正极的反应式”
2. 要求学生在10分钟内完成，教师巡回观察学生的解题过程，记录普遍存在的问题
3. 请2名学生上台展示解题过程与答案，教师针对学生的易错点进行点评，如“碱性条件下空气电极的产物是OH ”“钠-硫电池中S的还原产物是S ”。 1. 独立完成真题小练，运用本节课构建的分析模型逐一分析问题
2. 解题过程中回顾电极反应式的配平方法，结合电解质环境判断产物
3. 观看同学的展示，对比自己的解题思路，修正错误
4. 记录教师点评的易错点，标注在自己的练习纸上。 1. 通过高考真题小练，检测学生对通用分析模型的掌握程度，贴合高三复习的应试需求
2. 暴露学生的易错点，通过教师点评及时纠正，强化学生对核心考点的理解
3. 提升学生在真实高考情境下的解题信心与能力
总结环节：思维导图梳理 5分钟 1. 引导学生一起构建本节课的思维导图，以“新型化学电源分类突破”为中心，分支为“通用分析模型”“燃料电池”“金属-空气电池”“二次电池”“多池组合型”，每个分支下标注核心考点与解题注意事项
2. 强调：“所有新型化学电源的本质都是氧化还原反应的分区域发生，只要抓住‘电极判断-电解质作用-反应配平’这三个核心，就能突破陌生情境的难点”
3. 布置下节课的预习任务：整理自身在电化学计算方面的易错点，预习新型化学电源的综合计算考点。 1. 跟随教师的引导，在笔记本上绘制思维导图，梳理本节课的核心知识点与解题方法
2. 齐声复述通用分析模型的步骤，强化记忆
3. 记录下节课的预习任务，明确后续复习方向。 1. 通过思维导图梳理，帮助学生将零散的复习内容整合成结构化的知识体系，深化记忆
2. 再次强调新型化学电源的本质，让学生建立“以不变应万变”的解题思维
3. 布置预习任务，为下课时的综合计算复习做好准备
五、板书设计
新型化学电源分类突破
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│ 通用分析模型 │ 1. 判类型：原电池/电解池（二次电池看充放电） │
│ │ 2. 定电极：基于氧化还原、电子流向、离子移动 │
│ │ 3. 析电解质：离子种类与迁移方向 │
│ │ 4. 写反应：标变价→找得失→配电荷→配原子 │
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│ 高频类型及核心 │ 1. 燃料电池：电解质决定产物（酸→H O，碱→CO ）│
│ │ 2. 金属-空气电池：金属为负极，空气电极为正极 │
│ │ 3. 二次电池：充放电可逆，充电“正接正、负接负”│
│ │ 4. 多池组合：电子守恒，主电源决定电极极性 │
├─────────────────┼──────────────────────────────────────────┤
│ 高考易错点 │ 1. 非水体系电极反应式配平 │
│ │ 2. 二次电池充放电的电极极性变化 │
│ │ 3. 多池串联的电子流向判断 │
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