Название учебного занятия: «Аккумуляторные батареи»

 

Технологическая карта занятия 

1. Информация о разработчике(ах) содержательного описания 

 

ФИО разработчика(ов)	Боева Едена Александровна
Место работы / регалии разработчика(ов)	ГБОУ СПО ЛНР «Луганский колледж автосервиса имени А.А.Гизая»

 

1. Формирование темы занятия общеобразовательной дисциплины с профессионально-ориентированным содержанием, интегрированным с содержанием общепрофессиональной дисциплиной

	Общеобразовательная дисциплина	Общепрофессиональная дисциплина
Наименование дисциплины	Химия	МДК.03.02 Техническое обслуживание и ремонт автомобилей
Наименование раздела	общая и неорганическая химия	Источники тока
Наименование темы	Кислоты как электролиты. Химические свойства кислот в свете теории электролитической диссоциации	Назначение аккумуляторной батареи
Тема интегрированного занятия	Аккумуляторные батареи
Продолжительность занятия (от 2 до 6 часов)	2 часа
Тема занятия рассмотрена и утверждена на заседании методического объединения преподавателей профессиональных дисциплин (ПЦК)	Протокол №____ от __________________

1. Общая информация по занятию

 

ФГОС СПО	23.01.17 Мастер по ремонту и обслуживанию автомобилей
Тип занятий и форма проведения (возможен выбор нескольких вариантов)	Урок изучения нового материала. Лекция.
Уровень изучения	Ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств);
Адаптация для студентов с ОВЗ	Нет
Учебник, Информационные источники	В.С.Калисский, А.И. Манзон.. Г.Е.Нагула. Автомобиль категории «С» (учебник водителя), М. « Транспорт», 1985, стр. 110 Ю.И.Боровских, В.М.Кленников. В.М.Никифоров и А.А. Сабинин Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей, М.»Высшая школа». 1975. с. “2-76 Н.М.Ильин. Электрооборудование автомобилей, с.5-30 В.И.Болтовский, З.И. Вайсгант. Эксплуатация, обслуживание и ремонт свинцовых аккумуляторов. Л.:Энергоатомиздат, 1988, 208с.
Ключевые слова	Аккумуляторная батарея Электролит Кислота
Базовые понятия	Аккумулятор (cell, secondary cell). Химический источник тока, состоящий из совокупности электродов с электролитом, в котором обратимость внутренних химических процессов допускает через заряд-разряд его многократное циклическое использование в качестве накопителя энергии для резервного электропитания различного оборудования (в источниках бесперебойного питания, телекоммуникационном оборудовании, отопительном оборудовании, для газовых котлов, автомобилях, электрокарах).  Аккумуляторная батарея (secondary battery) — группа однотипных (два или более) аккумуляторов соединенных между собой для использования в качестве источника электроэнергии. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея (lead-acid battery) — аккумуляторная батарея, где свинцовые электроды помещены в электролит из серной кислоты.  Срок службы (service life) — время работы батареи при заданных параметрах Открытый аккумулятор (vented cell) — аккумуляторная батарея в крышке которой есть отверстие выхода газа. Может иметь вентиляционную систему.  Закрытый аккумулятор (valve-regulated sealed cell) — вариант герметичного аккумулятора, с закрытой крышкой, снабженного специальным устройством, обеспечивающим выход газа, в моменты, когда внутреннее давление значительно превышает заложенные показатели. Как правило а такие аккумуляторы невозможна дополнительная заливка электролита. Емкость батареи (battery capacity) — оценивается количеством электричества или электрическим зарядом, которое в заданных условиях отдает батарея, заряженная на 100%. В международной системе единиц (СИ) единица электрического заряда — кулон (1 Кл = 1 Ас). На практике производители указывают емкость в ампер-часах (Ач). Номинальная емкость (nominal capacity) — величина, выраженная в ампер-часах, указывается производителями аккумуляторных батарей для идентификации емкости аккумулятора, и соответствует приближенному количеству электричества. Аккумуляторные батареи с повышенной энергоотдачей (серии HP и HFL) По сравнению со стандартными аккумуляторами серии MP и ML способны отдавать большее количество энергии в течение короткого времени, позволяют увеличить время автономии до 40%, рекомендованы для ИБП on-line и других типов с увеличением времени резервной работы. Ампер-час (А•ч) — принятая в качестве измерения единица электрического заряда, традиционно используется производителями аккумуляторных батарей, для измерения емкости аккумуляторов.  Зарядное устройство (сокращенно зу) — встроенное или внешнее устройство, используемое для зарядки аккумуляторных батарей, обычно от сети 220 В.  Форсированный заряд (boost charge) — ускоренный неполный заряд аккумулятора в течении небольшого отрезка времени.  Float charging (можно перевести как: «плавающая» зарядка или «холостая зарядка»). Вариант зарядки герметичных свинцово-кислотных батарей (sealed lead acid batteries) где зарядное устройство поддерживает определенное напряжение «float voltage» или «напряжение холостого хода», в котором возникает «холостой ток» («float current»), полностью компенсирующий собственный ток саморазрядки аккумулятора.  Саморазряд (self-discharge) — потеря химической энергии, вследствие самопроизвольной реакции внутри аккумуляторной батареи, когда она не подсоединена к внешней цепи.  Глубокий разряд — разряд аккумулятора до напряжения ниже конечного напряжения разряда.  Сульфатация аккумуляторов — процесс образования кристаллов сернокислого свинца (сульфата) на поверхности пластин и стенках пор активной массы.  VRLA — необслуживаемая герметичная аккумуляторная батарея, также часто называемая VRLA батарея, получила название от технологии VRLA (Valve Regulated Lead Acid -“клапанно-регулируемая свинцово-кислотная») или SLA (Sealed Lead Acid “герметизированная свинцово-кислотная»).  AGM технология — (Absorbent Glass Mat – варианты перевода — абсорбирующее или поглощающее стекловолокно) кислота в качестве электролита.  GEL технология — ( Gel Electrolyte) жидкий электролит с добавлением SiO2 (диоксид кремния) по консистенции похожий на желе, который используется в качестве заполнителя между электродами в аккумуляторных батареях.
Краткое описание	Стартерная аккумуляторная батарея выполняет основную функцию — питает электрическим током все потребители электрической энергии автомобиля. Поэтому обучающиеся должны знать назначение, устройство и принцип действия аккумуляторной батареи. При проведении данного урока используются наглядно-демонстрационный и проблемно-поисковый методы организации учебной деятельности, что способствует познавательной активности обучающихся и лучшему восприятию нового материала.

 

• Тематическое содержание и планируемые результаты:

В результате проведения занятия обучающийся должен освоить основной вид/ы деятельности: 

• • в оценке внешнего состояния батареи,
  • измерение уровня, плотности и температуры электролита,
  • определение электродвижущей силы (ЭДС) аккумуляторов и АКБ,
  • определение степени разряженности АКБ,
  • измерение напряжения под нагрузкой,
  • измерение напряжения 2-х соседних аккумуляторов,
  • определение падения напряжения на мастики.
  • проведении технических измерений соответствующим инструментом и приборами; 
  • использовать специальные приборы и оборудование; 

• выполнять требования безопасности при проведении ремонтных работ;

• инструкции и правила охраны труда; 

и соответствующие ему/им общие и профессиональные компетенции:

 

Перечень общих компетенций (код и наименование):

ОК 01. Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности применительно к различным контекстам

ОК 02. Использовать современные средства поиска, анализа и интерпретации информации, и информационные технологии для выполнения задач профессиональной деятельности

ОК 05. Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке Российской Федерации с учетом особенностей социального и культурного контекста

ОК 07. Содействовать сохранению окружающей среды, ресурсосбережению, эффективно действовать в чрезвычайных ситуациях.

 

Перечень профессиональных компетенций (код и наименование):

ПК 1.2. Определять техническое состояние электрических и электронных систем автомобилей.

ПК 2.2. Осуществлять техническое обслуживание электрических и электронных систем автомобилей.

ПК 3.2. Производить текущий ремонт узлов и элементов электрических и электронных систем автомобилей.

 

Описание основных этапов занятия

 

Этапы занятия, Продолжительность в мин.	Деятельность преподавателя	Деятельность студентов	Планируемые образовательные результаты	Типы оценочных мероприятий	Дидактические материалы, МТО
1	2	3	4	5	6
1. Организационный этап занятия
Вхождение в тему и создание условий для осознанного восприятия нового материала, 10 мин	Приветствие. Проверяет готовность обучающихся к уроку. Ведет беседу, комментирует,   направляет работу обучающихся. Формулирование темы урока. Постановка целей и задач урока.	Организуют рабочие места. Включаются в деловой ритм урока. Формулируют цель и задачи урока	ОК 05. Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке Российской Федерации с учетом особенностей социального и культурного контекста		Компьютер преподавателя, демонстрация презентация, экран, проектор.
2. Основной этап занятия
Освоение нового материала ,40 мин	Актуализация знаний. Воссоздание знаний, умений на репродуктивном уровне и их применение в измененной ситуации. Оценка учителем уровня подготовленности обучающихся к изучению следующей темы. Создать условия для осознания и закрепления блока новой учебной информации. Проводит параллель с ранее изученным материалом. Побуждает к высказыванию своего мнения.	Участвуют в работе по повторению, в беседе с учителем, отвечают на поставленные вопросы, приводят примеры. Дают полные и обоснованные ответы. Изучение нового материала, просматривают презентацию, конспектируют лекцию.	ОК 01. Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности применительно к различным контекстам. ОК 02. Использовать современные средства поиска, анализа и интерпретации информации, и информационные технологии для выполнения задач профессиональной деятельности. ОК 05. Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке Российской Федерации с учетом особенностей социального и культурного контекста.  ОК 07. Содействовать сохранению окружающей среды, ресурсосбережению, эффективно действовать в чрезвычайных ситуациях. ПК 1.2. Определять техническое состояние электрических и электронных систем автомобилей. ПК 2.2. Осуществлять техническое обслуживание электрических и электронных систем автомобилей. ПК 3.2. Производить текущий ремонт узлов и элементов электрических и электронных систем автомобилей.		Компьютер преподавателя, демонстрация презентация, экран, проектор.
Применение изученного материала, 20 мин.	Рассмотрение и решение задач по теме урока.	Решают качественные и расчетные задачи.	ОК 01. Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности применительно к различным контекстам. ОК 05. Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке Российской Федерации с учетом особенностей социального и культурного контекста. ПК 1.2. Определять техническое состояние электрических и электронных систем автомобилей. ПК 2.2. Осуществлять техническое обслуживание электрических и электронных систем автомобилей. ПК 3.2. Производить текущий ремонт узлов и элементов электрических и электронных систем автомобилей.	Задача 1. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) сульфат железа и нитрат стронция; б) нитрит натрия и соляная кислота. Вычислите концентрации всех ионов  в 2%-ных растворах сульфата калия и нитрата свинца, если степень диссоциации равна 70%. Задача 2.  Вычислите концентрации всех ионов  в 2%-ных растворах сульфата калия и нитрата свинца, если степень диссоциации равна 70%. Задача 3.  В автомобильных аккумуляторах используют 36%-ный раствор серной кислоты. Рассчитайте массы кислоты и воды, необходимые для приготовления 2,5 кг аккумуляторного раствора.	Компьютер преподавателя, демонстрация презентация, экран, проектор.
3. Заключительный этап занятия
Диагностика, 15 мин	Оценка учителем уровня подготовленности учащихся к изучению следующей темы.	Отвечают на вопросы для закрепления изученного материала.	ОК 01. Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности применительно к различным контекстам. ОК 02. Использовать современные средства поиска, анализа и интерпретации информации, и информационные технологии для выполнения задач профессиональной деятельности. ОК 05. Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке Российской Федерации с учетом особенностей социального и культурного контекста. ПК 1.2. Определять техническое состояние электрических и электронных систем автомобилей. ПК 2.2. Осуществлять техническое обслуживание электрических и электронных систем автомобилей. ПК 3.2. Производить текущий ремонт узлов и элементов электрических и электронных систем автомобилей.	Вопросы для текущего контроля: Назовите проводники электрического тока?  Какие материалы не являются проводниками электрического тока? Дайте определение электрического тока.  Что такое сила тока?  Какие вы знаете способы соединения проводников электрического тока? Что такое электролит?  Какая кислота применяется для приготовления электролита в аккумуляторных батареях? Как называется химический источник электрической энергии в автомобилях?  Как называются пористые перегородки между пластинами, предупреждающие короткие замыкания? Химический элемент, из которого изготовлены пластины аккумуляторной батареи.	Компьютер преподавателя, демонстрация презентация, экран, проектор.
Подведение итогов, домашнее задание, 5 мин	Подведение итогов и обсуждение важности понимания химических процессов для успешной работы в технической сфере. Домашнее задание: составить кроссворд по теме: «Аккумуляторы»	Студенты обсудят, как понимание химических процессов позволяет им лучше понимать и решать технические задачи, разрабатывать новые технологии и находить инновационные решения в своей профессиональной деятельности. Это обсуждение позволяет закрепить полученные знания и вдохновить студентов на применение этих принципов в будущем для развития собственной технической карьеры.	ОК 05. Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке Российской Федерации с учетом особенностей социального и культурного контекста		Компьютер преподавателя, демонстрация презентация, экран, проектор.

 

• Дополнительные источники информации 

 

1. Учебник по химии 10-11 класс: Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Сладков С.А.

2. Учебник Просвещение 10 класс, ФГОС, Рудзитис Г. Е, Фельдман Ф. Г. Химия, базовый уровень, 7-е издание, стр. 224

3. Химия. 11 класс. Учебник. Базовый уровень / Фельдман Ф. Г, Рудзитис Г. Е. / 2018
4. «Поурочные разработки по химии, 11 класс, Троегубова Н.П., 2009.
5. Химия. Профильный уровень. 11 класс. Учебник Автор: Еремин В.В., Дроздов А.А., Кузьменко Н.Е., Лунин В.В., Теренин В.И. Год: 2012

 

 

 

 

 

 

Вопросы для текущего контроля:

• Назовите проводники электрического тока? 

Ответ: твердые тела, металлы, сплавы, жидкости, растворы солей, кислот и щелочей.

• Какие материалы не являются проводниками электрического тока?

Ответ: твердые тела — дерево, резина, эбонит, пластмассы, стекло, ткани, жидкости: дистиллированная вода, вещества в газообразном состоянии.

• Дайте определение электрического тока. 

Ответ: Это упорядоченное движение заряженных частиц (электронов в металлах и ионов в жидкостях.

• Что такое сила тока? 

Ответ: Это количество электричества (зарядов, проходящих через поперечное сечение проводника в одну секунду).

1. Какие вы знаете способы соединения проводников электрического тока?

Ответ: последовательное, параллельное и смешанное соединение проводников.

• Что такое электролит? 

Ответ: Электролитом называется жидкий проводник, в котором подвижными носителями зарядов являются только ионы.

1. Какая кислота применяется для приготовления электролита в аккумуляторных батареях?

Ответ: серная кислота.

1. Как называется химический источник электрической энергии в автомобилях? 

Ответ: аккумулятор

1. Как называются пористые перегородки между пластинами, предупреждающие короткие замыкания?

Ответ: сепараторы.

1. Химический элемент, из которого изготовлены пластины аккумуляторной батареи.

Ответ: свинец.

 

Решение практических задач:

Задача 1.

Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между:

а) сульфат железа и нитрат стронция;

б) нитрит натрия и соляная кислота.

Вычислите концентрации всех ионов  в 2%-ных растворах сульфата калия и нитрата свинца, если степень диссоциации равна 70%.

Решение.

а) FeSO4 + Sr(NO3)2 = Fe(NO3)2 + SrSO4↓

Fe2+ + SO42- + Sr2+ + 2NO3— = Fe2+ + 2NO3— + SrSO4↓

SO42- + Sr2+ = SrSO4↓

б) NaNO2 + HCl = NaCl + HNO2

Na+ + NO2— + H+ + Cl— = Na+ + Cl— + HNO2

NO2— + H+ = HNO2

Задача 2. 

Вычислите концентрации всех ионов  в 2%-ных растворах сульфата калия и нитрата свинца, если степень диссоциации равна 70%.

K2SO4 ↔ 2K+ + SO42-

Pb(NO3)2 ↔ Pb2+ + 2NO3—

Примем, что ρ(растворов)  = 1 г/мл, V(растворов) = 1000 мл, тогда

m = V·ρ = 1000·1 = 1000 г.

Определим, сколько грамм растворенного вещества содержится в 1000 г раствора

2 г вещества содержится в 100 г раствора

х — в 1000 г

х = 20 г.

Найдем молярную концентрацию каждого раствора:

См = n/V = m/(M·V)

K2SO4:	М = 39·2 + 32 + 16·4 = 174 г/моль
	См = 20/174·1 = 0, 11 М
Pb(NO3)2	М = 207 + (14+16·3)·2 = 331 г/моль
	См = 20/331·1 = 0, 06 М

Далее определим концентрации всех ионов:

[ион] = n· См·α

[K+] = 2·0,11·0,7 = 0,154 М [SO42-] = 0,11·0,7 = 0,077 М [Pb2+] = 0,06·0,7 = 0,042 М [NO3—] = 2·0,06·0,7 = 0,084 М

 

Задача 3. 

В автомобильных аккумуляторах используют 36%-ный раствор серной кислоты. Рассчитайте массы кислоты и воды, необходимые для приготовления 2,5 кг аккумуляторного раствора.

 

Эти задачи направлены на применение теоретических знаний по теме кислоты как электролиты. Они могут помочь обучающимся лучше понять и применить химические процессы в практических ситуациях.

 

Вопросы для обсуждения:

1) Как химические процессы помогают в техническом обслуживании автомобиля? Студентам предлагается обсудить, какие конкретные химические процессы находят применение в реальной практике технического обслуживания автомобиля. Это позволит им увидеть, что химия является основой для понимания и эффективного применения технологий и процессов производства.

2) Что нужно сделать, чтобы устранить неисправности в аккумуляторах?

Аккумуляторы, изготавливаемые по старой технологии, имеют ряд недостатков. Основной из них — кипение электролита — выделение газов Н2 и О2. В результате чего уменьшается количество электролита, увеличивается его плотность, а это вредно для аккумуляторной батареи. Кроме того требуется периодическое техническое обслуживание и контроль со стороны владельца автомобиля.

Подведение итогов и обсуждение важности понимания химических процессов для успешной работы в технической сфере:

Заключительная часть урока будет посвящена обобщению изученного материала и подчёркиванию важности понимания химических процессов для успешной работы в технической сфере. Обучающиеся обсудят, как понимание химических процессов позволяет им лучше понимать и решать технические задачи, разрабатывать новые технологии и находить инновационные решения в своей профессиональной деятельности.

Это обсуждение позволяет закрепить полученные знания и вдохновить обучающихся на применение этих принципов в будущем для развития собственной технической карьеры.

 

Критерии оценки устных ответов

При выставлении оценки учитывается глубина и прочность усвоения действия.

При выставлении оценки необходимо иметь в виду, что она не является средним арифметическим за каждый вопрос ответа, а обобщает применение совокупности знаний умений, практического опыта в комплексе.

• 5 (отлично) ставится обучающемуся, глубоко и прочно усвоившему применение совокупности знаний умений, практического опыта, исчерпывающе, последовательно, грамотно и логически стройно излагающему программный материал, умеющему тесно увязать теорию с практикой;
• 4 (хорошо) ставится обучающемуся, твердо знающему применение совокупности знаний умений, практического опыта, грамотно и по существу излагающему программный материал, не допускающему существенных неточностей в ответе на вопрос, правильно применяющему теоретические положения при решении задач;
• 3 (удовлетворительно) ставится обучающемуся, который имеет знания только основного программного материала, но не усвоил его деталей, допускает серьезные неточности, недостаточно правильные формулировки, испытывает существенные затруднения в применении теоретических знаний при выполнении практических заданий;
• 2 (неудовлетворительно) ставится обучающемуся, который не знает значительной части программного материала, допускает грубые ошибки, с трудом может применить теоретические знания при выполнении практических заданий или совершенно не владеет вопросами программного материала.