到達目標
・ネルンストの式を用いて、起電力、自由エネルギー、平衡定数の関係が説明できる
・電池反応と電気分解を理解し、実用例を説明できる
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| ネルンストの式を用いた起電力、自由エネルギー、平衡定数の関係の理解 | 指導教員の助言が無くても、ネルンストの式を用いて、起電力、自由エネルギー、平衡定数の関係を説明できる。 | 指導教員の多少の助言で、ネルンストの式を用いて、起電力、自由エネルギー、平衡定数の関係を説明できる。 | 指導教員の助言があっても、ネルンストの式を用いて、起電力、自由エネルギー、平衡定数の関係を説明できない。 |
| 電池反応と電気分解の理解 | 指導教員の助言が無くても、電池反応と電気分解を理解して、実用例が説明できる。 | 指導教員の多少の助言で、電池反応と電気分解を理解して、実用例が説明できる。 | 指導教員の助言があっても、電池反応と電気分解を理解して、実用例が説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
電池は化学エネルギーを電気エネルギーに直接かつ高効率に変換するものとして日常生活に必要不可欠となっている。授業では、電極反応と電気二重層、１次電池の基礎と実用電池、実用２次電池などについて講義する。また資源浪費につながる腐食機構と防食法についても説明する。
化学的現象の中でも電気とつながりの深い電極反応による電池や腐食・防食に関する基礎知識を身につけ、材料設計に応用できる。
授業の進め方・方法:
注意点:
化学、物理、数学の基礎知識が必要であるので、これまで学習した事項についてしっかり復習をしておくこと。 授業内容に関する課題演習を行うことがある。
また、以下の点に注意して予習復習に取り組むこと。
予習：シラバスを参考にして、学習予定の内容に関する教科書や配布プリントをよく読んでおくこと。
復習：ノート、配付資料を読み返すこと。理解できるまで演習問題を解き直す。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
電解質溶液の性質(1) |
電解質溶液の性質を理解して、与えられた条件から電気伝導率、イオン強度などの値を算出することができる。
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| 2週 |
電解質溶液の性質(2) |
電解質溶液の性質を理解して、与えられた条件から電気伝導率、イオン強度などの値を算出することができる。
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| 3週 |
電池の起電力と電極電位(1) |
電池を構成するアノード、カソードの役割を理解した上で、様々な電池の起電力を算出することができる。
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| 4週 |
電池の起電力と電極電位(2) |
電池を構成するアノード、カソードの役割を理解した上で、様々な電池の起電力を算出することができる。
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| 5週 |
電極と電解液界面の構造 |
電気二重層の構造とモデルを理解して、キャパシタンスを算出することができる。
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| 6週 |
電極反応の速度 |
電極反応に密接に関連するファラデーの法則、ターフェルの式を理解して、電極反応速度論について説明することができる。
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| 7週 |
電解合成の基礎 |
電解合成の理論を理解して、様々な化学物質を合成する方法を学ぶ。
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| 8週 |
一次電池 |
一次電池の電池反応メカニズムを理解して、電池の構造や性能について学ぶ。
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| 2ndQ |
| 9週 |
二次電池 |
二次電池の電池反応メカニズムを理解して、電池の構造や性能について学ぶ。
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| 10週 |
燃料電池 |
燃料電池の構成や原理を理解して、電池の構造や性能について学ぶ。
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| 11週 |
金属の腐食と防食(1) |
金属の腐食を電気化学的に理解して、腐食を防ぐ方法について学ぶ。
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| 12週 |
金属の腐食と防食(2) |
金属の腐食を電気化学的に理解して、腐食を防ぐ方法について学ぶ。
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| 13週 |
金属の腐食と防食(3) |
金属の腐食を電気化学的に理解して、腐食を防ぐ方法について学ぶ。
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| 14週 |
金属の腐食と防食(4) |
金属の腐食を電気化学的に理解して、腐食を防ぐ方法について学ぶ。
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| 15週 |
金属の腐食と防食(5) |
金属の腐食を電気化学的に理解して、腐食を防ぐ方法について学ぶ。
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| 16週 |
期末試験の総まとめ |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 材料系分野 | 無機材料 | 酸化還元の知識を用いて酸化還元の反応式から酸化剤、還元剤の濃度等の計算ができる。 | 3 | |
| イオン化傾向について理解できる。 | 3 | |
| イオン化傾向と電池の電極および代表的な電池について説明できる。 | 3 | |
| 酸化還元電位と代表的な電極系について理解できる。 | 3 | |
| 電気分解に関する知識を用いてファラデーの法則の計算ができる。 | 3 | |
| ネルンストの式を用い、電極などの物質表面のイオンの働きを説明できる。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 60 | 0 | 0 | 0 | 0 | 40 | 100 |
| 基礎的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 40 | 70 |
| 専門的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |