高中化學(xué)人教版化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)化學(xué)電源【區(qū)一等獎】

第二節(jié)化學(xué)電源教案本節(jié)教材分析（1）三維目標(biāo)[知識與技能]:1、了解電池的一般分類,2、了解常見的化學(xué)電源的種類及其原理，知道它們在生產(chǎn)生活和國防中的應(yīng)用3、掌握幾種典型化學(xué)電池的電極反應(yīng)[過程與方法]：引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，了解有關(guān)化學(xué)電源和新型化學(xué)電池的相關(guān)知識[情感態(tài)度與價值觀]：感悟研制新型電池的重要性以及化學(xué)電源可能會引起的環(huán)境問題，初步形成較為客觀、正確的能源觀（2）教學(xué)重點：掌握幾種典型電池的用途和特點。（3）教學(xué)難點：掌握幾種典型化學(xué)電池的電極反應(yīng)。（4）教學(xué)建議本課可采取講授與討論相結(jié)合的模式和分類比較的方法進行教學(xué)。1.新課引入，重在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在學(xué)生活動的基礎(chǔ)上，可配合使用一些實物或圖片的展示，加上對各類電池標(biāo)志的輔助說明，或者引用一段關(guān)于電池工業(yè)的新聞報道，都有助于引起學(xué)生對本課教學(xué)內(nèi)容的關(guān)注和積極參與探究的意識。2.關(guān)于一次電池、二次電池和燃料電池的教學(xué)可以從不同角度展開，既可以從學(xué)科知識的角度介紹化學(xué)電池的分類、工作原理和用途，也可以從歷史的角度介紹化學(xué)電池工業(yè)隨社會、科技發(fā)展而發(fā)展的歷程和前景，同時還應(yīng)注意幫助學(xué)生理解——要使一項理論性研究成果轉(zhuǎn)化成技術(shù)產(chǎn)品，實現(xiàn)其應(yīng)用價值，需要考慮許多復(fù)雜的技術(shù)問題和社會問題。新課導(dǎo)入設(shè)計導(dǎo)入一前不久，美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家塞達爾及其同事研制出一種革命性的手機電池，與充電時間需要幾個小時的普通電池相比，這種電池只需10秒鐘便可完成充電過程，新電池的充電速度是傳統(tǒng)電池的100倍，2～3年內(nèi)便可用在手機、筆記本電腦、數(shù)碼攝像機和照相機上。此外，同樣的技術(shù)也可大大縮短電動汽車的充電時間，能夠與傳統(tǒng)汽車的加油時間不相上下，進而掃除綠色環(huán)保汽車面臨的最大障礙之一。這項技術(shù)也可用于研制新一代體積更小、重量更輕的電池，讓手機和筆記本電池的個頭只有一張信用卡大小。那么，你還知道哪些化學(xué)電源呢？它們的工作原理是什么呢？導(dǎo)入二材料引入：由我國自主研制的燃料電池城市大巴目前單車行駛里程已突破10000公里。清能一號和清能三號兩輛大巴代表了中國燃料電池城市大巴的最高水平，上海神力科技有限公司為這兩輛車提供了核心部件——燃料電池發(fā)動機。從今年八月份至今清能一號行駛里程已經(jīng)突破10000公里，清能三號也達到了7000公里。第三方的相關(guān)檢測也將在近期開始，隨后的商業(yè)化運行也將提上議事日程。第二節(jié)化學(xué)電源[情景導(dǎo)入]：在日常生活中，你用過那些電池？你知道電池的其它應(yīng)用嗎？[交流結(jié)果]：干電池、蓄電池、紐扣電池、燃料電池，電池可用于照明、電動車動力、手機電源、手表電源等，那么本節(jié)課我們來學(xué)習(xí)化學(xué)電源的有關(guān)知識。[板書]：第二節(jié)化學(xué)電源[指導(dǎo)閱讀]：閱讀教材74頁，思考下列問題1、目前化學(xué)電池主要分為哪幾個大類？在性能等方面它們各有什么特點？2、化學(xué)電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點？3、判斷電池的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)主要是什么？[板書]：化學(xué)電池1、概念:是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置①、一次電池又稱不可充電電池——如：干電池2、分類:②、二次電池又稱充電電池——蓄電池③、燃料電池①、能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠3、優(yōu)點:②、可以制成各種形狀和大小、不同電壓的電池，使用方便③、易維護，可在各種環(huán)境下工作。[投影]：圖4-2電池及其用途。面對許多原電池，我們怎樣判斷其優(yōu)劣或適合某種需要？①、比能量：［符號(A·h/kg)，(A·h/L)］[板書]：4、電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn):②、比功率：[符號是W/kg，W/L)]③、比時間：電池的儲存時間的長短[過渡]：展示出幾種一次電池：普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池、銀鋅電池、鋰電池等，下面介紹常見化學(xué)電池的工作原理和化學(xué)電池的電極反應(yīng)。[板書]：一、一次電池1、堿性鋅錳干電池：負(fù)極（鋅筒）：Zn+2OH－—2e—=Zn（OH）2；正極（石墨）：正極：2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－電池的總反應(yīng)式為：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2[講解分析]：比普通鋅錳干電池好，比能量和儲存時間有所提高，使用于大電流和連續(xù)放電，是民用電池更新?lián)Q代產(chǎn)品。[指導(dǎo)閱讀]：請閱讀P75的資料卡片---銀鋅電池，思考銀鋅電池的工作原理是什么？[板書]：2、銀鋅電池：負(fù)極：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-銀鋅電池充電和放電的總化學(xué)方程式為：Zn+Ag2O2Ag+ZnO[講解分析]：正極殼填充Ag2O和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。優(yōu)點：比能量電壓穩(wěn)定、儲存時間長，使用于小電流和連續(xù)放電，常制成微型電池或紐扣電池等，如電子表或計算器上的電池。[典型例題]：例1、1958年世界上第一個心臟起搏器在瑞典植入人體成功，使用壽命長達10年之久．這種能源起搏器中安裝了壽命最長、可靠性最高的鋰—碳電池．這種電池容量大，電壓穩(wěn)定，能在－～71.1℃溫度范圍內(nèi)正常工作，現(xiàn)已在火箭、移動電話、筆記本電腦中廣泛使用．它采用鋰和石墨作電極，四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯中(SOCl2)組成電解質(zhì)溶液．電池總反應(yīng)為：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S（1）、此電池中_______作負(fù)極，電極反應(yīng)為_______，_______作正極．（2）、該電池用于心臟起搏器時，在生理上的作用是_______。[答案]：1、C2、(1)鋰,Li-e-=Li+,石墨.(2)起搏器遵循天然心臟的工作原理通過向心臟發(fā)送電脈沖以控制心臟的跳動。[板書]：二、二次電池1、鉛蓄電池[指導(dǎo)閱讀]：請閱讀P76的圖片---鉛蓄電池，思考鉛蓄電池的工作原理是什么？[講解分析]：鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠和透明塑料制成長方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2，負(fù)極是海棉狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中，且兩極間用橡膠或微孔塑料隔開。[板書]：⑴、放電的電極反應(yīng)為：負(fù)極：Pb＋－2e＝PbSO4↓放電充電正極：PbO2＋4H+＋＋2e＝PbSO4↓＋2H2O放電充電總反應(yīng)式：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O[講解分析]：鉛蓄電池的電壓正常情況下保持20V，當(dāng)電壓下降到185V時，即當(dāng)放電進行到硫酸濃度降低，溶液密度達118g/cm3時即停止放電，而需要將蓄電池進行充電，其電極反應(yīng)為：[板書]：⑵、充電的電極反應(yīng)：陽極：PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋陰極：PbSO4＋2e＝Pb＋[過渡]：目前汽車上使用的電池，有很多是鉛蓄電池。由于它的電壓穩(wěn)定，使用方便、安全、可靠，又可以循環(huán)使用，因此廣泛應(yīng)用于國防、科研、交通、生產(chǎn)和生活中。但是比較笨重。因此出現(xiàn)了大有發(fā)展前景的燃料電池[板書]：三、燃料電池[講述]：燃料電池是將燃料化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。與一般電池不同的是，其所需的化學(xué)燃料并不儲存了電池內(nèi)部，而是從外部供應(yīng)，便于燃料的補充，從而電池可以長時間甚至不間斷地工作。另一方面，燃料電池除了電池本身之外，還需要燃料和氧化劑供應(yīng)等配套部件與電池堆一起構(gòu)成一個完整的燃料電池系統(tǒng)。按電解質(zhì)劃分，燃料電池大致上可分為：堿性燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池等。[板書]：1、氫氧燃料電池（堿性）⑴、電極反應(yīng)：負(fù)極：2H2+4OH——2e—=4H2O正極：O2+2H2O+2e—=4OH—⑵、電池的總反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O⑶、優(yōu)點：[典型例題]：例2、充電電池在放電時發(fā)生的反應(yīng)，在充電時又可以逆向進行，使生成物恢復(fù)原狀，由此推斷，“充電”時的反應(yīng)是（A）A、氧化還原反應(yīng)B、非氧化還原反應(yīng)C、可能是氧化還原反應(yīng)，也可能是非氧化還原反應(yīng)D、無法判斷例3、新型燃料電池：該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。寫出電極反應(yīng)式：[答案]：負(fù)極：CH4+10OH—-8e－=CO32－+7H2O正極：2O2+4H2O+8e－=8OH－電池的總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O例4、銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充放電過程可表示為：2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+2H2O那么放電時，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是(

D

)A、Ag

B、Zn(OH)2

C、Ag2O

D、Zn例5、下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按此圖的提示，敘述不正確的是()A．a(chǎn)電極是負(fù)極B．b電極的電極反應(yīng)為：4OH－-4e－==2H2O+O2↑C．氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源D．燃料電池是一種不需將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置[解析]：分析氫氧燃料電池原理示意圖，可知a極為負(fù)極，其電極反應(yīng)為2H2-4e－==4H＋，b極為正極，其電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e－==4OH－，電池總反應(yīng)式為2H2+O2==2H2O。H2為還原劑，O2為氧化劑，該電池只要通入H2、O2就能工作，無需將它們儲藏在電池內(nèi)部。氫氧燃料電池的能量效率較高，而且產(chǎn)物水是一種無污染物質(zhì)，是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源，在航天領(lǐng)域已得到應(yīng)用。答案為B。[歸納總結(jié)]：四、書寫由化學(xué)方程式書寫電極反應(yīng)式注意點：①、找出氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)，確定正負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì)；②、利用電荷守恒分別寫出電極反應(yīng)式；③、（如＋4價的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32－形式存在）④、驗證：兩電極反應(yīng)式相加所得式子和原化學(xué)方程式相同，則書寫正確。[課堂小結(jié)]：任何一個氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。氧化劑和還原劑之間轉(zhuǎn)移電子要通過導(dǎo)線（導(dǎo)體）傳遞才能實現(xiàn)，這樣就形成了電流，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>