6.3.2 化學能與電能的轉(zhuǎn)化 第2課時 化學電源 教案 高一化學 蘇教版2019必修第二冊

6.3.2化學能與電能的轉(zhuǎn)化（第2課時）一、教學目標1.會設(shè)計簡單的原電池。2.知道干電池、充電電池、燃料電池等化學電源的特點。3.掌握構(gòu)成電池的要素，了解不同電極材料對電池性能的影響。4.能正確書寫簡單化學電源的電極反應(yīng)式。二、教學重點及難點重點常見化學電源難點原電池的電極反應(yīng)式的書寫。三、教學方法實驗探究法、講授法、討論法四、教學工具PPT、視頻、相關(guān)水果和導(dǎo)線、燈泡五、教學過程【展示】電池的發(fā)展【講述】簡易電池無法長久穩(wěn)定地使用，于是人們發(fā)明并制造了多種多樣的能夠較長時間穩(wěn)定持續(xù)供電的化學電源。化學電源的能量轉(zhuǎn)化率比燃料燃燒高得多。一次電池：一次電池用過之后不能復(fù)原二次電池：二次電池充電后能繼續(xù)使用二、常見的化學電源【投影】鋅錳干電池相關(guān)圖片【問】鋅錳干電池的負極和正極、電解質(zhì)分別是？負極反應(yīng)式怎么寫？【生】負極是鋅筒，正極是：石墨棒。電解質(zhì)是糊狀的MnO2、NH4Cl負極反應(yīng)式：Zn－2e－===Zn2＋【講述】正極反應(yīng)式是：2MnO2＋2NH4+＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O鋅錳干電池缺陷：鋅錳干電池電量小，而且在放電過程中容易發(fā)生氣脹或漏液，會導(dǎo)致電器設(shè)備的腐蝕。改進：①在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成防漏電池；②將電池內(nèi)的電解質(zhì)NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上進行改進，制成堿性鋅錳電池。2．充電電池【投影】鉛蓄電池相關(guān)圖片【講述】常作汽車電瓶，電壓穩(wěn)定，使用方便安全。負極材料是Pb，正極材料是PbO2，電解質(zhì)溶液是硫酸溶液?！就队啊裤y鋅紐扣電池、鎳氫電池相關(guān)圖片3、燃料電池【投影】氫氧燃料電池、甲醇空氣燃料電池相關(guān)圖片【講述】氫氧燃料電池負極：鉑碳/氫氣正極：鉑碳/氧氣；電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液電池反應(yīng)：2H2+O2=H2O【講述】甲醇空氣燃料電池負極：鈀碳/甲醇正極：鉑-燒結(jié)鎳/空氣；電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液電池反應(yīng)：2CH3OH+3O2+4OH=6H2O+2CO32-3．簡易燃料電池的制備原理：構(gòu)成了氫氧燃料電池，先電解水生成了H2和O2，H2在負極，電極反應(yīng)：2H2－4e－===4H＋，O2在正極，電極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－4．鋰離子電池(1)優(yōu)點：清潔；工作電壓高；能量密度大；質(zhì)量輕。(2)用途：廣泛用于手機、筆記本電腦、數(shù)碼相機等便攜式電子設(shè)備?！局v述】三、電解池電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置應(yīng)用：二次電池的充電，冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁等電解：利用電解我們可以獲得普通化學方法難以制備的物質(zhì)應(yīng)用：電解水制得氫氣和氧氣；電解飽和食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣。四、電極反應(yīng)式的書寫及判斷【講述】（一）書寫電極反應(yīng)式的原則1、電極反應(yīng)式遵循質(zhì)量守恒2、得失電子守恒3、電荷守恒4、遵循離子方程式的書寫規(guī)則5、兩電極反應(yīng)式相加得電池總化學(或離子)方程式A、B、C三個燒杯中分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸。(1)A中反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________________。(2)B中錫極為________極，電極反應(yīng)式為__________________________，錫極附近溶液的酸性________(填“增強”“減弱”或“不變”)。B中Fe極為________極，電極反應(yīng)式為_____________________________________。(3)C中被腐蝕的金屬是________，總反應(yīng)的化學方程式為___________________________。【生】(1)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)正2H＋＋2e－=H2↑減弱負Fe－2e－=Fe2＋(3)ZnZn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑（二）燃料電池電極反應(yīng)式的書寫01寫出電池總反應(yīng)式燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)，則總反應(yīng)為加合后的反應(yīng)?！締枴考淄槿剂想姵?電解質(zhì)溶液為NaOH溶液)的總反應(yīng)是什么？【生】CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。【講述】02寫出電池的正極反應(yīng)式無論負極燃料是H2還是含碳燃料(CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H5OH……)，正極一般都是O2發(fā)生還原反應(yīng)，若在堿性條件下，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若在酸性環(huán)境下呢？【生】若在酸性條件下，正極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O?！局v述】03寫出電池的負極反應(yīng)式負極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－正極反應(yīng)式。應(yīng)用：如圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當電解質(zhì)溶液為硫酸時)和堿式[當電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時]兩種。試回答下列問題：(1)酸式電池的電極反應(yīng)：負極：____________________，正極：_____________________________；電池總反應(yīng)：__________________________________。(2)堿式電池的電極反應(yīng)：負極：_____________________，正極：___________________；電池總反應(yīng)：_______________________________________。【生】獨立完成。2H2－4e－=4H＋；O2＋4e－＋4H＋=2H2O；2H2＋O2=2H2O2H2－4e－＋4OH－==4H2OO2＋4e－＋2H2O===4OH－2H2＋O2=2H2O【課堂練習】選擇適宜的材料和試劑，請利用反應(yīng)“Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋”設(shè)計一個化學電池。請回答下列問題：(1)負極材料：________；正極材料：________；電解質(zhì)溶液：____________。(2)寫出電極反應(yīng)式：正極：________________________________________________________________________；負極：_____________________________________________________________________