1-2-2化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化(第2課時(shí)-化學(xué)電源)(教案)

1.2.2化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化-化學(xué)電源（第2課時(shí)）一、核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)常見(jiàn)化學(xué)電源的分析，建立對(duì)原電池過(guò)程系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的思維模型。2.提高對(duì)原電池本質(zhì)。二、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：常見(jiàn)化學(xué)電源的分析的電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)；難點(diǎn)：常見(jiàn)化學(xué)電源的分析的電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)。三、教學(xué)方法探究法、總結(jié)歸納法、分組討論法等四、教學(xué)過(guò)程【導(dǎo)入】展示常見(jiàn)的化學(xué)電源圖片【問(wèn)】理想的化學(xué)電源的特點(diǎn)：【生】單位質(zhì)量或單位體積輸出的能量多，質(zhì)量小，體積小，內(nèi)阻小，壽命長(zhǎng)……【問(wèn)】如何實(shí)現(xiàn)？【講解】化學(xué)電源按其反應(yīng)原理分類(lèi)：①一次電池：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。②二次電池：反復(fù)使用。③燃料電池：連續(xù)工作④新型電池【展示】堿性干電池、銀鋅電池【講解】一次電池又叫干電池一次電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)大部分被消耗后就不能再使用。使用最廣泛的一次電池是干電池，如普通鋅錳干電池、堿性鋅錳電池等?！菊故尽科胀ㄤ\錳干電池的構(gòu)造示意圖【生】負(fù)極：鋅，正極：石墨棒電解質(zhì)溶液：氯化銨和氯化鋅溶液【展示】堿性鋅錳電池的構(gòu)造示意圖【生】負(fù)極反應(yīng)物：鋅粉，正極反應(yīng)物：二氧化錳電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液【講解】堿性鋅錳干電池總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2?！旧竣儇?fù)極反應(yīng)式是Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；②正極反應(yīng)式是2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－【展示】紐扣式銀鋅電池的構(gòu)造示意圖【生】負(fù)極反應(yīng)物：鋅粉，正極反應(yīng)物：Ag2O，電解質(zhì)溶液：KOH溶液?！局v解】總反應(yīng)式為Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag?！旧竣儇?fù)極反應(yīng)式是Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；②正極反應(yīng)式是Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－?！菊故尽慷坞姵貓D片【講解】二、二次電池二次電池又稱(chēng)為充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，因此二次電池可以多次重復(fù)使用。鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池。鉛蓄電池構(gòu)造，優(yōu)點(diǎn)：電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉鉛蓄電池的電極反應(yīng)物(Pb、PbO2)和放電后的產(chǎn)物(PbSO4)均以固體形式附著在電極材料表面。目的：使電極反應(yīng)物和產(chǎn)物富集在電極材料表面，充、放電時(shí)可以循環(huán)轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)電池重復(fù)使用。Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4＋2H2O【生】放電反應(yīng)原理負(fù)極是Pb，正極是PbO2，電解質(zhì)溶液是H2SO4溶液。①負(fù)極反應(yīng)式是Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4；②正極反應(yīng)式是PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O；③放電過(guò)程中，負(fù)極質(zhì)量的變化是增大，電解質(zhì)溶液pH的變化是增大。【問(wèn)】充電反應(yīng)原理？【生】充電反應(yīng)原理①陰極(發(fā)生還原反應(yīng))反應(yīng)式是PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)；②陽(yáng)極(發(fā)生氧化反應(yīng))反應(yīng)式是PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)；③充電時(shí)，鉛蓄電池正極與直流電源正極相連，負(fù)極與直流電源負(fù)極相連。【講解】隨著信息技術(shù)的發(fā)展，為了適應(yīng)移動(dòng)通信、便攜式電腦和各種電子產(chǎn)品等的廣泛使用，科研工作者不斷研制出小型化、高比能量、工作壽命長(zhǎng)、不需要特殊維護(hù)的二次電池。目前已開(kāi)發(fā)出鎳鎘電池、鎳氫電池、銀鋅電池、鋰電池和鋰離子電池等新型二次電池?！菊故尽挎嚉潆姵?、鈷酸鋰-石墨鋰電池【展示】燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域【講解】燃料電池是利用燃料和氧化劑之間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電池。燃料電池的氧化劑和還原劑不是儲(chǔ)藏在電池內(nèi)部，而是在工作時(shí)不斷從外部輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池，因此燃料電池能連續(xù)不斷地提供電能。電池總反應(yīng)：2H2+O2=H2O【展示】堿性環(huán)境下燃料電池圖片【生】負(fù)極：氫氣正極：氧氣電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液負(fù)極反應(yīng)式2H2－4e－＋4OH－=4H2O正極反應(yīng)式O2＋2H2O＋4e－=4OH－【講解】堿性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)H＋【展示】酸性環(huán)境下燃料電池圖片【生】負(fù)極：氫氣正極：氧氣電解質(zhì)溶液：硫酸負(fù)極反應(yīng)式2H2－4e－=4H＋正極反應(yīng)式O2＋4H＋＋4e－=2H2O【講解】酸性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)OH－【展示】甲烷燃料電池、肼燃料電池【生】完成相關(guān)電極反應(yīng)式名稱(chēng)電解質(zhì)電極反應(yīng)和總反應(yīng)甲烷燃料電池KOH總反應(yīng)：CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O正極：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－負(fù)極：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O甲烷燃料電池H2SO4總反應(yīng)：CH4＋2O2=CO2＋2H2O正極：2O2＋8H＋＋8e－=4H2O負(fù)極：CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋肼燃料電池KOH總反應(yīng)：N2H4＋O2=N2＋2H2O正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－負(fù)極：N2H4＋4OH－－4e－=N2＋4H2O【課堂小結(jié)】師生共同完成。電池類(lèi)型原理工藝及目的一次電池原電池原理加入隔膜分隔氧化劑與還原劑，減少電池自損耗。二次電池原電池及電解池原理將相關(guān)活性物質(zhì)富集在電極材料表面，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化。燃料電池原電池原理燃料和氧化劑連續(xù)由外部提供，保持電極材料和離子導(dǎo)體穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)工作?！菊n堂練習(xí)】1、某電池以K2FeO4和鋅為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液。下列說(shuō)法不正確的是()A．鋅為電池的負(fù)極B．正極反應(yīng)式為2FeOeq\o\al(2－,4)＋10H＋＋6e－=Fe2O3＋5H2OC．該電池放電過(guò)程中電解質(zhì)溶液濃度增大D．電池工作時(shí)OH－向負(fù)極遷移答案：B2、研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl=