2019-2020年高二化學《化學電源》教案(I)

1、2019-2020年高二化學化學電源教案 教 學 課 題專題節(jié)題化學電源（二課時）教 學 目 標知識與技能1、了解常見化學電源工作原理，能正確書寫原電池的正負電極反應式及電池 反應方程式。常識性介紹日常生活中常用的化學電源和新型化學電池；2、認識一次電池、二次電池、燃料電池等幾類化學電池；3、學習化學電池的構(gòu)成，電極反應式及總反應式的書寫。4、過程與方法通過實驗探究化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，培養(yǎng)實驗探究能力。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，增強學生的環(huán)保意識。教學重點原電池工作原理教學方法：閱讀、啟發(fā)、討論式教學難點電極反

2、應式的正確書寫。教學準備常見電池。教學 過 程教師主導活動學生主體活動復習引入1、構(gòu)成原電池的條件是什么？引入生活生產(chǎn)中我們有哪些化學電池。師原電池的原理是什么呢？師我們以前所學的原電池有哪些缺點？板書第二節(jié) 化學電源閱讀課本P73 74上，回答下列問題：投影問題實用電池的特點；什么是一次電池，什么是二次電池？判斷一種電池優(yōu)劣的標準是什么？師電池的兩極各發(fā)生了什么反應？電池正、負兩極應該如何確定？生四個條件（1）有活潑性不同 的兩種金屬（或一種是非金 屬導體，如石墨）作電極（2）要有電解質(zhì)溶液；（3）要形成閉合回路。（4）自發(fā)的氧化還原反應生一般情況活潑的金屬為負極， 發(fā)生氧化反應。不活潑的金

3、屬為正極， 發(fā)生還原反應。鋅錳電池（干電池）、 鉛蓄電池、燃燒電池（氫氧 燃燒電池、甲烷燃燒電池）師電池可以分為一次電池和二次電池，比如：干電池是一次電池。板書一、一次電池展示展示學生解剖的干電池讓學生觀察并回答：投影問題干電池的兩極材料是什么？電解質(zhì)溶液是什么？兩極反應式如何書寫？ 總反應如何書寫?師下面我們學習幾種化學電池。請同學們先觀察幾種電池示意圖:封黯石蚤電極干電池示意圖MrJ3 +CI鋅筒負極氫氣隔離板鉛蕃電池示意閨廢電解質(zhì)三氧氣電解質(zhì)氧化劑電極氫氧燃料電池示意圖圖 2-15師根據(jù)示意圖你能說明電池的種類嗎？過渡原電池結(jié)構(gòu)簡單，時間一長，就不能產(chǎn)生電流，因而沒有實用價值。下面介紹根

4、據(jù)原電池原理制作的實用電池，他們已被廣泛用于日常生活、 生產(chǎn)和科學技術(shù)等方面。講解化學電源按其工作性質(zhì)和儲存方式可分為一次電池或原電池、二次電池或可充電電池、儲存電池、燃料電池四大類。電極一般由電極材料與添加劑（提高導電性能，如金屬粉、碳粉等）。正極為金屬氧化物、負極為活潑金屬。使用何種化學電源往往根據(jù)其其用途綜合考慮幾方面因素（時間、溫度等）。教師主導活動學生主體活動名稱電極材料電極反應式堿性鋅負極為鋅，正極為金屬負：Zn+20H-2e-=Zn(OH) 2教錳干電棒，電解質(zhì)溶液為氫氧化正：2fO +2M nO +2e-=2 MnO OH+20H學過程池鉀（原氯化銨、氯化鋅）電池:Zn+2H2

5、O+2 MnO=2MnO OH+Z n(OH)銀鋅紐電極分別是Zn和AgpO,負：Zn+20H-2e-=ZnO +H 2O扣電池電解質(zhì)溶液是KOH溶液，正：Ag2O +HO +2e-=2Ag+20H-電池反應的產(chǎn)物是 ZnO和Ag,電池Zn+AcpO =2Ag+Z nO鉛蓄電極分別是Pb、PbQ，電負：Pb+SO 、鋰電池工作原理：負極（ Li ）、正極（過渡金屬氧化物）電池反應：xLi+MoS2=Li xMoS-2e =PbS0 4電池正：一 + _ c i 解質(zhì)是定濃度的硫酸，Pb02+4H+S04 +2e-_PbSU4+2HO電池:Pb+PbO+2H2SU4=2PbSO+2H2O充電時電

6、極分別是 PbS04電池:Pb+PbO+2H2SU4=2PbSO+2H2O陰極:PbSQ+2e = Pb+ SO2 4師找找原電池和電解陽極 +2:PbSO+2H2O-2e = PbU2+4H+S6池電極反應和總反應的總反應：2PbSO+2H2O= Pb+Pb02+2H2S04關(guān)系？生陰極和負極陽極和正極互為顛倒氫氧一般用30% K0H溶液作這 種電池的電解質(zhì)溶液。電 極可用含有催化劑的多負：2Hz-4e-+4UH-= 4H2O燃料正：Q+2H2O+4e-=4UH電池孔石墨電極（負極中催化 劑可用鉑或鈀，正極中催 化劑可用AgO或CoQ）電池反應式：2H+ O2= 2H2O甲烷電解質(zhì)溶液為氫氧

7、化鉀負極-2-:CH4 + 1UOH -8e = CO 3 + 7H 2O燃料溶液正極:2 O2+4 H2O +8e = 8OH電池-2-CH + 2OH +2O2= CO3 +3H2O說明：1、燃燒電池的電解質(zhì)有磷酸（酸性溶液）、氫氧化鈉（堿性溶液）、熔融氧化鋯（Zr6）、 質(zhì)子交換膜（H）。教師主導活動學生主體活動總結(jié)電極反應的書寫：1.原電池的正負極確定a.由兩極的相對活潑性確定：相對活潑性較強的金屬為負極（一般負極材料與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應），但不是絕對的。女口 Mg-AI-HCI溶液構(gòu)成的原電池中，負極為，但 Mg-AI-NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負極為教b.根據(jù)反應的類型判斷：可根

8、據(jù)總反應式來分析電極是發(fā)生氧化反應還是還原反應，若發(fā)生氧化反應，學則為負極，若發(fā)生還原反應，則為正極。過程2書寫電極反應注意的問題a.電極反應是一種離子反應，遵循書寫離子方程式的一切規(guī)則（如“拆”、“平”）；兩電極反應式中得失電子數(shù)目一般相等。b.負極失電子所得氧化產(chǎn)物、正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如+4價的C在酸性溶液中以CO形式存在、在堿性溶液中以C&形式存在）；c.溶液中不存在O 在酸性溶液中它與結(jié)合成H2O 在堿性或中性溶液中它與H20結(jié)合成0H。d.兩極反應相加得到總反應，總反應減去負極反應得到正極反應、總反應減去正極反應得到負極反應。e.對于可逆電池反應，要弄清楚充

9、電和放電的方向，放電過程體現(xiàn)原電池原理，充電過程體現(xiàn)電解池原理。板1.原電池的正負極確定書計2書寫電極反應注意的問題劃教學反思：本節(jié)內(nèi)容應聯(lián)系生活實際，向綜合性、應用性和實踐性轉(zhuǎn)化。因此本節(jié)課的設(shè)計應注意：挖掘原電池的原理和組成條件，使學生認識到化學知識與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學發(fā)展、日常生活有密切的聯(lián)系，以激發(fā)學生學習化學的興趣。更重要的是啟發(fā)學生運用化學知識解決實際問題，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。課后練習（ 07天津）天津是我國研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池的重要基地。鋰離子電池正極材料是含鋰的.氧化鈷（LiCoO2）,充電時LiCoO2中Li被氧化，Li +遷移并以原子形式嵌入電池負極材料碳（G）中，以Li

10、Ce表示。電池反應為 是充電LiCoO2 + C 6 斗 CoO放電2 + LiC 6，下列說法正確的 充電時，電池的負極反應為LiC 6 e - = Li + C 6 放電時，電池的正極反應為CoO2 + Li + + e = LiCoO 2 ,羧酸、醇等含活潑氫的有機物可用作鋰離子電池的電解質(zhì)鋰離子電池的比能量（單位質(zhì)量釋放的能量）低（05廣東）一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔（Y2O）的氧化鋯（ZrO2）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O。下列對該燃料電池說法正確的是 電池的總反應是：2GHw+13Qt 8CO+1OHO 在熔融電解質(zhì)中，Cf 由負極移向正極

11、 通入空氣的一極是正極，電極反應為：Q+4e =2 O2 通入丁烷的一極是正極，電極反應為：GHo+26e+13OT=4CQ+5H2O （06廣東）某可充電的鋰離子電池以LiMnzQ為正極，嵌入鋰的碳材料為負極，含Li +導電固體為電解質(zhì)。放電時的電池反應為：Li+LiMn 2Q=Li 2Mr2Q。下列說法正確的是放電時，LiM n2O發(fā)生氧化反應 放電時，正極反應為：Li +LiMn20+e =Li 2MnO4充電時，LiM nzQ發(fā)生氧化反應 充電時，陽極反應為：Li +e-=Li（06江蘇）鋰離子電池已經(jīng)成為新一代實用化的蓄電池，該電池具有能量密度大、電壓高 的特性。鋰離子電池放電時的電

12、極反應式為負極反應：C6Li xe =C6Li 1 x + xLi + （GLi表示鋰原子嵌入石墨形成復合材料） 正極反應：Li 1-xMO+ xLi + x e =LiMQ （ LiMQ表示含鋰的過渡金屬氧化物） 下列有關(guān)說法正確的是鋰離子電池充電時電池反應為CsLi + Li 1xMO=LiMQ+ QLi 1x 電池反應中，鋰、鋅、銀、鉛各失去1mol電子，金屬鋰所消耗的質(zhì)量最小 鋰離子電池放電時電池內(nèi)部Li+向負極移動 鋰離子電池充電時陰極反應為GLi 1x+ xLi+ x e =GLi我國首先研制的以鋁-空氣-海水電池為能源的新型航標燈已研制成功。這種燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠

13、空氣中的氧使鋁不斷氧化而源源不斷地產(chǎn)生電流，其能量比干電池高2050倍。試推測此種新型電池可能的基本結(jié)構(gòu)： 是負極，是正極。電極反應式為。航天技術(shù)上使用的氫-氧燃料電池具有高能、輕便和不污染環(huán)境等優(yōu)點。氫-氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時的電池總反應的化學方程式均可表示為2H+O=2HO。酸式氫-氧燃料電池中的電解質(zhì)是酸，其負極反應為2f-4e-=4H，則其正極反應為;堿式氫氧燃料電池中的電解質(zhì)是堿，其正極反應為Q+2H2O+4e=4OH，則其負極反應為 。2019-2020年高二化學化學電源教案教學目標：知識與技能：1、常識性介紹日常生活中常用的化學電源和新型化學電池；2、認識一次電池

14、、二次電池、燃料電池等幾類化學電池；3、學習化學電池的構(gòu)成，電極反應式及總反應式的書寫。過程與方法：培養(yǎng)學生觀察能力和思考問題的能力。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，增強學生的環(huán)保意識。教學重點：化學電源的結(jié)構(gòu)及電極反應的書寫教學難點：化學電源的結(jié)構(gòu)及電極反應的書寫課時安排：1課時教學方法：閱讀、啟發(fā)、討論式教學過程：復習引入1、構(gòu)成原電池的條件是什么？2、原電池的原理是什么呢？回答：1、（ 1）有活潑性不同的兩種金屬（或一種是非金屬導體，如石墨）作電極；（2）要有電解質(zhì)溶液；（3）要形成閉合回路。2、原電池是由化學

15、能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。提問我們以前所學的原電池有哪些缺點？學生回答反應一段時間后，就不會產(chǎn)生電流了，且攜帶不方便。過渡原電池結(jié)構(gòu)簡單，時間一長，就不能產(chǎn)生電流，因而沒有實用價值。下面介紹根據(jù)原 電池原理制作的實用電池，他們已被廣泛用于日常生活、生產(chǎn)和科學技術(shù)等方面。板書第3節(jié)化學電源閱讀課本回答下列問題：投影問題實用電池的特點；什么是一次電池，什么是二次電池?判斷一種電池優(yōu)劣的標準是什么？學生回答講述下面我們學習幾種化學電池。請同學們先觀察幾種電池示意圖:干也也示意甸鉛番電池示章閨國 2-15氮氣烘料電池示資盟.:-%MW.k.-設(shè)問根據(jù)示意圖你能說明電池的種類嗎?回答:鋅錳電池（干電池）、鉛蓄

16、電池、燃燒電池（氫氧燃燒電池、甲烷燃燒電池）等。 設(shè)問電池的兩極各發(fā)生了什么反應？電池正、負兩極應該如何確定？回答：活潑的金屬為負極，發(fā)生氧化反應。不活潑的金屬為正極，發(fā)生還原反應。講解電池可以分為一次電池和二次電池，比如：干電池是一次電池。板書一、一次電池展示展示學生解剖的干電池讓學生觀察并回答：投影問題干電池的兩極材料是什么？電解質(zhì)溶液是什么？兩極反應式如何書寫?總反應如何書寫？學生回答教師板書糾正學生的錯誤，寫出正確的反應。干電池（鋅錳干電池）酸性：兩極材料是 Zn、MnO電解質(zhì)溶液是：NH4CI負極：Zn-2e =Zn2+正極；2NH；+2e = 2NH3+H2總反應：Zn+2NH =

17、Zn +2NH f +2H2T啟發(fā)比較以上電極反應與課本 P74的電極反應為什么不相同？有什么有點？堿性：講述以上我們介紹的干電池，廣泛應用于日常生活中，比如，手電筒、鐘表、錄音機等都 可使用，相對來說較為方便，但不能循環(huán)使用，屬于一次性電源。下面再來學習一種可以循 環(huán)使用的電壓穩(wěn)定的化學電源一一鉛蓄電池。同樣，請同學們通過閱讀并觀察前面的示意圖, 回答下列問題：1、鉛蓄電池的組成？2、鉛蓄電池的工作原理、電極反應？（學生看書后回答，教師補充后板書）板書二、二次電池鉛蓄電池負極（Pb）: Pb+ SQ2 -2e =PbSQ正極（PbQ）: PbQ+SQ2 +2e = PbSQ4+2H2Q總反應

18、：2+Pb+ PbQ + 2SQ + 4H 2PbSQ+ 2H2Q講述鉛蓄電池長期使用會導致電解質(zhì)溶液硫酸的消耗，因而要注意在正負極之間定期補充 硫酸溶液，以保證鉛蓄電池的循環(huán)使用。隨著科學的發(fā)展，人們已經(jīng)研制出壽命更長，體積更小的電池，如手機電池、石英表的電池 等，其原理都是原電池的原理。同學們有興趣可自己課下查閱資料，了解其結(jié)構(gòu)及電極反應。過渡除了上述電池外，還有類電池是把燃料燃燒反應的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn) 換器”。這類電池就是新型燃料電池。板書三、燃料電池閱讀課本P7677，了解什么是燃料電池？這類電池有什么優(yōu)點？學生回答能量轉(zhuǎn)化率高，可持續(xù)使用，不污染環(huán)境。展示氫氧燃料電池示

19、意圖，讓學生根據(jù)示意圖判斷正負極，并試寫出電極反應（學生書寫 后教師糾錯并板書）。板書氫氧燃料電池：酸性（H 2SO 4）:負極：2H2 4e=4H正極：O2+4H+4e=2HbO總反應：2H2+ O2=2H2O堿性（KOH）:負極： 2H2+4OH 4e=2H 2O正極：Q+2HO+4e=4OH總反應：2H2+ O2=2HbO練習書寫下列原電池的兩極反應式。（1）銅、鋅、稀硫酸（2）甲烷燃燒電池（電池負極甲烷燃燒失去電子，在堿性條件下生成的C6與oh仮應生成co拜口玉。，而正極是6得電子而成為氫 氧根），板演：（1）負極：Zn-2e=Z n2+正極：2H+2e=2H=H2C5）負極；GEt-8e+10OH =CO+7HaO正極：2O2+8e+4H2O=8OH-總反應；2O2+CE4+2OH=CO+3H2O設(shè)問誰能夠?qū)⑷紵姵匦〗Y(jié)一下呢？（從電極的判斷、書寫方面）回答：在燃燒電池反應中確定哪一極發(fā)生的是什么反應的關(guān)鍵是：負極發(fā)生氧化反應，化合價升高，失去電子；總反應式為：兩極反應的加合；書寫反應時，還應該注意得失電子數(shù)目應該守恒。評價回答的很好。燃燒電池反應中確定哪一極發(fā)生的是什么反應的關(guān)鍵是