高中化學(xué)教案新人教版必修2 化學(xué)能與電能2

1、 化學(xué)能與電能第2課時(shí)【教學(xué)目標(biāo)】1、通過實(shí)驗(yàn)探究初步認(rèn)識(shí)一些常見的化學(xué)電源，進(jìn)一步學(xué)習(xí)電極反應(yīng)式的書寫。2、能從能量轉(zhuǎn)化、裝置、電極反應(yīng)等方面區(qū)別充電和放電反應(yīng)，進(jìn)一步體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，掌握基本的研究方法，提高分析問題、解決問題的能力。3、初步了解化學(xué)電源在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，感受化學(xué)在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展、提高人們生活質(zhì)量中的重要作用?！窘虒W(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】能量轉(zhuǎn)化、裝置、電極反應(yīng)等方面區(qū)別充電和放電反應(yīng)?！窘虒W(xué)方法】實(shí)物展示和探究相結(jié)合【教學(xué)過程】引入 1號(hào)和5號(hào)干電池大家熟悉嗎？它的內(nèi)部構(gòu)造大家清楚嗎？它的放電原理是什么？觀察 1號(hào)和5號(hào)干電池的外型，說出在日常生活中的用

2、途。了解干電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 干電池的構(gòu)造：石墨棒、MnO2糊、NH4Cl糊、鋅筒。板書 二、發(fā)展中的化學(xué)電源1、干電池最早使用的，大家熟悉的干電池鋅錳電池。它是一種一次性電池，放電后不能充電（內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的）。電池反應(yīng)：正極：MnO2 + H2O +2e- MnO(OH) + OH- 負(fù)極：Zn 2e- Zn2+ Zn + 2NH4Cl 2e- Zn(NH3)2Cl2 + H+總反應(yīng)：Zn + MnO2 + 2NH4Cl MnO(OH) + Zn(NH3)2Cl2缺點(diǎn)：鋅皮被腐蝕而穿導(dǎo)致電解液外溢。生活中的1號(hào)或5號(hào)電池。改進(jìn)：外殼套上金屬筒或塑料筒的方法改成了防漏電池；將糊狀NH

3、4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上作了改進(jìn)，制成了堿性鋅錳電池，延長(zhǎng)了電池的使用壽命。廣泛用于卡式錄音機(jī)、閃光燈、電動(dòng)玩具、袖珍電視機(jī)等。思考與交流 在購買、保存和使用干電池方面你有何經(jīng)驗(yàn)和建議？問題 汽車用的電瓶是一種什么樣的化學(xué)電源？板書2、充電電池展示 鉛蓄電池（簡(jiǎn)稱蓄電池）充電電池又稱為二次電池，它在放電時(shí)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行（一般通過充電器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電進(jìn)行充電），使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。這樣可以實(shí)現(xiàn)：化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能（放電）、再由電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能（充電）的循環(huán)。缺點(diǎn)：由于電池制造工藝等方面存在不足，實(shí)際上沖放電電池的沖放電次數(shù)仍有限制，且使用是否得當(dāng)，對(duì)電

4、池的工作狀態(tài)及壽命影響很大。最早使用的充電電池是鉛蓄電池。目前，汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池。電池反應(yīng)（放電）：正極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- PbSO4 + 2H2O 負(fù)極：Pb + SO42- - 2e- PbSO4總反應(yīng)：PbO2 + 4H+ + SO42- + Pb = 2PbSO4 + 2H2O思考與回答 鉛蓄電池充電時(shí)，其反應(yīng)原理正好放電時(shí)相反，原來的負(fù)極（陽極）反應(yīng)為 原來的正極（陰極）反應(yīng)為 。你能它們的電極反應(yīng)？改進(jìn)：新型的封閉式體積小的充電電池鑷鎘電池?？梢苑磸?fù)充電500次以上，廣泛用于收錄機(jī)、無線對(duì)講機(jī)、電子閃光燈、電動(dòng)剃須刀等。電池反應(yīng)（放電

5、）：正極：2NiO(OH) + 2H2O + 2e- 2Ni(OH)2 + 2OH- 負(fù)極：Cd + OH- - 2e- Cd(OH)2 總反應(yīng)：Cd + 2NiOOH + 2H2O = Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2缺點(diǎn)：鎘是致癌物質(zhì)，廢棄的鑷鎘電池如不回收，會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，這制約了鑷鎘電池的發(fā)展。鑷氫電池的面世初步解決了這個(gè)問題。目前，手機(jī)常見電池類別有：Ni-MH（鎳氫電池）、Li-ion（鋰電池）、LiB（液體鋰離子電池）、LiP（聚合物鋰離子電池）3、燃料電池燃料燃燒是一種劇烈的氧化還原反應(yīng)，通過燃燒釋放的熱能再轉(zhuǎn)化為電能（如火力發(fā)電），其能量轉(zhuǎn)化率不高。燃料電池就是利用原電池

6、的工作原理將燃料和氧化劑（如O2）反應(yīng)所放出的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種高效、對(duì)環(huán)境友好的裝置。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率理論上可以高達(dá)85%90%（現(xiàn)在實(shí)際利用率已達(dá)到40%60%）。燃料電池：燃料：氫氣、甲烷（天然氣）、甲醇、乙醇、汽油等。氧化劑：氧氣、空氣等。優(yōu)點(diǎn)：燃料可以從外部源源不斷的輸入，減少廢電池的污染，電池反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)環(huán)境沒有污染。以氫氧燃料電池為例：正極：O2 + 2H2O + 4e- 4OH-負(fù)極：2H2 + 4OH- 4e- 4H2O總反應(yīng)：2H2 + O2 = 2H2O科學(xué)視野我國首輛燃料電池混合動(dòng)力轎車“超越一號(hào)”，2003年8月7日在同濟(jì)大學(xué)校園奔馳，接受國家科技部的驗(yàn)收。

7、“超越一號(hào)”的最高時(shí)速每小時(shí)公里，可連續(xù)行駛公里。在燃料電池汽車領(lǐng)或，“超越一號(hào)”大大縮短了我國與世界先進(jìn)水平的差距。楚天一號(hào)燃料電池電動(dòng)汽車：由東風(fēng)汽車公司和武漢理工大學(xué)合作聯(lián)合研發(fā)的東風(fēng)燃料電池電動(dòng)汽車“楚天一號(hào)”通過專家組驗(yàn)收。這是繼上海研制的“超越號(hào)”之后，我國研發(fā)成功的第二臺(tái)燃料電池轎車型樣車。最高時(shí)速為103公里。 美國AB1公司預(yù)測(cè)，2011年，全球燃料電動(dòng)汽車的產(chǎn)量將達(dá)240萬輛，約占全球汽車總產(chǎn)量3.4%。2010年將是燃料電池電動(dòng)汽車的決戰(zhàn)年，而真正成氣候，可能是在2020年，這種預(yù)測(cè)，國內(nèi)外汽車界人士多是應(yīng)同的。筆記本電腦用小型燃料電池 日本東芝公司03.3.5日宣布成功

8、地開發(fā)出了支持筆記本電腦的小型燃料電池。東芝公司稱，這在世界上首次將燃料電池直接與電腦連接。新型燃料電池采用甲醇作為燃料，與采用鋰電池的東芝公司自己生產(chǎn)的筆記本電腦相比，50CC的甲醇可以連續(xù)使用5小時(shí)，超過鋰電池兩倍以上。 燃料電池的另一個(gè)好處時(shí)只需填充燃料，而不必像鋰電池那樣再次充電。 太陽能利用太陽能的優(yōu)點(diǎn)：（1）壽命無限；（2）供能巨大（幾萬倍）；（3）潔凈無公害；（4）隨處可取；太陽能利用種類光解水制氫； 太陽能電池；太陽能集熱器; 光合作用模擬；高張力化合物畜積太陽能, 太陽能汽車等。太陽能電池光電轉(zhuǎn)換率： 單晶硅型 20% ， 多晶硅型 17%歐洲聯(lián)盟國家計(jì)劃在年太陽能光電轉(zhuǎn)換的

9、電力占所有總電力的1.5，美國啟動(dòng)了“百萬屋頂”計(jì)劃。 總結(jié)、板書計(jì)劃二、發(fā)展中的化學(xué)電源1、干電池（鋅錳電池）電池反應(yīng)：正極：MnO2 + H2O +2e- MnO(OH) + OH- 負(fù)極：Zn 2e- Zn2+ Zn + 2NH4Cl 2e- Zn(NH3)2Cl2 + H+總反應(yīng)：Zn + MnO2 + 2NH4Cl MnO(OH) + Zn(NH3)2Cl22、充電電池（鉛蓄電池）電池反應(yīng)（放電）：正極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- PbSO4 + 2H2O 負(fù)極：Pb + SO42- - 2e- PbSO4總反應(yīng)：PbO2 + 4H+ + SO42- + Pb

10、= 2PbSO4 + 2H2O鑷鎘電池電池反應(yīng)（放電）：正極：2NiO(OH) + 2H2O + 2e- 2Ni(OH)2 + 2OH- 負(fù)極：Cd + OH- - 2e- Cd(OH)2 總反應(yīng)：Cd + 2NiOOH + 2H2O = Cd(OH)2 + 2Ni(OH)23、燃料電池燃料：氫氣、甲烷（天然氣）、甲醇、乙醇、汽油等。氧化劑：氧氣、空氣等。優(yōu)點(diǎn)：燃料可以從外部源源不斷的輸入，減少廢電池的污染，電池反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)環(huán)境沒有污染。以氫氧燃料電池為例：正極：O2 + 2H2O + 4e- 4OH-負(fù)極：2H2 + 4OH- 4e- 4H2O總反應(yīng)：2H2 + O2 = 2H2O太陽能利用課

11、堂練習(xí)1隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是A利用電池外殼的金屬材料 B防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染C不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D回收其中石墨電極2廢電池處理不當(dāng)不僅造成浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，對(duì)人體健康也存在極大的危害。有同學(xué)想變廢為寶，他的以下想法你認(rèn)為不正確的是A把鋅皮取下洗凈用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣 B碳棒取下洗凈用作電極C把銅帽取下洗凈回收利用D電池內(nèi)部填有氯化銨等化學(xué)物質(zhì)，將廢電池中的黑色糊狀物作化肥用3、下列變化中屬于原電池的是 A.在空氣中金屬鋁表面迅速氧化形成保護(hù)層B.白鐵(鍍鋅)表面有劃損時(shí),也

12、能阻止鐵被氧化C.紅熱的鐵絲與水接觸表面形成藍(lán)黑色保護(hù)層D.鐵與稀硫酸反應(yīng)時(shí),加入少量硫酸銅溶液時(shí),可使反應(yīng)加速4、實(shí)驗(yàn)室中欲制氫氣,最好的方法是 A.純鋅與稀硫酸反應(yīng) B.純鋅與濃硫酸反應(yīng)C.純鋅與稀鹽酸反應(yīng) D.粗鋅(含鉛、銅雜質(zhì))與稀硫酸反應(yīng) 5、鐵制品上的鉚釘應(yīng)該選用下列哪些材料制成A.鋁鉚釘 B.銅鉚釘 C.鋅鉚釘 D.錫鉚釘6、由銅、鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的pH怎樣變化 A不變 B.先變小后變大 C.逐漸變大 D.逐漸變小7、對(duì)銅-鋅-稀硫酸構(gòu)成的原電池中,當(dāng)導(dǎo)線中有1mol電子通過時(shí),理論上的兩極變化是鋅片溶解了32.5g鋅片增重了32.5g銅片上析出1g H2

13、銅片上析出1molH2A. B. C. D. 10、堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛使用，鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)為：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列說法錯(cuò)誤的是 A電池工作時(shí)，鋅失去電子B電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-Mn2O3(s)+2OH-(aq)C電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極D外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g11、微型鋰電池可作植入某些心臟病人體內(nèi)的心臟起博器所用的電源，這種電池中的電解質(zhì)是固體電解質(zhì)LiI，其中的導(dǎo)電離子是I-.下列有關(guān)說法正確的是 A正極反應(yīng)：2Li - 2e- = 2Li B負(fù)極反應(yīng)：I2 + 2e- = 2I-C總反應(yīng)是：2Li + I2 = 2LiI D金屬鋰作正極13、鋅錳干電池在放電時(shí)，電池總反應(yīng)方程式可以表示為：Zn + 2MnO2 + 2NH4 = Zn2 + Mn2O3 + 2NH3 + H2O在此電池放電時(shí)，正極（碳棒）上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是 A. Zn B. 碳棒 C. MnO2 和NH4 D. Zn2 和NH4 14、氫氧燃料電池用于航天飛船，電極反應(yīng)產(chǎn)生的水，經(jīng)過冷凝后可用作航天員的飲用水，其電極反應(yīng)如下：負(fù)極