2019-2020年高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第二節(jié) 化學(xué)電源教案 新人教版選修4

2019-2020年高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)化學(xué)電源教案新人教版選修4本節(jié)教材分析（1）三維目標(biāo)知識(shí)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?cè)谏a(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(shí)情感態(tài)度與價(jià)值觀：感悟研制新型電池的重要性以及化學(xué)電源可能會(huì)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(diǎn)：掌握幾種典型電池的用途和特點(diǎn)。（3）教學(xué)難點(diǎn)：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(jìn)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(dòng)的基礎(chǔ)上，可配合使用一些實(shí)物或圖片的展示，加上對(duì)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(bào)道，都有助于引起學(xué)生對(duì)本課教學(xué)內(nèi)容的關(guān)注和積極參與探究的意識(shí)。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(shí)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(huì)、科技發(fā)展而發(fā)展的歷程和前景，同時(shí)還應(yīng)注意幫助學(xué)生理解要使一項(xiàng)理論性研究成果轉(zhuǎn)化成技術(shù)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值，需要考慮許多復(fù)雜的技術(shù)問題和社會(huì)問題。新課導(dǎo)入設(shè)計(jì)導(dǎo)入一情景導(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(dòng)車動(dòng)力、手機(jī)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(shí)。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(hào)和清能三號(hào)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(dòng)機(jī)。從今年八月份至今清能一號(hào)行駛里程已經(jīng)突破10000公里，清能三號(hào)也達(dá)到了7000公里。第三方的相關(guān)檢測(cè)也將在近期開始，隨后的商業(yè)化運(yùn)行也將提上議事日程。2019-2020年高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)化學(xué)電源教案（1）新人教版選修4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(dòng)車動(dòng)力、手機(jī)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(shí)。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(gè)大類？在性能等方面它們各有什么特點(diǎn)？2、化學(xué)電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？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、一次電池又稱不可充電電池如：干電池 、二次電池又稱充電電池蓄電池 、燃料電池"、能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠3、優(yōu)點(diǎn):j、可以制成各種形狀和大小、不同電壓的電池，使用方便、易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。影：圖4-2電池及其用途。面對(duì)許多原電池，我們?cè)鯓优袛嗥鋬?yōu)劣或適合某種需要？板A電池比時(shí)間是W/kg,W/L)池的儲(chǔ)存時(shí)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+20H-2e-=Zn(OH)；正極(石墨)：正極：2MnO+2HO+2e-=2Mn00H+20H-22'電池的總反應(yīng)式為：Zn+2MnO+2HO=2MnOOH+Zn(OH)222講解分析：比普通鋅錳干電池好，比能量和儲(chǔ)存時(shí)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(qǐng)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+HO正極：AgO+HO+2e-=2Ag+2OH-銀鋅電池充電和放電的總化學(xué)方程式為：Zn+Ag202Ag+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(diǎn)：比能量電壓穩(wěn)定、儲(chǔ)存時(shí)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(jì)算器上的電池。典型例題：例1、1958年世界上第一個(gè)心臟起搏器在瑞典植入人體成功，使用壽命長達(dá)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，能在一56.771.1°C溫度范圍內(nèi)正常工作，現(xiàn)已在火箭、移動(dòng)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(S0Cl2)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(shí)，在生理上的作用是。答案：1、C2、(1)鋰丄i-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(dòng)。板書：二、二次電池1、鉛蓄電池指導(dǎo)閱讀:請(qǐng)閱讀P的圖片-鉛蓄電池，思考鉛蓄電池的工作原理是什么？76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：(1)、放電的電極反應(yīng)為：負(fù)極：Pb+-2e-=PbSO；4正極：PbO+4H+2e-=PbSO；+2HO242總反應(yīng)式：PbO+Pb+2HS02PbS0；+2HO22442講解分析:鉛蓄電池的電壓正常情況下保持2.0V,當(dāng)電壓下降到1.85V時(shí)，即當(dāng)放電進(jìn)行到硫酸濃度降低，溶液密度達(dá)1.18g/cm時(shí)即停止放電，而需要將蓄電池進(jìn)行充電，其電極反應(yīng)為：板書：、充電的電極反應(yīng)：陽極：PbSO+2HO-2e-=PbO+4H+422陰極：PbSO+2e-=Pb+4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(chǔ)存了電池內(nèi)部，而是從外部供應(yīng)，便于燃料的補(bǔ)充，從而電池可以長時(shí)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(gè)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)、電極反應(yīng)：負(fù)極：2H2+4OH2e=4H2O正極：O+2HO+2e=4OH22、電池的總反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O、優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高，邊0%以上，且其燃燒的產(chǎn)物為水，因此不污染環(huán)境。典型例題：例2、充電電池在放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)，在充電時(shí)又可以逆向進(jìn)行，使生成物恢復(fù)原狀，由此推斷，“充電”時(shí)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：CH+100H-8e-=C02-+7H0432正極：2O+4HO+8e-=8OH-22電池的總反應(yīng)式為：CH+2O+2KOH=KCO+3HO42232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(0H)2Ag20+Zn+2H20那么放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是(D)A、AgB、Zn(OH)C、AgOD、Zn2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電極是負(fù)極B. b電極的電極反應(yīng)為：40H4e-=2HO+Of22C. 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(chǔ)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2叮°2=2叩。H2為還原劑，02為氧化劑，該電池只要通入H2、O2就能工作，無需將它們儲(chǔ)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(diǎn)： 、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)； 、利用電荷守恒分別寫出電極反應(yīng)式； 、負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和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(jià)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） 、驗(yàn)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(gè)氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)，這樣就形成了電流，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔??；瘜W(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是板書設(shè)計(jì)：氧化還原反應(yīng)化學(xué)能化學(xué)電池氧化還原反應(yīng)電能板書：化學(xué)電池1、概念:是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置、一次電池又稱不可充電電池如：干電池、二次電池又稱充電電池蓄電池、燃料電池、能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠、可以制成各種形狀和大小、不同電壓的電池，使用方便、易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。4、電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn)：、比功率：符號(hào)是W/kg,W/L）、比時(shí)間：電池的儲(chǔ)存時(shí)間的長短