2019-2020年高二化學《化學電源》教案(I).doc

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2019-2020年高二化學《化學電源》教案(I) 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]①實用電池的特點； ②什么是一次電池，什么是二次電池？ ③判斷一種電池優(yōu)劣的標準是什么？ [師]①電池的兩極各發(fā)生了什么反應？ ②電池正、負兩極應該如何確定？ [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： [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。 [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 ①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。 [生] 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）等。 [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 學 過 程 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 錳干電池 負極為鋅，正極為金屬棒，電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀（原氯化銨、氯化鋅） 負：Zn+20H--2e-=Zn(OH)2 正：2H2O +2MnO2 +2e-=2MnOOH+20H- 電池：Zn+2H2O+2MnO2 =2MnOOH+Zn(OH)2 銀鋅紐 扣電池 電極分別是Zn和Ag2O，電解質(zhì)溶液是KOH溶液，電池反應的產(chǎn)物是ZnO和Ag， 負：Zn+20H--2e-=ZnO +H2O 正：Ag2O +H2O +2e-=2Ag+20H- 電池：Zn+Ag2O =2Ag+ZnO 鉛蓄 電池 電極分別是Pb、PbO2，電解質(zhì)是一定濃度的硫酸， 充電時電極分別是PbS04 [師]找找原電池和電解池電極反應和總反應的關(guān)系？ 負：Pb+S042—-2e =PbS04 正：Pb02+4H++S042—+2e-=PbS04+2H2O 電池：Pb+Pb02+2H2S04=2PbS04+2H2O 電池：Pb+Pb02+2H2S04=2PbS04+2H2O 陰極：PbSO4 + 2e— = Pb+ SO42— 陽極：PbSO4+2H2O-2e—= Pb02+4H++S042— 總反應：2PbS04+2H2O= Pb+Pb02+2H2S04 [生]陰極和負極 陽極和正極 互為顛倒 氫氧 燃料 電池 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CoO) 負：2H2-4e-+40H-= 4H2O 正：O2+2H2O+4e-=40H- 電池反應式： 2H2+ O2= 2H2O 甲烷 燃料 電池 電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液 負極：CH4 + 10OH- -8e === CO32- + 7H2O 正極：2 O2+4 H2O +8e = 8OH- CH4 + 2OH- +2O2= CO32-+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（ZrO2）、質(zhì)子交換膜（H+）。 2、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=LixMoS2 教 學 過 程 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。如Mg-Al-HCl溶液構(gòu)成的原電池中，負極為 ，但Mg-Al-NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負極為 . b.根據(jù)反應的類型判斷：可根據(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，則為負極，若發(fā)生還原反應，則為正極。 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CO2形式存在、在堿性溶液中以CO32-形式存在）； c.溶液中不存在O2-——在酸性溶液中它H＋與結(jié)合成H2O、在堿性或中性溶液中它與H2O結(jié)合成OH-。 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。 板書計劃 1．原電池的正負極確定 2．書寫電極反應注意的問題 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] 1．（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二氧化鈷（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 充電 放電 料碳（C6）中，以LiC6表示。電池反應為LiCoO2 + C6 CoO2 + LiC6 ，下列說法正確的是 A．充電時，電池的負極反應為 LiC6 － e－ == Li + C6 B．放電時，電池的正極反應為 CoO2 + Li＋ + e－ == LiCoO2 ， C．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) D．鋰離子電池的比能量（單位質(zhì)量釋放的能量）低 2．（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(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O2—。下列對該燃料電池說法正確的是 A．電池的總反應是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O B．在熔融電解質(zhì)中，O2—由負極移向正極 C．通入空氣的一極是正極，電極反應為：O2+4e—==2 O2— D．通入丁烷的—極是正極，電極反應為：C4H10+26e—+13O2—==4CO2+5H2O 3．（06廣東）某可充電的鋰離子電池以LiMn2O4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+LiMn2O4==Li2Mn2O4。下列說法正確的是 A．放電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應 B．放電時，正極反應為：Li++LiMn2O4+e-==Li2Mn2O4 C．充電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應 D．充電時，陽極反應為：Li++e-==Li 4．（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極反應式為 負極反應：C6Li－xe－===C6Li1－x＋xLi+（C6Li表示鋰原子嵌入石墨形成復合材料） 正極反應：Li1－xMO2＋xLi+＋x e－===LiMO2（LiMO2表示含鋰的過渡金屬氧化物） 下列有關(guān)說法正確的是 A．鋰離子電池充電時電池反應為C6Li＋Li1－xMO2===LiMO2＋C6Li1－x B．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 C．鋰離子電池放電時電池內(nèi)部Li+向負極移動 D．鋰離子電池充電時陰極反應為C6Li1－x＋xLi+＋x e－===C6Li 5．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20～50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 。 6.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2H2+O2=2H2O。酸式氫-氧燃料電池中的電解質(zhì)是酸，其負極反應為2H2-4e-=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O2+2H2O+4e-=4OH-，則其負極反應為 。