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2019-2020年高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)4.2化學(xué)電源教案新人教版選修.doc

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2019-2020年高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)4.2化學(xué)電源教案新人教版選修.doc

2019-2020年高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)4.2化學(xué)電源教案新人教版選修教學(xué)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、正確的能源觀教學(xué)重點(diǎn):掌握幾種典型電池的用途和特點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn):掌握幾種典型化學(xué)電池的電極反應(yīng)教學(xué)過程:【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2、分類: 、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): 、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。【投 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?、比能量:符號(hào)(Ah/kg),(Ah/L)【板 書】: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【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)?!景?書】:一、一次電池1、 堿性鋅錳干電池:負(fù)極(鋅筒):Zn +2OH2e= Zn(OH)2;正極(石墨):正極:2MnO2+2H2O+2e= 2MnOOH+2OH電池的總反應(yīng)式為:Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn(OH)2【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?!局笇?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+H2O正極:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-銀鋅電池充電和放電的總化學(xué)方程式為:Zn+Ag2O 2Ag+ 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?!镜湫屠}】: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56.771.1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(SOCl2)組成電解質(zhì)溶液電池總反應(yīng)為:8Li3SOCl26LiClLi2SO32S(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_?!敬?案】:1、C 2、(1)鋰,Li-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)?!景?書】:二、二次電池1、鉛蓄電池【指導(dǎo)閱讀】:請(qǐng)閱讀P76的圖片-鉛蓄電池,思考鉛蓄電池的工作原理是什么?【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?!景?書】:、放電的電極反應(yīng)為:負(fù)極:Pb2e- PbSO4 放電 充電 正極:PbO24H+2e- PbSO42H2O總反應(yīng)式:PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O【講解分析】:鉛蓄電池的電壓正常情況下保持2.0 V,當(dāng)電壓下降到1.85 V時(shí),即當(dāng)放電進(jìn)行到硫酸濃度降低,溶液密度達(dá)1.18 g / cm3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:PbSO42H2O2e- PbO24H+ 陰極:PbSO42e- Pb【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:O2+2H2O+2e=4OH、電池的總反應(yīng)為:2H2 + O2 = 2H2O、優(yōu)點(diǎn):能量轉(zhuǎn)化率高,達(dá)70%以上,且其燃燒的產(chǎn)物為水,因此不污染環(huán)境?!镜湫屠}】: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:CH4+10OH-8e=CO32+7H2O正極:2O2+4H2O+8e=8OH電池的總反應(yīng)式為:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O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(OH)2Ag2O+Zn+2H2O那么放電時(shí),負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是(D)A、Ag B、Zn(OH)2 C、Ag2O D、Zn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( )Aa電極是負(fù)極Bb電極的電極反應(yīng)為:4OH-4e= 2H2O+O2C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2H2+O2=2H2O。H2為還原劑,O2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?!菊n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)殡娔堋;瘜W(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)板書設(shè)計(jì):第二節(jié) 化學(xué)電源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2、分類: 、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): 、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)間的長短教學(xué)回顧:鋅錳干電池由于學(xué)生通過閱讀教材就能理解明白,學(xué)生自學(xué)后立即進(jìn)行自主測(cè)試,而鉛蓄電池和氫氧燃料電池難度比較大,只看教材不能很好理解,在設(shè)計(jì)時(shí)增加了問題導(dǎo)學(xué),運(yùn)用多媒體FLASH幫助學(xué)生分析原理,可以降低學(xué)習(xí)難度,并且能大大調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

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