2019-2020年高二化學(xué)《化學(xué)電源》教案(I).doc
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2019-2020年高二化學(xué)《化學(xué)電源》教案(I) 教學(xué) 課題 專題 節(jié)題 化學(xué)電源(二課時(shí)) 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能 1、 了解常見(jiàn)化學(xué)電源工作原理,能正確書寫原電池的正負(fù)電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式。常識(shí)性介紹日常生活中常用的化學(xué)電源和新型化學(xué)電池; 2、 認(rèn)識(shí)一次電池、二次電池、燃料電池等幾類化學(xué)電池; 3、 學(xué)習(xí)化學(xué)電池的構(gòu)成,電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式的書寫。 4、 過(guò)程與方法 通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力。 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(wèn)題,初步形成較為客觀、正確的能源觀,增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。 教學(xué)重點(diǎn) 原電池工作原理 教學(xué)方法: 閱讀、啟發(fā)、討論式 教學(xué)難點(diǎn) 電極反應(yīng)式的正確書寫。 教學(xué)準(zhǔn)備 常見(jiàn)電池。 教 學(xué) 過(guò) 程 教師主導(dǎo)活動(dòng) 學(xué)生主體活動(dòng) [復(fù)習(xí)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(xué)電池。 [[師]原電池的原理是什么呢? [師]我們以前所學(xué)的原電池有哪些缺點(diǎn)? [板書] 第二節(jié) 化學(xué)電源 [閱讀]課本P73—74上,回答下列問(wèn)題: [投影問(wèn)題]①實(shí)用電池的特點(diǎn); 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(biāo)準(zhǔn)是什么? [師]①電池的兩極各發(fā)生了什么反應(yīng)? ②電池正、負(fù)兩極應(yīng)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(xué)生解剖的干電池讓學(xué)生觀察并回答: [投影問(wèn)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(yīng)式如何書寫? 總反應(yīng)如何書寫? [師]下面我們學(xué)習(xí)幾種化學(xué)電池。請(qǐng)同學(xué)們先觀察幾種電池示意圖: [師]根據(jù)示意圖你能說(shuō)明電池的種類嗎? [過(guò)渡]原電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,時(shí)間一長(zhǎng),就不能產(chǎn)生電流,因而沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。下面介紹根據(jù)原電池原理制作的實(shí)用電池,他們已被廣泛用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面。 [生] 四個(gè)條件 (1)有活潑性不同的兩種金屬(或一種是非金屬導(dǎo)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(yīng) [生]一般情況 ①活潑的金屬為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)。 不活潑的金屬為正極,發(fā)生還原反應(yīng)。 [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(xué)電源按其工作性質(zhì)和儲(chǔ)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(chǔ)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(dǎo)電性能,如金屬粉、碳粉等)。正極為金屬氧化物、負(fù)極為活潑金屬。使用何種化學(xué)電源往往根據(jù)其其用途綜合考慮幾方面因素(時(shí)間、溫度等)。 教 學(xué) 過(guò) 程 教師主導(dǎo)活動(dòng) 學(xué)生主體活動(dòng) 名稱 電極材料 電極反應(yīng)式 堿性鋅 錳干電池 負(fù)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(fù):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(yīng)的產(chǎn)物是ZnO和Ag, 負(fù):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(shí)電極分別是PbS04 [師]找找原電池和電解池電極反應(yīng)和總反應(yīng)的關(guān)系? 負(fù):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(yáng)極:PbSO4+2H2O-2e—= Pb02+4H++S042— 總反應(yīng):2PbS04+2H2O= Pb+Pb02+2H2S04 [生]陰極和負(fù)極 陽(yáng)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(fù)極中催化劑可用鉑或鈀,正極中催化劑可用AgO或CoO) 負(fù):2H2-4e-+40H-= 4H2O 正:O2+2H2O+4e-=40H- 電池反應(yīng)式: 2H2+ O2= 2H2O 甲烷 燃料 電池 電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液 負(fù)極:CH4 + 10OH- -8e === CO32- + 7H2O 正極:2 O2+4 H2O +8e = 8OH- CH4 + 2OH- +2O2= CO32-+3H2O 說(shuō)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(fù)極( Li)、正極(過(guò)渡金屬氧化物) 電池反應(yīng):xLi+MoS2=LixMoS2 教 學(xué) 過(guò) 程 教師主導(dǎo)活動(dòng) 學(xué)生主體活動(dòng) [總結(jié)]電極反應(yīng)的書寫: 1.原電池的正負(fù)極確定 a.由兩極的相對(duì)活潑性確定:相對(duì)活潑性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極(一般負(fù)極材料與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)),但不是絕對(duì)的。如Mg-Al-HCl溶液構(gòu)成的原電池中,負(fù)極為 ,但Mg-Al-NaOH溶液構(gòu)成的原電池中,負(fù)極為 . b.根據(jù)反應(yīng)的類型判斷:可根據(jù)總反應(yīng)式來(lái)分析電極是發(fā)生氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng),若發(fā)生氧化反應(yīng),則為負(fù)極,若發(fā)生還原反應(yīng),則為正極。 2.書寫電極反應(yīng)注意的問(wèn)題 a.電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng),遵循書寫離子方程式的一切規(guī)則(如“拆”、“平”);兩電極反應(yīng)式中得失電子數(shù)目一般相等。 b.負(fù)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(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); 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(yīng)相加得到總反應(yīng),總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)得到正極反應(yīng)、總反應(yīng)減去正極反應(yīng)得到負(fù)極反應(yīng)。 e.對(duì)于可逆電池反應(yīng),要弄清楚充電和放電的方向,放電過(guò)程體現(xiàn)原電池原理,充電過(guò)程體現(xiàn)電解池原理。 板書計(jì)劃 1.原電池的正負(fù)極確定 2.書寫電極反應(yīng)注意的問(wèn)題 教學(xué)反思: 本節(jié)內(nèi)容應(yīng)聯(lián)系生活實(shí)際,向綜合性、應(yīng)用性和實(shí)踐性轉(zhuǎn)化。因此本節(jié)課的設(shè)計(jì)應(yīng)注意:挖掘原電池的原理和組成條件,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)知識(shí)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)發(fā)展、日常生活有密切的聯(lián)系,以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。更重要的是啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題,從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。 [課后練習(xí)] 1.(07天津)天津是我國(guó)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(shí)LiCoO2中Li被氧化,Li+遷移并以原子形式嵌入電池負(fù)極材 充電 放電 料碳(C6)中,以LiC6表示。電池反應(yīng)為L(zhǎng)iCoO2 + C6 CoO2 + LiC6 ,下列說(shuō)法正確的是 A.充電時(shí),電池的負(fù)極反應(yīng)為 LiC6 - e- == Li + C6 B.放電時(shí),電池的正極反應(yīng)為 CoO2 + Li+ + e- == LiCoO2 , C.羧酸、醇等含活潑氫的有機(jī)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(dǎo)O2—。下列對(duì)該燃料電池說(shuō)法正確的是 A.電池的總反應(yīng)是:2C4H10+13O2→8CO2+10H2O B.在熔融電解質(zhì)中,O2—由負(fù)極移向正極 C.通入空氣的一極是正極,電極反應(yīng)為:O2+4e—==2 O2— D.通入丁烷的—極是正極,電極反應(yīng)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(fù)極,含Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。放電時(shí)的電池反應(yīng)為:Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。下列說(shuō)法正確的是 A.放電時(shí),LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) B.放電時(shí),正極反應(yīng)為:Li++LiMn2O4+e-==Li2Mn2O4 C.充電時(shí),LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) D.充電時(shí),陽(yáng)極反應(yīng)為:Li++e-==Li 4.(06江蘇)鋰離子電池已經(jīng)成為新一代實(shí)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(shí)的電極反應(yīng)式為 負(fù)極反應(yīng):C6Li-xe-===C6Li1-x+xLi+(C6Li表示鋰原子嵌入石墨形成復(fù)合材料) 正極反應(yīng):Li1-xMO2+xLi++x e-===LiMO2(LiMO2表示含鋰的過(guò)渡金屬氧化物) 下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 A.鋰離子電池充電時(shí)電池反應(yīng)為C6Li+Li1-xMO2===LiMO2+C6Li1-x B.電池反應(yīng)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(shí)電池內(nèi)部Li+向負(fù)極移動(dòng) D.鋰離子電池充電時(shí)陰極反應(yīng)為C6Li1-x+xLi++x e-===C6Li 5.我國(guó)首先研制的以鋁-空氣-海水電池為能源的新型航標(biāo)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(cè)此種新型電池可能的基本結(jié)構(gòu):__________是負(fù)極,__________是正極。電極反應(yīng)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(diǎn)。氫-氧燃料電池有酸式和堿式兩種,它們放電時(shí)的電池總反應(yīng)的化學(xué)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(fù)極反應(yīng)為2H2-4e-=4H+,則其正極反應(yīng)為 ;堿式氫氧燃料電池中的電解質(zhì)是堿,其正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-,則其負(fù)極反應(yīng)為 。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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