高中化学 第1章 化学反应与能量转化 第3节 化学能转化为电能电池（第2课时）教学设计2 鲁科版选修4.doc

第1章3节 化学能转化为电能-电池第2课时【教学目标】1.知识与技能目标通过对铜锌原电池的分析,了解原电池的工作原理,根据电流的方向判断原电池的正极和负极的方法,以及电池反应的概念。通过学习、了解常见化学电池的种类及其工作原理,认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。通过分析铜-铁接触处形成原电池的例子,理解金属腐蚀的电化学原理以及防护的原理。2.过程与方法目标通过原电池装置的设计实验,培养学生动手、动脑的能力,以及分析、处理实验数据的能力。通过交流讨论,训练学生的思维能力,培养学生获取分析处理、归纳信息的能力。3.情感态度与价值观目标通过学习,使学生从能量的角度比较深刻的了解化学学科学对人类的贡献,从而赞赏化学的作用。【教学过程】一、多媒体展示展示生活中常见的电池或实物普通的锌锰电池，碱性锌锰电池，手机，银锌电池，锂电池，铅蓄电池，氢镍电池，燃料电池图片等。讲解根据化学电池的用途，可以分为一次电池，可充电电池和燃料电池。板书一、一次电池观察锌锰干电池，根据日常生活常识，请同学叙述干电池的正极材料、负极材料、两极之间的填充物。（填充物分为酸性和碱性两种）酸性锌锰电池为充入nh4cl和zncl2浓溶液，用淀粉糊固定化。电极反应：负极反应 znzn2+2e 正极反应 2nh42e2nh3h2碱性锌锰电池为koh代替nh4cl作电解质负极反应 zn 2ohzno h2o2e 正极反应 mno22 h2o2emn(oh)22oh 电池反应 zn mno2h2ozno mn(oh)2讨论：酸性锌锰电池和碱性锌锰电池的优缺点。板书二、可充电电池（二次电池） 常见的为铅蓄电池。展示铅蓄电池的组成结构。 请同学们介绍主要结构以及发生的电极反应。 负极反应 pbso42 pbso42e正极反应 pbo24hso422e pbso42 h2o 放电时为电池反应：pbpbo22h2so42 pbso42 h2o 充电时为电解反应：2 pbso42 h2opbpbo22h2so4 常见的二次电池有镉镍电池，氢镍电池，锂离子电池。板书三、燃料电池 燃料电池是一种连续的把燃料和氧化剂的化学能直接换成电能的化学电池。展示氢氧燃料电池示意图讨论燃料电池与前几种电池的差别。 氧化剂与还原剂在工作时不断补充；反应物不断排出；能量转化率高。讲解氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。反应原理：在酸性条件负极 h22e2 h正极 1/2o22h2eh2o总反应 h21/2o2h2o在碱性条件负极 h22oh2h2o2e 正极 o22h2o4e4oh注意：电极反应式，除了应该考虑反应前后有电子转移的元素原子得失电子的情况外，还必需考虑这些元素形成的物质在溶液中的主要存在形式。学生总结化学电源的应用领域；化学电源的优点；化学电源工作时发生反应的类型。 课堂练习： 心脏起搏器中使用的是lii2可充电电池，使用寿命约10年。下列说法中正确的是a. 因为lii在水中的溶解度比在有机溶剂中大，所以选用水溶液做电解质b. 电池反应方程式为c. 电池的负极为i2d. 充电时，阳极反应为2lii2e-=li2i-二、【板书设计】化学电源1、核心原理：把氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别设计成电极反应。2、设计思路：电极材料电解质溶液闭合回路电极材料：若电极参与反应且为固体导体，则可直接作阴极，选择活泼性比阴极导体弱的为阳极；（若反应物本身不能作电极的，则要选择惰性电极。）电解质溶液：其功能有二，一起导电作用，二本身参与反应。3、燃料电池：把可燃物的燃烧能转化为电能。如：氢气燃料电池。以碳棒为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液。碳极（正极）：o2 + 2h2o + 4e- = 4oh-碳极（负极）2h2 + 4oh- 4e- = 4h2o4、化学电源的分类：一次电池：一次性，不可充电和重复使用。二次电池：可充电，重复使用。三、检测题1. 铅蓄电池的两极分别为pb、pbo2，电解质溶液为h2so4，工作时的电池反应式为pbpbo22h2so4=2pbso42h2o，下列结论正确的是()apb为正极被氧化 b溶液的ph不断减小cso只向pbo2处移动 d电解质溶液的ph不断增大2. 微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是ag2o和zn，电解质溶液为koh溶液，电极反应式为zn2oh2e=znoh2oag2oh2o2e=2ag2oh总反应式为ag2ozn=zno2ag根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是()a在使用过程中，电池负极区溶液的ph增大b在使用过程中，电子由ag2o经外电路流向zn极czn是负极，ag2o是正极dzn极发生还原反应，ag2o极发生氧化反应3. 有人设计出利用ch4和o2的反应，用铂电极在koh溶液中构成原电池。电池的总反应类似于ch4在o2中燃烧，则下列说法正确的是()每消耗1 mol ch4可以向外电路提供8 mol e负极上ch4失去电子，电极反应式为ch410oh8e=co7h2o负极上是o2获得电子，电极反应式为o22h2o4e=4oh电池放电后，溶液的ph不断升高a b c d4. 氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应式如下：负极：2h24oh4e=4h2o正极：o22h2o4e=4oh当得到1.8 l饮用水时，电池内转移的电子数约为()a1.8 mol b3.6 mol c100 mol d200 mol5. 乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200左右时供电，电池总反应式为c2h5oh3o2=2co23h2o，电池示意图，下列说法中正确的是() a电池工作时，质子向电池的负极迁移b电池工作时，电流由b极沿导线流向a极ca极上发生的电极反应是c2h5oh3h2o12e=2co212hdb极上发生的电极反应是2h2oo24e=4oh6氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答： (1) 氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)；(2)负极反应式为_；(3)电极表面镀铂粉的原因为_； (4)该电池工作时，h2和o2连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2lih22lih.lihh2o=liohh2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_；已知lih固体密度为0.82 gcm3，用锂吸收224 l(标准状况)h2，生成的lih体积与被吸收的h2体积比为_；由生成的lih与h2o作用，放出的h2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为_mol。.参考答案1. 【解析】由题给电极反应式可以看出h2so4不断被消耗，故ph不断增大，所以b不正确，d正确；由pb元素化合价的变化，可以看出pb是负极，所以a不正确；原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由pb极流向pbo2极；内电路中，负电荷(so和oh)移向pb极，所以c不正确。【答案】d2. 【解析】(1)根据电极反应式可知zn失电子被氧化而溶解，ag2o得电子被还原，故zn是负极，ag2o是正极，所以c正确；(2)负极(即zn极)在反应时消耗oh，则负极区溶液的ph应减小，故a错误；(3)发生原电池反应时，电子由负极经外电路到正极，即电子从zn极经外电路到ag2o极，故b错误；(4)在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故d错误。【答案】c3. 【解析】ch4在铂电极上发生类似于ch4在o2中燃烧的反应，即ch4co2，严格地讲生成的co2还与koh反应生成k2co3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为ch48e10oh=co7h2o,1 mol ch4参加反应有8 mol e发生转移，o2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为o22h2o4e=4oh。虽然正极产生oh，负极消耗oh，但从总反应式ch42o22koh=k2co33h2o可看出是消耗了koh，所以电池放电时溶液的ph值不断下降，故正确，错误。【答案】a4. 【解析】n(h2o)100 mol2h2o4e2=2h2o即每生成1 mol h2o则转移2 mol e，当生成100 mol h2o时，转移200 mol e。【答案】d5. 【解析】通入乙醇的一极(a极)为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极(b极)为正极，发生还原反应。电池工作时，阳离子(质子)向电池的正极迁移，a项不正确；电流方向与电子流向相反，电流由b极沿导线流向a极，b项正确；a极上乙醇应该失电子被氧化，所以c项不正确；因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂，所以电极反应式中不能出现oh，d项不正确。【答案】b6. 【解析】(1)电池是把化学能转变为电能的装置；在电池中，电子从负极经导线流向正极，而氢氧燃料电池中通入h2的一极是负极，故电子由a流动到b。(2)h2在负极失电子，因为电解质溶液是koh溶液，故负极反应式为2h24oh4e=4h2o。(3)电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积吸附h2、o2的分子数，从而增大反应速率。(4)lih中li为1价，h为1价，故反应中还原剂是li，反应中氧化剂是h2o。由反应可知吸收标准状况下224 l h2时生成160 g lih，则生成的lih的体积是，则生成的