人教版选修4 第4章第2节 化学电源 教案.doc

第二节 化学电源一、教材分析 通过以前章节的学习，学生已经掌握了能量守恒定律、化学反应的限度、化学反应进行的方向和化学反应的自发性、以及原电池的原理等理论知识，为本节的学习做好了充分的理论知识准备。化学电池是依据原电池原理开发的具有很强的实用性，和广阔的应用范围的技术产品。本节的教学是理论知识在实践中的延伸和拓展，将抽象的理论和学生在日常生活中积累的感性体验联系起来，帮助学生进一步的深入认识化学电池。 现代科技的飞速发展也带动了电池工业的进步，各种新型的电池层出不穷。教材选取具有代表性的三大类电池，如生活中最常用的一次电池（碱性锌锰电池）、二次电池（铅蓄电池）、和在未来有着美好应用前景燃料电池。简介了电池的基本构造，工作原理，性能和适用范围。同时向学生渗透绿色环保的意识。二、教学目标1、知识与技能 (1)复习原电池的化学原理，掌握形成原电池的基本条件。 (2)常识性介绍日常生活中常用的化学电源。并能从电极反应的角度认识常见电源的化学原理。2、过程与方法 (1)通过拆分干电池和学会自制简易电池培养学生观察能力与分析思维能力，并通过了解电池的化学组成而增强环保意识。 (2)通过化学化学电源的使用史实引导学生以问题为中心的学习方法。学会发现问题、解决问题的方法。加深理解实践认识再实践再认识的辨证唯物主义的思维方法。3、情感态度价值观 (1)通过原电池的发明、发展史，培养学生实事求是勇于创新的科学态度。 (2)激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。 (3)体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。三、教学重点 一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用。四、教学难点 化学电源的结构及电极反应的书写。五、教学方法原理讲解法、分析归纳法、理论联系实际。六、课时安排1课时七、教学过程教学内容教学活动引入复习原电池相关知识1讨论交流如果没有电池我们的生活会变成什么样？2引导以cu-zn 原电池为例让学生回顾有关原电池的知识。【学生思考、讨论】1构成原电池的条件2原电池的原理（以cu-zn 原电池为例）负极（zn）：zn 2e = zn 2+正极（cu）：2h+ +2e = h2总反应：zn + 2h+ = zn 2+ + h2【学与问】1化学电池与其它能源相比有哪些优点？2判断电池的优劣标准主要是什么？3目前化学电池主要分哪几大类？【学生回答】能量转换效率高、供能稳定可靠、使用方便、易于维护、并可在各种环境下工作；单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的大小；输出功率的大小即比功率的大小以及电池的存储时间的长短；化学电池：一次电池 、二次电池 、燃料电池。【板书】第二节 化学电源一、化学电池1、概念2、类型二、几种常见的化学电池【讲述】一次电池的种类有：普通干电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池现对碱性锌锰电池作一些简单介绍1、引入碱性锌锰电池，引导学生分析、讨论其反应原理【视频展示】碱性锌锰电池的构造【提问】碱性锌锰电池的反应原理【学生讨论交流】电极反应：负极：zn(s)+ 2oh-(aq) 2e- = zn(oh)2(s)正极：2mno2(s) + 2h2o(l) + 2e-=2mnooh(s) + 2oh-(aq)总反应：zn(s)+ 2mno2(s)+ 2h2o(l)=2mnooh(s)+ zn(oh)2(s) 【要求学生交流】碱性锌锰电池的主要的性能、使用范围，应用前景以及缺陷等方面的知识。【汇报总结】优点：比普通电池性能好，它的比能量和可储存时间均由提高，适用于大电流和连续放电，是民用电池的升级换代产品。缺点：放电完了，不能再用*锌银电池（纽扣电池）负极：zn +2oh-2e- =zno+h2o正极：ag2o + h2o+ 2e- = 2ag + 2oh-总反应：zn+ag2o =zno+2ag【讲述】二次电池的种类有：铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池2、引入蓄电池，引导学生分析、讨论其反应原理【视频展示】铅蓄电池的构造【提问】铅蓄电池电池的反应原理【汇报交流】电极反应：(放电时) 可以自发进行负极：pb(s)+ so42-(aq) 2e- = pbso4(s) 正极：pbo2(s) + 4h+ (aq)+ so42-(aq)+ 2e- = pbso4(s) + 2h2o(l)总反应：pb(s)+ pbo2(s)+ 2h2so4(aq)= 2pbso4(s) + 2h2o(l)电极反应：(充电时) 不能自发进行阴极：pbso4(s)+ 2e- = pb(s)+ so42-(aq)阳极：pbso4(s) + 2h2o(l) 2e- = pbo2(s) + 4h+ (aq)+ so42-(aq)总反应：2pbso4(s) + 2h2o(l)= pb(s)+ pbo2(s)+ 2h2so4(aq)【要求学生讨论】蓄电池在应用中存在的优缺点。【汇报总结】优点：电压稳定，使用方便，安全可靠，价格低廉，可多次重复使用。缺点：比能量低，笨重，废弃电池污染环境生：学生讨论交流形电池对环境造成的污染展示资料幻灯片：对自然环境威胁最大的五种物质：铬、镉、铜、铅、汞及对人类造成的危害；干电池的负极材料：锌汞齐，1节1号干电池会使1 m2的土地永久实效，而仅我国一年就生产各种电池上亿节。生：学生相互交流上述各种电池的共同缺陷【提出问题】：上述各种电池的共同缺陷是什么？如何改进？分析：干电池中的汞、蓄电池中的铅、镉，三种金属都是对自然环境威胁最大的物质，都会造成环境污染3、引入燃料电池，引导学生分析、讨论其反应原理【视频导出】燃料电池，展示氢氧料电池，分析其反应原理酸性介质电极反应：负极：2h2 4e- = 4h+正极：o2 + 4h+ +4e- = 2h2o总反应：2h2 + o2 = 2h2o碱性介质的电极反应：负极：2h2+4oh- 4e- = 4h2o正极：o2 + 2h2o + 4e-= 4oh-总反应：2h2 + o2 = 2h2o【归纳讲述】：能够燃烧的物质在一定条件下都能和相应的氧化剂（常用的是氧气）构成燃烧电池，可燃物（还原剂）做负极，氧化剂做正极。书写电极反应时要特别考虑电解质溶液的影响，尤其是电解质溶液的酸碱性。【提出问题】：燃料电池有哪些优缺点？学生进一步分析讨论燃料电池的优缺点【汇报总结】优点：能量转换率高；可组合成燃料电池发电站，废弃物少，噪音低。缺点：输出电压低，需串联使用，体积较大；需连续供给反应物，排除生成物，附属设备多三、书写电极反应式应注意的问题1如果给定的是图示装置，先分析正、负电极，再根据正、负极反应规律去写电极反应式；2如果给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应，再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可以直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得出结果；3注意：看清楚“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理；4负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的c在酸性溶液中以co2形式存在，在碱性溶液中以co32形式存在）；溶液中不存在o2，在酸性溶液中它与h结合成h2o、在碱性或中性溶液中它与水结合成oh。【学生讨论】电池优劣的判断标准什么？你设想未来的电池应该具有那些特点？【随堂练习】1碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：zn(s)2mno2(s)h2o(l)zn(oh)2(s)mn2o3(s)下列说法错误的是（ ）a电池工作时，锌失去电子b电池正极电极反应式为：2mno2(s)h2o(l)2e- mn2o3(s)2oh-(aq)c电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极d外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g2氢氧燃料电池以氢气作还原剂，氧气作氧化剂，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液，以下有几种说法：负极反应为：o22h2o4e=4oh负极反应为：2h24oh4e=4h2o电池工作时正极区ph升高，负极区ph降低电池工作时溶液中的阴离子移向正极正确的组合是（ ）a b c d 3（1）今有反应2h2o22h2o，设计成燃料电池，则负极通的应是_，正极通的应是 ，电极反应式，负极： ；正极： 。（2）若把koh改为h2so4作电解质，则电极反应式：负极：_ ；正极： 。（1）（2）的介质不同，反应后各溶液的ph变化依次为_、_(填“变大”、“变小”或“不变”)。（3）若把h2改为ch4，koh作电解质，则负极反应式为：_。布置作业从复习所学知识，引出原电池在生活中的应用，激发学生的学习兴趣。学会分析化学理论和实际应用的差别，培养学生的语言表达能力培养学生分析、归纳能力；培养学生的创新思维能力培养学生应用知识解决实际问题理解事物都具有两面性，培养学生合作探究的能力进一步培养学生应用知识研究实际问题能力知识结构与板书设计第二节 化学电源一、一次电池（一）、碱性锌锰电池 1、正负极材料正极：mno2 负极：zn 电解质：koh2、工作机制负极：zn + 2oh2e = zn(oh)2 （氧化反应）正极：2mno2 + 2h2o+2e=2mnooh + 2oh （还原反应）总反应：zn + 2mno2 + 2h2o =2mnoohzn(oh)23、优缺点（二）、其它一次电池：1、锌银电池（纽扣电池）负极：zn +2oh2e =zno+h2o正极：ag2o + h2o+ 2e = 2ag + 2oh总反应：zn+ag2o =zno+2ag二、二次电池：（一）、铅蓄电池1、正负极材料 正极：pbo2 负极：pb 电解质：h2so4溶液2、工作机制放电过程负极：pb(s) + so42 (aq) 2e = pbso4 (s) （氧化反应）正极：pbo2(s) + 4h+(aq) + so42 (aq) + 2e = pbso4 (s)+ 2h2o(l) （还原反应）放电过程总反应：pb(s)+pbo2(s)+2h2so4(aq)=2pbso4(s)+2h2o(l) 放电铅蓄电池的充放电过程