山东省枣庄三中高二化学《化学能转化为电能 电池》教案2

1 化学能转化为电能化学能转化为电能 电池 第二课时 电池 第二课时 班级班级 组别组别 姓名姓名 教材分析教材分析 本节课是在学习了原电池的工作原理 体验化学能与电能转化过程 了解氧化 还原反应的实质后 进一步了解常见化学电源的种类及工作原理 铅蓄电池和燃料电池电极 反应式书写及分析 在近几年高考题中出现频率很高 占有重要地位 本节重点铅蓄电池和 燃料电池工作原理和电极反应式书写 难点二次电池充电和放电过程分析 学习目标学习目标 1 掌握常见化学电源的种类及其工作原理 2 小组合作探究新型电池的工作原理并能书写电极反应式和电池反应 预习导学预习导学 学生活动学生活动 1 1 学生阅读教材填写以下部分 一 常见化学电源一 常见化学电源 1 锌锰干电池 1 酸性干电池是锌筒外壳为 极 位于中央的顶盖有铜帽的石墨为 极 在石 墨的周围填充 混合液为电解质溶液 用淀粉糊固定化 并还填有 MnO2 黑色粉末 吸收正极放出的 H2 防止产生极化现象 该干电池的工作原理是 Zn 2MnO2 2NH4 Zn2 Mn2O3 2NH3 H2O 写出该干电池放电时的电极反应式 负极 2 碱性锌锰干电池以氢氧化钾做电解质 其电极反应式是 正极 负极 电池反应是 教师活动教师活动 1 1 巡视学生书写情况 并把错误情况及时纠正 典型错误在课堂上一起分析改 正 学生活动学生活动 2 2 学生给出答案 教师活动教师活动 2 2 教师对学生答案进行评价指点 学生活动学生活动 3 3 做例题 1 并给出答案 例例 1 1 Zn MnO2干电池应用广泛 其电解质溶液是 ZnCl2 NH4Cl 混合溶液 1 该电池的负极材料是 电池工作时 电子流向 填 正极 或 负极 2 若 ZnCl2 NH4Cl 混合溶液中含有杂质 Cu2 会加速某电极的腐蚀 其主要原因是 2 欲除去 Cu2 最好选用下列试剂中的 填代号 a NaOH b Zn c Fe d NH3 H2O 3 MnO2的生产方法之一是以石墨为电极 电解酸化的 MnSO4溶液 阴极的电极反应式是 若电解电路中通过 2mol 电子 MnO2的理论产量为 教师活动教师活动 3 3 教师对学生答案进行评价指点并对第三问进行重点分析和讲解 学生活动学生活动 4 4 学生阅读教材填写以下部分 2 铅蓄电池 铅蓄电池可放电亦可充电 它是用硬橡胶或者透明塑料制成长方形外壳 在正极版上有 一层棕褐色的 负极板是海绵状的 两极均浸入 溶液中 且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开 1 放电时可看作是 池 负极 正极 电池总反应方程式电极反应式为 放电进行到硫酸的浓度较低时需充电 充电时可以看作是 池 阴极 阳极 电池总反应方程式 教师活动教师活动 4 4 巡视学生书写情况 并把错误情况及时纠正 典型错误在课堂上一起分析改 正 学生活动学生活动 5 5 学生给出答案 教师活动教师活动 5 5 教师对学生答案进行评价指点 学生活动学生活动 6 6 做例题 2 并给出答案 例例 2 2 铅蓄电池是典型的可充型电池 它的正负极格板是惰性 材料 电池总反应式为 Pb PbO2 2 H2SO4 2PbSO4 2H2O 请回答下列问题 不考虑氢 氧的氧化还原 1 放电时 正极的电极反应式是 电解液中 H2SO4的浓度将变 当外电路通过 1mol 电子时 理论上负极板的质量增加 g 放电 充电 3 2 在完全放电耗尽 PbO2和 Pb 时 若按题上图连接 电解一段时间后 则在 A 电极上生成 B 电极上生成 此时铅蓄电池的正负极的极性将 教师活动教师活动 6 6 教师对学生答案进行评价指点并对第二问进行重点分析和讲解 学生活动学生活动 7 7 学生阅读教材填写以下部分 3 氢氧燃料电池 1 若以 KOH 溶液为电解质溶液 负极 正极 总反应方程式 2 若以 H2SO4为电解质溶液 负极 正极 总反应方程式 小结 1 总反应式 2 注意 若正极或负极电子得失后的产物能与电解质溶液反应 一定要写完整 教师活动教师活动 7 7 巡视学生书写情况 并把错误情况及时纠正 典型错误在课堂上一起分析 改正 学生活动学生活动 8 8 学生给出答案 教师活动教师活动 8 8 教师对学生答案进行评价指点 学生活动学生活动 9 9 做例题 3 并给出答案 例例 3 3 阿波罗号宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池 其电池反应为 2H2 O2 2H2O 电解质溶 液为 KOH 溶液 反应保持在较高温度 使水分蒸发 则下列叙述正确的是 A 此电池能发出蓝色光焰 B H2为正极 O2为负极 C 工作时 电解质溶液的 pH 不断减小 D 电极反应式为 负极 2H2 4OH 4H2O 4e 正极 O2 2H2O 4e 4OH 教师活动教师活动 9 9 教师对学生答案进行评价指点 学生活动学生活动 10 10 根据学习原电池工作原理填写以下部分 找四学生到黑板书写电极反应式 二 新型化学电源二 新型化学电源 1 海水电池 1991 年我国首创以铝 海水为能源的新型电池 用作航海标志灯 该电池以取之不尽的 4 海水作为电解质 靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流 电极反应式为 负极 正极 总反应方程式 2 银锌电池 纽扣式电池 它是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒 形似纽扣 盒内正极壳一端填 充由氧化银和石墨组成的正极活性材料 负极盖一端填充由锌汞合金组成的负极活性材料 电解质溶液为氢氧化钾浓溶液 总的化学方程式 H2O Ag2O Zn Zn OH 2 2Ag 写出电极反应式为 负极 正极 3 燃料电池 1 今有甲烷 空气 氢氧化钾溶液构成燃料电池 则负极通入气体是 正极通 入气体是 电极反应式为 负极 正极 电池反应为 2 如把 KOH 改为稀 H2SO4作电解质 则电极反应式为 负极 正极 3 1 和 2 的电解液不同 反应进行后 其溶液的 pH 各有何变化 4 若把甲烷换为一氧化碳 甲醇 乙醇 肼 N2H4 写出在氢氧化钾溶液中的电极反应 及总反应方程式 i 一氧化碳 ii 甲醇 iii 乙醇 iv 肼 N2H4 教师活动教师活动 1010 巡视学生书写情况 并把错误情况及时纠正 典型错误在课堂上一起分 析改正 学生活动学生活动 11 11 学生给出答案 教师活动教师活动 1111 教师对学生答案进行评价指点并对黑板电极式进行更正 教师活动教师活动 12 12 教师对本节课进行总结 三维训练三维训练 基础题基础题 5 1 可用于电动汽车的铝 空气燃料电池 通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液 铝合金 为负极 空气电极为正极 下列说法正确的是 A 以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时 正极反应都为 O2 2H2O 4 e 4OH B 以 NaOH 溶液为电解液时 负极反应为 Al 3OH Al OH 3 3 e C 以 NaOH 溶液为电解液时 电池在工作过程中电解液的 pH 保持不变 D 电池工作时 电子通过外电路从正极流向负极 2 下图 2004 年批量生产的笔记本电脑所用甲醇燃料电池的结构示意图 甲醇在催化剂作 用下提供质子 H 和电子 电子经外电路 质子经内电路到达另外一极与氧气反应 电池总反应为 2CH3OH 3O2 2CO2 4H2O 下列说法正确的是 A 左电极为电池的阴极 a 处通入的物质是甲醇 B 右电极为电池的负极 b 处通入的物质是空气 C 负极反应式 CH3OH H2O CO2 6H 6e D 正极反应式 O2 2H2O 4e 4OH 3 以丙烷为燃料制作新型燃料电池 电池的正极通入 O2和 CO2 负极通入丙烷 电解质是 熔融碳酸盐 电池反应方程式为 放电时 CO32 移向 电池的 填 正 或 负 极 4 1 肼 N2H4 又称联氨 是一种可燃性的液体 可用作火箭燃料 已知在 298K 101kPa 时 32 0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和水 放出热量 624KJ N2H4完 全燃烧反应的热化学方程式是 2 肼 空气燃料电池是一种碱性燃料电池 电解质溶液是 20 30 的 KOH 溶液 肼 空气燃料电池放电时 正极的电极反应式 负极的电极反应式 提升题提升题 5 有一种新型燃料电池 一极通入空气 另一极通入丁烷气体 电解质是掺杂氧化钇 Y2O3 的氧化鋯 ZrO2 晶体 在熔融状态下能传导 O2 下列对该燃料电池说法正确 的是 A 在熔融电解质中 O2 由负极移向正极 6 B 电池的总反应是 2C4H10 13O2 8CO2 10H2O C 通入空气的一极是正极 电极反应为 O2 2H2O 4 e 4OH D 通入丁烷的一极是正极 电极反应为 C4H10 13O2 26 e 4CO2 5H2O 6 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 化钾溶液为电解质 电池总反应式为 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 电池正极的电极反应式 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 2mol 电子 锌 的质量理论上减少 6 5g 7 某可充电的锂离子电池以 LiMn2O4为正极 嵌入锂的碳材料为负极 含 Li 导电固体为电 解质 放电时的电池反应为 Li LiMn2O4 Li2Mn2O4 下列说法正确的是 A 放电时 LiMn2O4发生氧化反应 B 放电时 正极反应 Li LiMn2O4 e Li2Mn2O4 C 充电时 LiMn2O4发生氧化反应 D 充电时 阳极反应为 Li e Li 拓展题拓展题 8 有甲乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序 两人均使用镁片和铝片作 电极 但甲同学将电极放入 6mol L 的硫酸溶液 乙同学将电极放入 6mol L 的氢氧化钠 溶液中 如图所示 1 写出甲电池中正极的电极反应式 2 写出乙池中负极的电极反应式 负极 总反应的离子方程式 3 如果甲与乙同学均认为 构成原电池的电极材料如果都是金属 则构成负极材料的金 属活泼 则甲会判断出 活动性更强 而乙会判断出 活动性更强 填名称 4 由此实验 可得到如下哪些正确结论 A 利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质 B 镁的金属性不一定比铝的强 7 C 该实验说明金属活动性顺序表已过时 已没有利用价值 D 该实验说明化学研究对象复杂 反应受条件影响较大 因此应具体问题具体分析 5 上述实验也反过来证明了 直接利用金属活动顺序表判断原电池中的正负极 这种做 法 填 可靠 或 不可靠 如不可靠 请你提出另一个 判断原电池正负极的可行实验方案 如可靠 可不填 教与学反思教与学反思 本节重点把铅蓄电池的工作原理复习透彻 两极现象 离子 电子 电流的 运动方向并及把充电和放电两个过程进行对比 让学生能更形象理解原电池和电解池工作原 理 注重落实常见燃料电池的电极反应式和总方程式书写 乙醇在碱性溶液反应电极反应式 学生掌握不好 需进一步加强练习 答案答案 例 1 1 Zn 或锌 正极 2 锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b 3 2H 2e H2 87 例 2 1 PbO2 2e 4H SO42 PbSO4 2H2O 小 48 2 Pb PbO2 对换 例 3 C