2023-2024学年人教版新教材必修第二册 第六章第一节 化学反应与能量的变化（第3课时） 教案

第六章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化第3课时常见化学电源【核心素养】1.证据推理与模型认知：根据氧化还原反应模型及配平原则进行电极反应式的书写。2.科学探究与创新意识：通过实验科学制备氢氧燃料电池，锻炼学生设计实验能力和培养创新意识。3.科学态度与社会责任：了解新型电池的环保及为人类生活带来的便利，培养学生向心科学、服务社会的责任意识。【教学重难点】重点：燃料电池的电极反应式的书写难点：燃料电池的电极反应式的书写【教学过程】【新课引入】根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，以满足不同的用电需要。常见的锌锰干电池石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。在使用过程中，电子由锌筒（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。【板书】一、一次电池——放电之后不能充电的电池1.锌锰干电池总反应：Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3↑+2MnOOH负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+正极（石墨棒）：2MnO2+2NH4++2e-=2MnOOH+2NH3↑优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快，放电过程中易气涨或漏液。2.锌银电池以锌为负极，银的氧化物为正极，氢氧化钾（或钠）溶液为电解液总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag负极：Zn+2OH-﹣2e-=Zn(OH)2正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-优点：体积小，适用于电子表和电子计算器【教师活动】有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。这种充电电池属于二次电池。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。【板书】二、二次电池1.概念：二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。2.能量转化：实例：铅酸蓄电池、镍氢电池、镍-镉碱性蓄电池、锂离子电池等。常见的二次电源铅酸蓄电池正极：PbO2负极：Pb电解质溶液：稀硫酸负极：Pb–2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉镍-镉碱性蓄电池总反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O⇌Cd(OH)2+2Ni(OH)2负极(Cd)：Cd－2e-＋2OH-＝Cd(OH)2正极(NiO(OH))：2NiO(OH)＋2e-＋2H2O＝2Ni(OH)2＋2OH-特点：体积小，比铅蓄电池寿命长，可充电超过500次。缺点：镉是致癌物质，废弃的镍镉电池若不回收，会严重污染环境。应用：收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。锂离子电池——新一代可充电的绿色电池特点：以密度最小的金属锂作为电池的负极，跟用质量相同的其他金属相比较，使用寿命大大延长。应用：笔记本电脑、移动电话、数码照相机、摄像机等低功耗电器。锂亚硫电池总反应式：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S负极：8Li－8e-＝8Li+正极：3SOCl2＋8e-＝6Cl-＋SO32-＋2S【课堂练习】1.下列有关锌锰干电池的说法中正确的是()A.锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料B.在外电路中电子从碳棒流向锌外壳C.电流从锌流到碳棒上D.在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动2.汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O根据此反应判断，下列叙述中正确的是()A.Pb是正极B.PbO2得电子，被氧化C.负极反应是Pb＋SO42-－2e－=PbSO4D.电池放电时，溶液的酸性增强【过渡】除这些常用的电池外，还有一些电池正逐渐走进或已经走进我们的生活，如燃料电池。【学生活动】阅读教材P39科学·技术·社会燃料电池1.氢氧燃料电池总反应：2H2+O2=2H2O①酸性电解质溶液(H2SO4)负极：2H2－4e-=4H+正极：O2＋4e-＋4H+=2H2O②碱性电解质溶液(KOH)总反应：2H2+O2=2H2O负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O正极：O2＋4e-＋2H2O=4OH-2.甲烷燃料电池①酸性电解质溶液(H2SO4)总反应：CH4+2O2=CO2↑+2H2O正极：O2+4e-+4H+=2H2O负极：CH4-8e-+2H2O=CO2↑+8H+②碱性电解质溶液(KOH)总反应：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O正极：O2+4e-+2H2O=4OH-负极：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O【教师活动】燃料电池的供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领域有广阔的应用前景。【课堂练习】1.国家电投氢能公司全自主研发的“氢腾”燃料电池系统广泛应用于氢能大巴。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是(A