2、家用燃料的更新

1、人教版.选修四 化学反应原理,第四章 第一节 原电池,石家庄市栾城区 职业技术教育中心,张明辰,说 课 内 容,对教材和学情的思考,1,2,3,教学目标和教学策略,教学过程,（1）氧化还原反应；（2）能量的转换； （3）各种新型的电池；（4）金属活泼性； （5）电解质溶液；（6）金属腐蚀与防护； （7）电解原理及应用；（8）有关的计算。,1、与之相关联的知识点：,一、对教材和学情的思考,一、对教材和学情的思考,2、教学内容的地位和作用： （1）基础理论，两纲重点； （2）承前启后，联系实际； （3）相对独立，容易混淆。,一、对教材和学情的思考,已有认识： 对原电池原理有初步认识（了解了单液模型

2、电池）； 具有一定的实验探究能力。,对学情的思考,二、教学目标和教学策略,1、知识与能力目标,深入了解原电池的工作原理和构成条件。 学会书写电极反应式和电池总反应。 能根据反应设计简单的原电池。,二、教学目标和教学策略,通过实验和现象分析，进一步提高观察实验现象能力及分析、类比、抽象、概括等逻辑思维能力。,2、过程与方法：,3、情感态度与价值观,介绍电池发展史，激发学习兴趣，感受原电池原理应用于新化学电源开发的关键作用。,二、教学目标和教学策略,重点、难点的确定： 教学重点： 原电池的工作原理； 原电池的构成条件。 教学难点： 电极反应式的书写； 原电池的设计。,模型建构理论分析,单液模型,盐

3、桥双液模型,学生实验,二、教学目标和教学策略,三、教学过程流程图,（一）回忆复习,1、概念：原电池是_的装置。 原电池反应的本质是_反应。,2、原电池的形成条件： 两极一液一连线,（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质 或金属氧化物）作电极。,（2）电极材料均插入电解质溶液中。,（3）两极相连形成闭合电路。,（4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。,把化学能转化为电能,氧化还原,3、原电池工作原理,锌片：Zn2e=Zn2+,（氧化反应）,铜片：2H+2e = H2,（还原反应）,总反应：Zn 2H+ = Zn2+ H2,负极：电子流出的极。,正极：电子流入的极。,实质- 利用发生的氧

4、化还原反应中电子的转移而形成电流。,4、电极及电极反应,u,n,学 生 实 验一,实验现象：电流计指针发生偏转，铜片有大量气泡。随着时间的延续，电流减小，电流不稳定。,（二）、对原电 池工作原理的进一步探究,造成的主要原因：由于许多小氢气泡在铜极上很快地聚集，阻碍了铜片上的电子与溶液中H+接触，使电流越来越微弱。这种作用称为极化作用。,这是什么原因造成的呢？ 有没有什么改进措施？,如果改用不生成氢气的电解质，如CuSO4溶液，可能会改变这一现象。,（二）、对原电 池工作原理的进一步探究,思 考,学 生 实 验二,内容：将锌片和铜片分别用夹子夹好与电流表串联，再同时放入盛有CuSO4溶液的烧杯中

5、。,现象：,电流表指针发生偏转,铜片表面有铜析出,锌片表面有铜析出，不断增多。,电流减小，问题依旧。,（二）、对原电 池工作原理的进一步探究,思考：为什么？,金属锌不可能达到理论上100%的纯度， 杂质原子的存在将形成原电池，Cu2+在锌片放电析出铜，铜原子的增加将形成更多的锌铜原电池。锌片表面逐渐被铜全部覆盖后，电流就消失了。,查资料分析电流减弱的原因：,若设法让Cu2+不与锌片接触，不形成铜覆盖锌的现象，是否就有持续的电流？,（二）、对原电 池工作原理的进一步探究,实验三,内容：用盐桥将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液的烧杯连接起来，然后将锌片和铜片分别用导线与电流表相连

6、。,（二）、对原电 池工作原理的进一步探究,CuSO4,Zn,Cu,G,正极：还原反应 (得电子),负极：氧化反应 (失电子),电子e-,Yn-,电流,H+,盐桥双液模型,实验三,（二）、对原电 池工作原理的进一步探究,盐桥中一般装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻; 胶冻的作用是防止管中溶液流出; K+和Cl-能在胶冻内自由移动。,导线的作用是传递电子，沟通外电路。 而盐桥的作用则是通过离子的传递而沟通内电路,1、盐桥的作用：, 形成 回路； 平衡 。,双液原电池有何优点？,1、放电效率高； 2、放电时间长。,闭合,电荷,电池历史与发展,1780年，伽伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐实

7、验。,1799年，意大利物理学家亚历山德罗.伏打 (Alessandro Volta),普通干电池,充电干电池,钮扣电池,笔记本电脑 专用电池,摄像机 专用电池,手机电池,（三）新型电池及电极反应式的书写,一、什么是新型电池？ 新型电池以锌银电池、锂电池、太阳能电池、燃料电池、核电池为代表。燃料电池的高效率、无污染、建设周期短、易维护以及低成本的潜能将引爆21世纪新能源与环保的绿色革命。其中固体氧化物燃料电池(SOFC) 起步较晚发电最有应用前景。,二、电池电极反应式的书写方法,1、书写电极反应式前，我们应首先明确电池的正负极、电极材料和电解质 溶液的性质。,由化合价的升降判断负、正极的反应物

8、 主产物 由化合价升降确定电子得失的数目 负极：-ne正极：+ne 电极反应式（考虑电解质溶液，再利用电荷守恒、质量守恒 调整反应式）,2、电极反应书写步骤,1、燃料电池,负极H2：2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O,正极O2：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,总反应： O2 + 2H2 = 2H2O,氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。（碱性溶液）,负极：2H2 4e- = 4H+ 正极：O2 +2H2O + 4e- = 4OH-,若是酸性介质：如电解质为硫酸溶液。,若是中性介质：如电解质为

9、 NaCl 溶液。,如改变电解质的性质，会怎样呢？,负极：2H2 4e- = 4H+ 正极：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 总反应：2H2 + O2 = 2H2O,2H2 + O2 = 2H2O,氢燃料电池汽车,宝马7系氢燃料汽车,奥迪水陆两栖氢燃料汽车,福特氢燃料汽车,宝马H2R氢燃料跑车,2、微生物燃料电池,3、锂电池（非水有机溶剂电解液）,负极： 2Li- 2e = 2Li+， 正极： I2 + 2e = 2I， 总反应：2Li + I2 = 2LiI,跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。,4、银-锌电池,负极： Zn +

10、 2OH- - 2e- = ZnO + H2O,正极： Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-,总反应： Ag2O + Zn = ZnO + 2Ag,原理：常见的半导体太阳电池的原理是根据p-n结的光伏效应。半导体p-n结中会存在耗尽区，光照射在半导体中会激发产生电子-空穴对，在耗尽区中的电子-空穴对将在自建电场的作用下向相反方向移动，形成电势差，接上负载则有电流通过。,天宫一号的太阳能电池帆板,5、太阳能电池,神州六号,神州七号,嫦娥一号,太阳能发电站的 太阳能电池组,卫星的太阳能电池板,太阳能电池的硅片,1、（2009江苏）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是(),A该电池能够在高温下工作 B电池的负极反应为： C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2+24H+ C放电过程中，H+从正极区向负极区迁移 D在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成 标准状况下CO2气体22.4/6 L,B,课 后 作 业,2、(2010