2019-2020年人教版高中化學選修四 4-2 化學電源（教案）.doc

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2019-2020年人教版高中化學選修四 4-2 化學電源（教案） 教學目標 知識與技能： 1.了解電池的一般分類, 2.了解常見的化學電源的種類及其原理，知道它們在生產(chǎn)生活和國防中的應(yīng)用 3.掌握幾種典型化學電池的電極反應(yīng) 過程與方法：引導學生自主學習，了解有關(guān)化學電源和新型化學電池的相關(guān)知識 情感態(tài)度與價值觀：感悟研制新型電池的重要性以及化學電源可能會引起的環(huán)境問題，初步形成較為客觀、正確的能源觀 教學重點：掌握幾種典型電池的用途和特點。 教學難點：掌握幾種典型化學電池的電極反應(yīng) 教學過程： 【情景導入】：在日常生活中，你用過那些電池？你知道電池的其它應(yīng)用嗎？ 【交流結(jié)果】：干電池、蓄電池、紐扣電池、燃料電池，電池可用于照明、電動車動力、手機電源、手表電源等，那么本節(jié)課我們來學習化學電源的有關(guān)知識。 【板 書】：第二節(jié) 化學電源 【指導閱讀】：閱讀教材74頁，思考下列問題 1、目前化學電池主要分為哪幾個大類？在性能等方面它們各有什么特點？ 2、化學電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點？ 3、判斷電池的優(yōu)劣標準主要是什么？ 【板 書】：化學電池 1、概念:是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 ①一次電池又稱不可充電電池——如：干電池 2、分類: ②二次電池又稱充電電池——蓄電池 ③燃料電池 ①能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠 3、優(yōu)點: ②可以制成各種形狀和大小、不同電壓的電池，使用方便 ③易維護，可在各種環(huán)境下工作。 【投影】：圖4-2電池及其用途。面對許多原電池，我們怎樣判斷其優(yōu)劣或適合某種需要？ ①比能量：［符號(Ah/kg)，(Ah/L)］ 【板書】：4、電池優(yōu)劣的判斷標準: ②比功率：【符號是W/kg，W/L)】 ③比時間：電池的儲存時間的長短 【過渡】：展示出幾種一次電池：普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池、銀鋅電池、鋰電池等，下面介紹常見化學電池的工作原理和化學電池的電極反應(yīng)。 【板書】：一、一次電池 1、 堿性鋅錳干電池： 負極（鋅筒）：Zn +2OH－—2e—= Zn（OH）2； 正極（石墨）：正極：2MnO2+2H2O+2e－= 2MnOOH+2OH－ 電池的總反應(yīng)式為：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn（OH）2 【講解分析】：比普通鋅錳干電池好，比能量和儲存時間有所提高，使用于大電流和連續(xù)放電，是民用電池更新?lián)Q代產(chǎn)品。 【指導閱讀】：請閱讀P75的資料卡片---銀鋅電池，思考銀鋅電池的工作原理是什么？ 【板 書】：2、銀鋅電池： 負極：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O 正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 銀鋅電池充電和放電的總化學方程式為：Zn+Ag2O 2Ag+ ZnO 【講解分析】：正極殼填充Ag2O和石墨，負極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。優(yōu)點：比能量電壓穩(wěn)定、儲存時間長，使用于小電流和連續(xù)放電，常制成微型電池或紐扣電池等，如電子表或計算器上的電池。 【典型例題】：例1、1958年世界上第一個心臟起搏器在瑞典植入人體成功，使用壽命長達10年之久．這種能源起搏器中安裝了壽命最長、可靠性最高的鋰—碳電池．這種電池容量大，電壓穩(wěn)定，能在－56.7～71.1℃溫度范圍內(nèi)正常工作，現(xiàn)已在火箭、移動電話、筆記本電腦中廣泛使用．它采用鋰和石墨作電極，四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯中(SOCl2)組成電解質(zhì)溶液．電池總反應(yīng)為：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S． （1）此電池中_______作負極，電極反應(yīng)為_______，_______作正極． （2）該電池用于心臟起搏器時，在生理上的作用是_______。 【答案】：1、C 2、(1)鋰,Li-e- =Li+,石墨.(2)起搏器遵循天然心臟的工作原理通過向心臟發(fā)送電脈沖以控制心臟的跳動。 【板書】：二、二次電池 1、鉛蓄電池 【指導閱讀】請閱讀P76的圖片---鉛蓄電池，思考鉛蓄電池的工作原理是什么？ 【講解分析】鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠和透明塑料制成長方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2，負極是海棉狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中，且兩極間用橡膠或微孔塑料隔開。 【板書】⑴、放電的電極反應(yīng)為： 負極：Pb＋SO42-－2e- ＝PbSO4↓ 放電 充電 正極：PbO2＋4H+＋SO42-＋2e- ＝PbSO4↓＋2H2O 總反應(yīng)式：PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4↓＋2H2O 【講解分析】鉛蓄電池的電壓正常情況下保持2.0 V，當電壓下降到1.85 V時，即當放電進行到硫酸濃度降低，溶液密度達1.18 g / cm3時即停止放電，而需要將蓄電池進行充電，其電極反應(yīng)為： 【板書】⑵充電的電極反應(yīng)：陽極：PbSO4＋2H2O－2e- ＝PbO2＋4H+＋SO42- 陰極：PbSO4＋2e- ＝Pb＋SO42- 【過渡】目前汽車上使用的電池，有很多是鉛蓄電池。由于它的電壓穩(wěn)定，使用方便、安全、可靠，又可以循環(huán)使用，因此廣泛應(yīng)用于國防、科研、交通、生產(chǎn)和生活中。但是比較笨重。因此出現(xiàn)了大有發(fā)展前景的燃料電池 【板書】三、燃料電池 【講述】燃料電池是將燃料化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。與一般電池不同的是，其所需的化學燃料并不儲存了電池內(nèi)部，而是從外部供應(yīng)，便于燃料的補充，從而電池可以長時間甚至不間斷地工作。另一方面，燃料電池除了電池本身之外，還需要燃料和氧化劑供應(yīng)等配套部件與電池堆一起構(gòu)成一個完整的燃料電池系統(tǒng)。 按電解質(zhì)劃分，燃料電池大致上可分為：堿性燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池等。 【板書】 1、氫氧燃料電池（堿性） (1)電極反應(yīng)：負極：2H2+4OH——2e—=4H2O 正極：O2+2H2O+2e—=4OH— (2)電池的總反應(yīng)為：2H2 + O2 = 2H2O (3)優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)化率高，達70%以上，且其燃燒的產(chǎn)物為水，因此不污染環(huán)境。 【典型例題】例2、充電電池在放電時發(fā)生的反應(yīng)，在充電時又可以逆向進行，使生成物恢復原狀，由此推斷，“充電”時的反應(yīng)是 （ A ） A、氧化還原反應(yīng) B、非氧化還原反應(yīng) C、可能是氧化還原反應(yīng)，也可能是非氧化還原反應(yīng) D、無法判斷 例3、新型燃料電池：該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。寫出電極反應(yīng)式： 【答案】負極：CH4+10OH—-8e－=CO32－+7H2O 正極：2O2+4H2O+8e－=8OH－ 電池的總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 例4、銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充放電過程可表示為： 2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+2H2O那么放電時，負極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是(D) A、Ag B、Zn(OH)2 C、Ag2O D、Zn 例5、下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按此圖的提示，敘述不正確的是( ) A．a(chǎn)電極是負極 B．b電極的電極反應(yīng)為：4OH－-4e－== 2H2O+O2↑ C．氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源 D．燃料電池是一種不需將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置 【解析】分析氫氧燃料電池原理示意圖，可知a極為負極，其電極反應(yīng)為2H2-4e－==4H＋，b極為正極，其電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e－==4OH－，電池總反應(yīng)式為2H2+O2==2H2O。H2為還原劑，O2為氧化劑，該電池只要通入H2、O2就能工作，無需將它們儲藏在電池內(nèi)部。氫氧燃料電池的能量效率較高，而且產(chǎn)物水是一種無污染物質(zhì)，是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源，在航天領(lǐng)域已得到應(yīng)用。答案為B。 【歸納總結(jié)】四、書寫由化學方程式書寫電極反應(yīng)式注意點： ①找出氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)，確定正負極反應(yīng)的物質(zhì)； ②利用電荷守恒分別寫出電極反應(yīng)式； ③負極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如＋4價的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32－形式存在） ④驗證：兩電極反應(yīng)式相加所得式子和原化學方程式相同，則書寫正確。 【課堂小結(jié)】任何一個氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。氧化劑和還原劑之間轉(zhuǎn)移電子要通過導線（導體）傳遞才能實現(xiàn)，這樣就形成了電流，將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? 化學電池的反應(yīng)本質(zhì)是——氧化還原反應(yīng) 板書設(shè)計： 第二節(jié) 化學電源 1、概念:是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 ①一次電池又稱不可充電電池——如：干電池 2、分類: ②二次電池又稱充電電池——蓄電池 ③燃料電池 ①能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠 3、優(yōu)點: ②可以制成各種形狀和大小、不同電壓的電池，使用方便 ③易維護，可在各種環(huán)境下工作。 4、電池優(yōu)劣的判斷標準: ②比功率：【符號是W/kg，W/L)】 ③比時間：電池的儲存時間的長短 教學回顧： 通過本節(jié)課的學習，能夠讓學生了解生活中常見的電池及它們各自的特點和應(yīng)用，了解常見電池的工作原理，初步學會電池正負極的判斷方法，初步學會簡易電池的制作，并能夠了解電池在處理上存在的問題及電池應(yīng)用的前景。 鋅錳干電池由于學生通過閱讀教材就能理解明白，學生自學后立即進行自主測試，而鉛蓄電池和氫氧燃料電池難度比較大，只看教材不能很好理解，在設(shè)計時增加了問題導學，運用多媒體FLASH幫助學生分析原理，可以降低學習難度,并且能大大調(diào)動學生的學習積極性?！　?