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文檔簡介
第二節(jié) 化學電源一、教材分析 通過以前章節(jié)的學習,學生已經(jīng)掌握了能量守恒定律、化學反應的限度、化學反應進行的方向和化學反應的自發(fā)性、以及原電池的原理等理論知識,為本節(jié)的學習做好了充分的理論知識準備?;瘜W電池是依據(jù)原電池原理開發(fā)的具有很強的實用性,和廣闊的應用范圍的技術產(chǎn)品。本節(jié)的教學是理論知識在實踐中的延伸和拓展,將抽象的理論和學生在日常生活中積累的感性體驗聯(lián)系起來,幫助學生進一步的深入認識化學電池。 現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展也帶動了電池工業(yè)的進步,各種新型的電池層出不窮。教材選取具有代表性的三大類電池,如生活中最常用的一次電池(堿性鋅錳電池)、二次電池(鉛蓄電池)、和在未來有著美好應用前景燃料電池。簡介了電池的基本構造,工作原理,性能和適用范圍。同時向學生滲透綠色環(huán)保的意識。二、教學目標1、知識與技能 (1)復習原電池的化學原理,掌握形成原電池的基本條件。 (2)常識性介紹日常生活中常用的化學電源。并能從電極反應的角度認識常見電源的化學原理。2、過程與方法 (1)通過拆分干電池和學會自制簡易電池培養(yǎng)學生觀察能力與分析思維能力,并通過了解電池的化學組成而增強環(huán)保意識。 (2)通過化學化學電源的使用史實引導學生以問題為中心的學習方法。學會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方法。加深理解實踐認識再實踐再認識的辨證唯物主義的思維方法。3、情感態(tài)度價值觀 (1)通過原電池的發(fā)明、發(fā)展史,培養(yǎng)學生實事求是勇于創(chuàng)新的科學態(tài)度。 (2)激發(fā)學生的學習興趣與投身科學追求真理的積極情感。 (3)體驗科學探究的艱辛與愉悅,增強為人類的文明進步學習化學的責任感和使命感。三、教學重點 一次電池,二次電池,燃料電池的反應原理,性能及其應用。四、教學難點 化學電源的結構及電極反應的書寫。五、教學方法原理講解法、分析歸納法、理論聯(lián)系實際。六、課時安排1課時七、教學過程教學內(nèi)容教學活動引入復習原電池相關知識1討論交流如果沒有電池我們的生活會變成什么樣?2引導以cu-zn 原電池為例讓學生回顧有關原電池的知識?!緦W生思考、討論】1構成原電池的條件2原電池的原理(以cu-zn 原電池為例)負極(zn):zn 2e = zn 2+正極(cu):2h+ +2e = h2總反應:zn + 2h+ = zn 2+ + h2【學與問】1化學電池與其它能源相比有哪些優(yōu)點?2判斷電池的優(yōu)劣標準主要是什么?3目前化學電池主要分哪幾大類?【學生回答】能量轉換效率高、供能穩(wěn)定可靠、使用方便、易于維護、并可在各種環(huán)境下工作;單位質量或單位體積所能輸出電能的多少,即比能量的大??;輸出功率的大小即比功率的大小以及電池的存儲時間的長短;化學電池:一次電池 、二次電池 、燃料電池?!景鍟康诙?jié) 化學電源一、化學電池1、概念2、類型二、幾種常見的化學電池【講述】一次電池的種類有:普通干電池、堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池現(xiàn)對堿性鋅錳電池作一些簡單介紹1、引入堿性鋅錳電池,引導學生分析、討論其反應原理【視頻展示】堿性鋅錳電池的構造【提問】堿性鋅錳電池的反應原理【學生討論交流】電極反應:負極:zn(s)+ 2oh-(aq) 2e- = zn(oh)2(s)正極:2mno2(s) + 2h2o(l) + 2e-=2mnooh(s) + 2oh-(aq)總反應:zn(s)+ 2mno2(s)+ 2h2o(l)=2mnooh(s)+ zn(oh)2(s) 【要求學生交流】堿性鋅錳電池的主要的性能、使用范圍,應用前景以及缺陷等方面的知識?!緟R報總結】優(yōu)點:比普通電池性能好,它的比能量和可儲存時間均由提高,適用于大電流和連續(xù)放電,是民用電池的升級換代產(chǎn)品。缺點:放電完了,不能再用*鋅銀電池(紐扣電池)負極:zn +2oh-2e- =zno+h2o正極:ag2o + h2o+ 2e- = 2ag + 2oh-總反應:zn+ag2o =zno+2ag【講述】二次電池的種類有:鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池2、引入蓄電池,引導學生分析、討論其反應原理【視頻展示】鉛蓄電池的構造【提問】鉛蓄電池電池的反應原理【匯報交流】電極反應:(放電時) 可以自發(fā)進行負極:pb(s)+ so42-(aq) 2e- = pbso4(s) 正極:pbo2(s) + 4h+ (aq)+ so42-(aq)+ 2e- = pbso4(s) + 2h2o(l)總反應:pb(s)+ pbo2(s)+ 2h2so4(aq)= 2pbso4(s) + 2h2o(l)電極反應:(充電時) 不能自發(fā)進行陰極:pbso4(s)+ 2e- = pb(s)+ so42-(aq)陽極:pbso4(s) + 2h2o(l) 2e- = pbo2(s) + 4h+ (aq)+ so42-(aq)總反應:2pbso4(s) + 2h2o(l)= pb(s)+ pbo2(s)+ 2h2so4(aq)【要求學生討論】蓄電池在應用中存在的優(yōu)缺點?!緟R報總結】優(yōu)點:電壓穩(wěn)定,使用方便,安全可靠,價格低廉,可多次重復使用。缺點:比能量低,笨重,廢棄電池污染環(huán)境生:學生討論交流形電池對環(huán)境造成的污染展示資料幻燈片:對自然環(huán)境威脅最大的五種物質:鉻、鎘、銅、鉛、汞及對人類造成的危害;干電池的負極材料:鋅汞齊,1節(jié)1號干電池會使1 m2的土地永久實效,而僅我國一年就生產(chǎn)各種電池上億節(jié)。生:學生相互交流上述各種電池的共同缺陷【提出問題】:上述各種電池的共同缺陷是什么?如何改進?分析:干電池中的汞、蓄電池中的鉛、鎘,三種金屬都是對自然環(huán)境威脅最大的物質,都會造成環(huán)境污染3、引入燃料電池,引導學生分析、討論其反應原理【視頻導出】燃料電池,展示氫氧料電池,分析其反應原理酸性介質電極反應:負極:2h2 4e- = 4h+正極:o2 + 4h+ +4e- = 2h2o總反應:2h2 + o2 = 2h2o堿性介質的電極反應:負極:2h2+4oh- 4e- = 4h2o正極:o2 + 2h2o + 4e-= 4oh-總反應:2h2 + o2 = 2h2o【歸納講述】:能夠燃燒的物質在一定條件下都能和相應的氧化劑(常用的是氧氣)構成燃燒電池,可燃物(還原劑)做負極,氧化劑做正極。書寫電極反應時要特別考慮電解質溶液的影響,尤其是電解質溶液的酸堿性。【提出問題】:燃料電池有哪些優(yōu)缺點?學生進一步分析討論燃料電池的優(yōu)缺點【匯報總結】優(yōu)點:能量轉換率高;可組合成燃料電池發(fā)電站,廢棄物少,噪音低。缺點:輸出電壓低,需串聯(lián)使用,體積較大;需連續(xù)供給反應物,排除生成物,附屬設備多三、書寫電極反應式應注意的問題1如果給定的是圖示裝置,先分析正、負電極,再根據(jù)正、負極反應規(guī)律去寫電極反應式;2如果給定的是總反應式,可分析此反應中的氧化反應或還原反應,再選擇一個簡單變化情況去寫電極反應式,另一極的電極反應式可以直接寫或將各反應式看作數(shù)學中的代數(shù)式,用總反應式減去已寫出的電極反應式,即得出結果;3注意:看清楚“充電、放電”的方向,放電的過程應用原電池原理,充電的過程應用電解池原理;4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(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);溶液中不存在o2,在酸性溶液中它與h結合成h2o、在堿性或中性溶液中它與水結合成oh。【學生討論】電池優(yōu)劣的判斷標準什么?你設想未來的電池應該具有那些特點?【隨堂練習】1堿性電池具有容量大、放電電流大的特點,因而得到廣泛應用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液,電流總反應式為:zn(s)2mno2(s)h2o(l)zn(oh)2(s)mn2o3(s)下列說法錯誤的是( )a電池工作時,鋅失去電子b電池正極電極反應式為:2mno2(s)h2o(l)2e- mn2o3(s)2oh-(aq)c電池工作時,電子由正極通過外電路流向負極d外電路中每通過0.2 mol電子,鋅的質量理論上減小6.5 g2氫氧燃料電池以氫氣作還原劑,氧氣作氧化劑,電極為多孔鎳,電解質溶液為30%的氫氧化鉀溶液,以下有幾種說法:負極反應為:o22h2o4e=4oh負極反應為:2h24oh4e=4h2o電池工作時正極區(qū)ph升高,負極區(qū)ph降低電池工作時溶液中的陰離子移向正極正確的組合是( )a b c d 3(1)今有反應2h2o22h2o,設計成燃料電池,則負極通的應是_,正極通的應是 ,電極反應式,負極: ;正極: 。(2)若把koh改為h2so4作電解質,則電極反應式:負極:_ ;正極: 。(1)(2)的介質不同,反應后各溶液的ph變化依次為_、_(填“變大”、“變小”或“不變”)。(3)若把h2改為ch4,koh作電解質,則負極反應式為:_。布置作業(yè)從復習所學知識,引出原電池在生活中的應用,激發(fā)學生的學習興趣。學會分析化學理論和實際應用的差別,培養(yǎng)學生的語言表達能力培養(yǎng)學生分析、歸納能力;培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)學生應用知識解決實際問題理解事物都具有兩面性,培養(yǎng)學生合作探究的能力進一步培養(yǎng)學生應用知識研究實際問題能力知識結構與板書設計第二節(jié) 化學電源一、一次電池(一)、堿性鋅錳電池 1、正負極材料正極:mno2 負極:zn 電解質:koh2、工作機制負極:zn + 2oh2e = zn(oh)2 (氧化反應)正極:2mno2 + 2h2o+2e=2mnooh + 2oh (還原反應)總反應:zn + 2mno2 + 2h2o =2mnoohzn(oh)23、優(yōu)缺點(二)、其它一次電池:1、鋅銀電池(紐扣電池)負極:zn +2oh2e =zno+h2o正極:ag2o + h2o+ 2e = 2ag + 2oh總反應:zn+ag2o =zno+2ag二、二次電池:(一)、鉛蓄電池1、正負極材料 正極:pbo2 負極:pb 電解質:h2so4溶液2、工作機制放電過程負極:pb(s) + so42 (aq) 2e = pbso4 (s) (氧化反應)正極:pbo2(s) + 4h+(aq) + so42 (aq) + 2e = pbso4 (s)+ 2h2o(l) (還原反應)放電過程總反應:pb(s)+pbo2(s)+2h2so4(aq)=2pbso4(s)+2h2o(l) 放電鉛蓄電池的充放電過程
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