人教版選修4 第4章第2節(jié) 化學電源 教案.doc

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