2019-2020年人教版選修4 第4章第2節(jié) 化學電源 教案.doc

2019-2020年人教版選修4 第4章第2節(jié) 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)生活和國防中的應用 3、掌握幾種典型化學電池的電極反應過程與方法：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、一次電池又稱不可充電電池如：干電池2、分類: 、二次電池又稱充電電池蓄電池、燃料電池、能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠3、優(yōu)點: 、可以制成各種形狀和大小、不同電壓的電池，使用方便、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？、比能量：符號(Ah/kg)，(Ah/L)【板 書】：4、電池優(yōu)劣的判斷標準: 、比功率：【符號是W/kg，W/L)】、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。【板 書】：一、一次電池1、 堿性鋅錳干電池：負極（鋅筒）：Zn +2OH2e= Zn（OH）2；正極（石墨）：正極：2MnO2+2H2O+2e= 2MnOOH+2OH電池的總反應式為：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?！局笇ч喿x】：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?！镜湫屠}】：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56.771.1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)溶液電池總反應為：8Li3SOCl26LiClLi2SO32S（1）、此電池中_作負極，電極反應為_，_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?！景?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?！景?書】：、放電的電極反應為：負極：Pb2e- PbSO4 放電 充電 正極：PbO24H+2e- PbSO42H2O總反應式：PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O【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，其電極反應為：【板 書】：、充電的電極反應：陽極：PbSO42H2O2e- PbO24H+ 陰極：PbSO42e- Pb【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，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?！景?書】：1、氫氧燃料電池（堿性） 、電極反應：負極：2H2+4OH2e=4H2O正極：O2+2H2O+2e=4OH、電池的總反應為：2H2 + O2 = 2H2O、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?！镜湫屠}】：例2、充電電池在放電時發(fā)生的反應，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”時的反應是 （ A ）A、氧化還原反應 B、非氧化還原反應 C、可能是氧化還原反應，也可能是非氧化還原反應 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。寫出電極反應式： 【答 案】： 負極：CH4+10OH-8e=CO32+7H2O正極：2O2+4H2O+8e=8OH電池的總反應式為：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( )Aa電極是負極Bb電極的電極反應為：4OH-4e= 2H2O+O2C氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源 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，其電極反應為2H2-4e=4H，b極為正極，其電極反應為O2+2H2O+4e=4OH，電池總反應式為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)，是一種具有應用前景的綠色電源，在航天領(lǐng)域已得到應用。答案為B?！練w納總結(jié)】：四、書寫由化學方程式書寫電極反應式注意點：、找出氧化反應和還原反應的物質(zhì)，確定正負極反應的物質(zhì)；、利用電荷守恒分別寫出電極反應式；、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）、驗證：兩電極反應式相加所得式子和原化學方程式相同，則書寫正確?！菊n堂小結(jié)】： 任何一個氧化還原反應都可以設(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??；瘜W電池的反應本質(zhì)是氧化還原反應板書設(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、一次電池又稱不可充電電池如：干電池2、分類: 、二次電池又稱充電電池蓄電池、燃料電池、能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠3、優(yōu)點: 、可以制成各種形狀和大小、不同電壓的電池，使用方便、易維護，可在各種環(huán)境下工作。4、電池優(yōu)劣的判斷標準: 、比功率：【符號是W/kg，W/L)】、比時間：電池的儲存時間的長短教學回顧：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。