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

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2019-2020年人教版選修4 第4章第2節(jié) 化學(xué)電源 教案 教學(xué)目標(biāo) 知識與技能： 1、了解電池的一般分類, 2、了解常見的化學(xué)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(xué)電池的電極反應(yīng) 過程與方法：引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，了解有關(guān)化學(xué)電源和新型化學(xué)電池的相關(guān)知識 情感態(tài)度與價(jià)值觀：感悟研制新型電池的重要性以及化學(xué)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(xué)重點(diǎn)：掌握幾種典型電池的用途和特點(diǎn)。 教學(xué)難點(diǎn)：掌握幾種典型化學(xué)電池的電極反應(yīng) 教學(xué)過程： 【情景導(dǎo)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(jī)電源、手表電源等，那么本節(jié)課我們來學(xué)習(xí)化學(xué)電源的有關(guān)知識。 【板 書】：第二節(jié) 化學(xué)電源 【指導(dǎo)閱讀】：閱讀教材74頁，思考下列問題 1、目前化學(xué)電池主要分為哪幾個(gè)大類？在性能等方面它們各有什么特點(diǎn)？ 2、化學(xué)電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 3、判斷電池的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)主要是什么？ 【板 書】：化學(xué)電池 1、概念:是將化學(xué)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(diǎn): 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(hù)，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(biāo)準(zhǔn): ②、比功率：【符號是W/kg，W/L)】 ③、比時(shí)間：電池的儲存時(shí)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(xué)電池的工作原理和化學(xué)電池的電極反應(yīng)。 【板 書】：一、一次電池 1、 堿性鋅錳干電池： 負(fù)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(shí)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(dǎo)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(fù)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(xué)方程式為：Zn+Ag2O 2Ag+ ZnO 【講解分析】：正極殼填充Ag2O和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。優(yōu)點(diǎn)：比能量電壓穩(wěn)定、儲存時(shí)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(jì)算器上的電池。 【典型例題】：例1、1958年世界上第一個(gè)心臟起搏器在瑞典植入人體成功，使用壽命長達(dá)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(fù)極，電極反應(yīng)為_______，_______作正極． （2）、該電池用于心臟起搏器時(shí)，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(dǎo)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(fù)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(fù)極：Pb＋－2e- ＝PbSO4↓ 放電 充電 正極：PbO2＋4H+＋＋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(dāng)電壓下降到1.85 V時(shí)，即當(dāng)放電進(jìn)行到硫酸濃度降低，溶液密度達(dá)1.18 g / cm3時(shí)即停止放電，而需要將蓄電池進(jìn)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+＋ 陰極：PbSO4＋2e- ＝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(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(xué)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(xué)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(bǔ)充，從而電池可以長時(shí)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(gè)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） ⑴、電極反應(yīng)：負(fù)極：2H2+4OH——2e—=4H2O 正極：O2+2H2O+2e—=4OH— ⑵、電池的總反應(yīng)為：2H2 + O2 = 2H2O ⑶、優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高，達(dá)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(shí)發(fā)生的反應(yīng)，在充電時(shí)又可以逆向進(jìn)行，使生成物恢復(fù)原狀，由此推斷，“充電”時(shí)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(fù)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(shí)，負(fù)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(fù)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(fù)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(xué)方程式書寫電極反應(yīng)式注意點(diǎn)： ①、找出氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)，確定正負(fù)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(fù)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(jià)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(yàn)證：兩電極反應(yīng)式相加所得式子和原化學(xué)方程式相同，則書寫正確。 【課堂小結(jié)】： 任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。氧化劑和還原劑之間轉(zhuǎn)移電子要通過導(dǎo)線（導(dǎo)體）傳遞才能實(shí)現(xiàn)，這樣就形成了電流，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? 化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是——氧化還原反應(yīng) 板書設(shè)計(jì)： 第二節(jié) 化學(xué)電源 1、概念:是將化學(xué)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(diǎn): 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(hù)，可在各種環(huán)境下工作。 4、電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn): ②、比功率：【符號是W/kg，W/L)】 ③、比時(shí)間：電池的儲存時(shí)間的長短 教學(xué)回顧： 鋅錳干電池由于學(xué)生通過閱讀教材就能理解明白，學(xué)生自學(xué)后立即進(jìn)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(jì)時(shí)增加了問題導(dǎo)學(xué)，運(yùn)用多媒體FLASH幫助學(xué)生分析原理，可以降低學(xué)習(xí)難度,并且能大大調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。