《化學(xué)電源》設(shè)計(jì)

《化學(xué)電源》教學(xué)設(shè)計(jì)[情景導(dǎo)入]：在日常生活中，你用過(guò)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(dòng)車(chē)動(dòng)力、手機(jī)電源、手表電源等，那么本節(jié)課我們來(lái)學(xué)習(xí)化學(xué)電源的有關(guān)知識(shí)。[教學(xué)目標(biāo)]:1．知識(shí)目標(biāo)：(1)知道日常生活中常用的化學(xué)電源和新型化學(xué)電池；(2)認(rèn)識(shí)一次電池、二次電池、燃料電池等幾類(lèi)化學(xué)電池；(3)會(huì)書(shū)寫(xiě)常用化學(xué)電池的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式。2．能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、整理、歸納總結(jié)、探究等能力。3．情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)：感悟研制新型電池的重要性以及化學(xué)電源可能會(huì)引起的環(huán)境問(wèn)題，初步形成較為客觀、正確的能源觀，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。[教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)]重點(diǎn)：化學(xué)電源的結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)難點(diǎn)：化學(xué)電源的結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)[板書(shū)]：第二節(jié)化學(xué)電源[指導(dǎo)閱讀]：閱讀教材74頁(yè)，思考下列問(wèn)題目前化學(xué)電池主要分為哪幾個(gè)大類(lèi)？在性能等方面它們各有什么特點(diǎn)？化學(xué)電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？判斷電池的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)主要是什么？[板書(shū)]：化學(xué)電池概念:是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置分類(lèi):①一次電池又稱(chēng)不可充電電池——如：干電池②二次電池又稱(chēng)充電電池——蓄電池③燃料電池優(yōu)點(diǎn):①能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠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(duì)許多原電池，我們?cè)鯓优袛嗥鋬?yōu)劣或適合某種需要？①比能量：［符號(hào)(A·h/kg)，(A·h/L)］[板書(shū)]：4.電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn):②比功率：[符號(hào)是W/kg，W/L)]③比時(shí)間：電池的儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短[過(guò)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(jiàn)化學(xué)電池的工作原理和化學(xué)電池的電極反應(yīng)。[板書(shū)]：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(chǔ)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(qǐng)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(shū)]：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+Ag2O2Ag+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(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，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(zhǎng)達(dá)10年之久．這種能源起搏器中安裝了壽命最長(zhǎng)、可靠性最高的鋰—碳電池．這種電池容量大，電壓穩(wěn)定，能在－～℃溫度范圍內(nèi)正常工作，現(xiàn)已在火箭、移動(dòng)電話(huà)、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_(kāi)______，_______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、C2、(1)鋰,Li-e-=Li+,石墨.(2)起搏器遵循天然心臟的工作原理通過(guò)向心臟發(fā)送電脈沖以控制心臟的跳動(dòng)。[板書(shū)]：二、二次電池1.鉛蓄電池[指導(dǎo)閱讀]：請(qǐng)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(zhǎng)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(kāi)。[板書(shū)]：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放電充電總反應(yīng)式：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O[講解分析]：鉛蓄電池的電壓正常情況下保持20V，當(dāng)電壓下降到185V時(shí)，即當(dāng)放電進(jìn)行到硫酸濃度降低，溶液密度達(dá)118g/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(shū)]：⑵充電的電極反應(yīng)：陽(yáng)極：PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋陰極：PbSO4＋2e＝Pb＋[過(guò)渡]：目前汽車(chē)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(guó)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(shū)]：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(chǔ)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(zhǎng)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(shū)]：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=2H2O⑶優(yōu)點(diǎn)：[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(wú)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(xiě)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(guò)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?jī)?chǔ)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(wú)需將它們儲(chǔ)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(wú)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(shū)寫(xiě)由化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)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(xiě)出電極反應(yīng)式；③（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(shū)寫(xiě)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(guò)導(dǎo)線(xiàn)（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；瘜W(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是——氧化還原反應(yīng)[板書(shū)設(shè)計(jì)]：[