【推荐】专题4-2 化学电源（教学案）-2017-2018学年高二化学同步精品课堂（选修4）

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化学电源 一、教材分析 这节课是对上节原电池内容的延伸和应用，化学电池一一类应用广泛、实用性强的电源，学生已经积累了一定的感性认识，为了使学生对化学电池的了解更深刻，课本通过碱性锌锰电池、铅蓄电池和燃料电池概念讲解和原理的分析来实现的。‎ 二、教学目标: ‎ ‎1.知识与技能 ‎（2）能够书写一次电池、二次电池电极反应式 ‎（3）掌握书写理解燃料电池的反应原理 ‎2．过程与方法 通过查阅资料等途径了解常见化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能在生产生活中的实际意义。掌握三类电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。‎ ‎3．情感态度与价值观 通过化学能与电能相互转化关系的学习，使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献，体会能量守恒的意义。在探究三种电池的基础上，学会利用能源与创造新能源的思路和方法，提高环保意识和节能意识 三、教学重难点 教学重点 一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其应用 教学难点 化学电池的反应原理 四、教学过程 预习探究（学生用）‎ 一、化学电池概述 ‎1.化学电源是将化学能转化成电能的装置，它包括一次电池、 二次电池 （又称充电电池）、 燃料电池 等几大类。‎ ‎2.化学电池的优点是能量转化效率高、供能稳定可靠、使用方便、易于维护、并可在各种环境下工作。‎ ‎3.判断电池的优劣标准主要是单位时间或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的大小；‎ 输出功率的大小即比功率的大小；电池的可存储时间的长短。 ‎ 二、一次电池（如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。）‎ ‎（1）碱性锌锰电池，电解质是 KOH ，其电极反应：‎ 负极（ Zn ）：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2‎ 正极（ MnO2 ）： 2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－‎ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2‎ ‎（2）锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极总反应如下：‎ Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag 则：负极：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O ‎ 正极：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－‎ 三、 二次电池 ‎ 如铅蓄电池：电解质为H2SO4[来 ‎①其放电电极反应：‎ 负极(Pb )：Pb(s)＋SO42－(aq)－2e－=PbSO4(s)‎ 正极( PbO2 )：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42－(aq)＋2e－=PbSO4(s)＋2H2O(l)‎ ‎②其充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应：‎ ‎（电化学上规定：发生氧化反应的电极为阳极，发生还原反应的电极为阴极）‎ 阴极：PbSO4(s)＋2e- =Pb (s) +SO42- (aq) ‎ 阳极：PbSO4(s)+2H2O（l）-2e-=PbO2(s) +4H+(aq)+SO42- (aq)‎ 放电 反应方程式如下式：‎ 充电 Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4 (s) +2H2O(l)‎ 四、燃料电池 如：氢氧燃料电池。‎ 正极室：通 氧气 （氧化剂） 负极室：通 氢气（燃料） 电极： Pt ‎①酸性介质时，电解质：H2SO4溶液 电极反应式：‎ 负极：2H2－4e－=4H＋‎ 正极：O2＋4H＋＋4e－=2H2O 总反应：2H2＋O2=2H2O ‎②碱性介质时，电解质：KOH溶液 电极反应式：‎ 负极：2H2＋4OH－－4e－=4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－‎ 总反应：2H2＋O2=2H2O 互动课堂 ‎（一）情景激思（教师用）‎ ‎【引入】在日常生活中，你用过那些电池？你知道电池的其它应用吗？今天我们一起学习化学电池。‎ ‎【教师强调】本节课主要内容是化学电池的分类和反应原理。‎ ‎【板书】化学电池 ‎【问题1】电池与其他能源相比，其优点有那些？‎ ‎【学生思考回答】‎ ‎【教师总结】化学电源的优点：‎ ‎（1）能量转换效率高，供能稳定可靠。‎ ‎（2）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。‎ ‎（3）易维护，可在各种环境下工作。‎ ‎【问题2】根据碱性锌锰干电池的电池总反应式，写出正负极的电极反应式？‎ ‎【学生思考并回答】‎ ‎【教师总结】负极（锌筒）：Zn +2OH－-2e－= Zn（OH）2；‎ 正极（石墨）：正极：2MnO2+2H2O+2e－= 2MnOOH+2OH－‎ ‎【问题3】写出铅蓄电池的正负极反应式以及电池总反应？对铅蓄电池充电时，电极的连接是怎样的？‎ ‎【学生思考并回答】‎ ‎【教师总结】负极：Pb-2e-+SO42－=PbSO4 正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，此过程不属于可逆过程，充电时电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，充电时的电极反应式是放电时电极反应式的逆过程。‎ ‎【问题4】写出氢氧燃料电池在酸性环境和碱性环境中的电极反应式，书写时，应注意什么？‎ ‎【学生思考并回答】‎ ‎【教师总结】酸性：‎ 负极：2H2－4e－=4H＋‎ 正极：O2＋4H＋＋4e－=2H2O 碱性：‎ 负极：2H2＋4OH－－4e－=4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－‎ 书写燃料电池电极反应式应注意电解质的环境。‎ ‎【问题5】如何书写电池的电极反应式？‎ ‎【学生思考并回答】‎ ‎【教师总结】①找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质；‎ ‎②利用电荷守恒分别写出电极反应式；‎ ‎③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原 产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）‎ ‎④验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。‎ ‎【板书】化学电池 ‎1、概念:‎ ‎2、分类: ‎ ‎3、优点: ‎ ‎4、电池优劣的判断标准：‎ ‎5.一次电池、二次电池、燃料电池反应原理 五、教学反思 本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。‎ ‎ ‎