2019-2020年高二化学《化学电源》教案(I).doc

2019-2020年高二化学化学电源教案(I)教学课题专题节题化学电源（二课时）教学目标知识与技能1、 了解常见化学电源工作原理，能正确书写原电池的正负电极反应式及电池反应方程式。常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池；2、 认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池；3、 学习化学电池的构成，电极反应式及总反应式的书写。4、过程与方法通过实验探究化学能转化为电能的装置，培养实验探究能力。情感态度与价值观感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观，增强学生的环保意识。教学重点原电池工作原理教学方法：阅读、启发、讨论式教学难点电极反应式的正确书写。教学准备常见电池。教学过程教师主导活动学生主体活动复习引入1、构成原电池的条件是什么？ 引入 生活生产中我们有哪些化学电池。师原电池的原理是什么呢？师我们以前所学的原电池有哪些缺点？板书 第二节 化学电源阅读课本P7374上，回答下列问题：投影问题实用电池的特点；什么是一次电池，什么是二次电池？判断一种电池优劣的标准是什么？师电池的两极各发生了什么反应？电池正、负两极应该如何确定？师电池可以分为一次电池和二次电池，比如：干电池是一次电池。板书一、一次电池展示 展示学生解剖的干电池让学生观察并回答：投影问题干电池的两极材料是什么？电解质溶液是什么？两极反应式如何书写？总反应如何书写？ 师下面我们学习几种化学电池。请同学们先观察几种电池示意图：师根据示意图你能说明电池的种类吗？过渡原电池结构简单，时间一长，就不能产生电流，因而没有实用价值。下面介绍根据原电池原理制作的实用电池，他们已被广泛用于日常生活、生产和科学技术等方面。生 四个条件（1）有活泼性不同的两种金属（或一种是非金属导体，如石墨）作电极（2）要有电解质溶液； （3）要形成闭合回路。（4）自发的氧化还原反应生一般情况活泼的金属为负极，发生氧化反应。不活泼的金属为正极，发生还原反应。生锌锰电池（干电池）、铅蓄电池、燃烧电池（氢氧燃烧电池、甲烷燃烧电池）等。讲解化学电源按其工作性质和储存方式可分为一次电池或原电池、二次电池或可充电电池、储存电池、燃料电池四大类。电极一般由电极材料与添加剂（提高导电性能，如金属粉、碳粉等）。正极为金属氧化物、负极为活泼金属。使用何种化学电源往往根据其其用途综合考虑几方面因素（时间、温度等）。教学过程教师主导活动学生主体活动名称电极材料电极反应式碱性锌锰干电池负极为锌，正极为金属棒，电解质溶液为氢氧化钾（原氯化铵、氯化锌）负：Zn+20H-2e-=Zn(OH)2正：2H2O +2MnO2 +2e-=2MnOOH+20H-电池：Zn+2H2O+2MnO2 =2MnOOH+Zn(OH)2银锌纽扣电池电极分别是Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，电池反应的产物是ZnO和Ag，负：Zn+20H-2e-=ZnO +H2O正：Ag2O +H2O +2e-=2Ag+20H-电池：Zn+Ag2O =2Ag+ZnO铅蓄电池电极分别是Pb、PbO2，电解质是一定浓度的硫酸，充电时电极分别是PbS04师找找原电池和电解池电极反应和总反应的关系？负：Pb+S042-2e =PbS04正：Pb02+4H+S042+2e-=PbS04+2H2O电池：Pb+Pb02+2H2S04=2PbS04+2H2O电池：Pb+Pb02+2H2S04=2PbS04+2H2O阴极：PbSO4 + 2e = Pb+ SO42阳极：PbSO4+2H2O-2e= Pb02+4H+S042总反应：2PbS04+2H2O= Pb+Pb02+2H2S04生阴极和负极 阳极和正极 互为颠倒氢氧燃料电池一般用30K0H溶液作这种电池的电解质溶液。电极可用含有催化剂的多孔石墨电极(负极中催化剂可用铂或钯，正极中催化剂可用AgO或CoO)负：2H2-4e-+40H-= 4H2O正：O2+2H2O+4e-=40H-电池反应式：2H2+ O2= 2H2O甲烷燃料电池电解质溶液为氢氧化钾溶液负极：CH4 + 10OH- -8e = CO32- + 7H2O正极：2 O2+4 H2O +8e = 8OH-CH4 + 2OH- +2O2= CO32-+3H2O说明：1、燃烧电池的电解质有磷酸（酸性溶液）、氢氧化钠（碱性溶液）、熔融氧化锆（ZrO2）、质子交换膜（H+）。 2、锂电池工作原理：负极（Li）、正极（过渡金属氧化物）电池反应：xLi+MoS2=LixMoS2教学过程教师主导活动学生主体活动总结电极反应的书写：1原电池的正负极确定a.由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强的金属为负极（一般负极材料与电解质溶液发生反应），但不是绝对的。如Mg-Al-HCl溶液构成的原电池中，负极为 ，但Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中，负极为 .b.根据反应的类型判断：可根据总反应式来分析电极是发生氧化反应还是还原反应，若发生氧化反应，则为负极，若发生还原反应，则为正极。2书写电极反应注意的问题a.电极反应是一种离子反应，遵循书写离子方程式的一切规则（如“拆”、“平”）；两电极反应式中得失电子数目一般相等。b.负极失电子所得氧化产物、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）；c.溶液中不存在O2-在酸性溶液中它H与结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与H2O结合成OH-。d.两极反应相加得到总反应，总反应减去负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应得到负极反应。e.对于可逆电池反应，要弄清楚充电和放电的方向，放电过程体现原电池原理，充电过程体现电解池原理。 板书计划1原电池的正负极确定2书写电极反应注意的问题教学反思：本节内容应联系生活实际，向综合性、应用性和实践性转化。因此本节课的设计应注意：挖掘原电池的原理和组成条件，使学生认识到化学知识与工农业生产、科学发展、日常生活有密切的联系，以激发学生学习化学的兴趣。更重要的是启发学生运用化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。课后练习1（07天津）天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li被氧化，Li迁移并以原子形式嵌入电池负极材充电 放电 料碳（C6）中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2 + C6 CoO2 + LiC6 ，下列说法正确的是A充电时，电池的负极反应为 LiC6 e = Li + C6B放电时，电池的正极反应为 CoO2 + Li + e = LiCoO2 ，C羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质D锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低2（05广东）一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2。下列对该燃料电池说法正确的是A电池的总反应是：2C4H10+13O28CO2+10H2OB在熔融电解质中，O2由负极移向正极C通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e=2 O2D通入丁烷的极是正极，电极反应为：C4H10+26e+13O2=4CO2+5H2O3（06广东）某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是A放电时，LiMn2O4发生氧化反应B放电时，正极反应为：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4C充电时，LiMn2O4发生氧化反应D充电时，阳极反应为：Li+e-=Li4（06江苏）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为负极反应：C6Lixe=C6Li1xxLi+（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料）正极反应：Li1xMO2xLi+x e=LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）下列有关说法正确的是A锂离子电池充电时电池反应为C6LiLi1xMO2=LiMO2C6Li1xB电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金属锂所消耗的质量最小C锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动D锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1xxLi+x e=C6Li5我国首先研制的以铝-空气-海水电池为能源的新型航标灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而源源不断地产生电流，其能量比干电池高2050倍。试推测此种新型电池可能的基本结构：_是负极，_是正极。电极反应式为 。 6.航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢-氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应的化学方程式均可表示为2H2+O2=2H2O。酸式氢-氧燃料电池中的电解质是酸，其负极反应为2H2-4e-=4H+，则其正极反应为 ；碱式氢氧燃料电池中的电解质是碱，其正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应为 。