2019-2020年高中化學 第四章 電化學基礎 第二節(jié) 化學電源教案（1） 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學 第四章 電化學基礎 第二節(jié) 化學電源教案（1） 新人教版選修4 [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、能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠 3、優(yōu)點: 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，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)劣的判斷標準: ②、比功率：[符號是W/kg，W/L)] ③、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 +2OH－—2e—= 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，是民用電池更新換代產品。 [指導閱讀]：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。 [典型例題]：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－56.7～71.1℃溫度范圍內正常工作，現已在火箭、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)組成電解質溶液．電池總反應為：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S． （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。 [板 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。 [板 書]：⑴、放電的電極反應為： 負極：Pb＋－2e- ＝PbSO4↓ 放電 充電 正極：PbO2＋4H+＋＋2e- ＝PbSO4↓＋2H2O 總反應式：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]：⑵、充電的電極反應：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，因此廣泛應用于國防、科研、交通、生產和生活中。但是比較笨重。因此出現了大有發(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成一個完整的燃料電池系統(tǒng)。 按電解質劃分，燃料電池大致上可分為：堿性燃料電池和質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：負極：2H2+4OH——2e—=4H2O 正極：O2+2H2O+2e—=4OH— ⑵、電池的總反應為：2H2 + O2 = 2H2O ⑶、優(yōu)點：能量轉化率高，達70%以上，且其燃燒的產物為水，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電極是負極 B．b電極的電極反應為：4OH－-4e－== 2H2O+O2↑ C．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部。氫氧燃料電池的能量效率較高，而且產物水是一種無污染物質，是一種具有應用前景的綠色電源，在航天領域已得到應用。答案為B。 [歸納總結]：四、書寫由化學方程式書寫電極反應式注意點： ①、找出氧化反應和還原反應的物質，確定正負極反應的物質； ②、利用電荷守恒分別寫出電極反應式； ③、負極失電子所得氧化產物和正極得電子所得還原產物，與溶液的酸堿性有關（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） ④、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。 [課堂小結]： 任何一個氧化還原反應都可以設計成原電池。氧化劑和還原劑之間轉移電子要通過導線（導體）傳遞才能實現，這樣就形成了電流，將化學能轉變?yōu)殡娔堋；瘜W電池的反應本質是——氧化還原反應 [板書設計]： [板 書]：化學電池 1、概念:是將化學能轉化為電能的裝置 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、能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠 3、優(yōu)點: 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，可在各種環(huán)境下工作。 4、電池優(yōu)劣的判斷標準: ②、比功率：[符號是W/kg，W/L)] ③、比時間：電池的儲存時間的長短