陜西省石泉縣高中化學 第四章 電化學基礎 4.2 化學電源教案 新人教版選修4.doc

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4.2化學電源 課標依據(jù) 了解電池的一般分類,.掌握幾種典型電池的用途和特點. .掌握幾種典型化學電池的電極反應化學電池的反應原理 教材分析 前一節(jié)已經(jīng)學習了電池是利用氧化還原反應將化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。本課時主要是讓學生了解幾種常見的化學電源在社會生產(chǎn)中的應用；通過堿性鋅錳電池、蓄電池和燃料電池進一步理解原電池的概念和原理；了解化學電源的發(fā)展以及電池對環(huán)境造成的污染，增強環(huán)保意識。 學情分析 前的第一課時學習了：原電池的概念、原理、組成原電池的條件。由于學生之前沒有電化學的基礎，理解原電池原理有一定的難度。 三維目標 知識與能力 了解一次電池，二次電池，燃料電池的反應原理，性能及其應用；會判斷電池的優(yōu)劣。 過程與方法 本設計以開放式教學為指導思想，輔助以視頻、討論、歸納等手段，讓學生在不斷解決問題的過程中，建構(gòu)理論知識，增強實際分析、解決問題的能力和創(chuàng)新精神。 情感態(tài)度與價值觀 認識化學電源在人類生產(chǎn)、生活中的重要地位；了解環(huán)境保護在生產(chǎn)生活中的重要作用。培養(yǎng)學生的自主學習能力，信息搜集處理能力及團隊合作精神。 教學重難點 教學重點 一次電池，二次電池，燃料電池的反應原理，性能及其應用 教學難點 化學電池的反應原理是教學難點 教法 與 學法 通過學生參與收集有關一次電池、二次電池、燃料電池的材料，視頻展示、課堂討論交流以及聯(lián)系前面所學知識，將各類電池的結(jié)構(gòu)特點、反應原理、性能、以及適用范圍進行歸納總結(jié)，讓學生主動對化學電池的反應原理進行建構(gòu)。 信息技術應用分析 知識點 學習目標 媒體內(nèi)容與形式 使用方式 媒體來源 課程導入 了解一次電池，二次電池，燃料電池的反應原理 PPT 教師播放 下載 電池的分類及介紹 掌握一次電池，二次電池，燃料電池的反應原理，性能及其應用；會判斷電池的優(yōu)劣。 電子白板 （特效交互功能） 教師演示 教師制作 課堂小結(jié) 認識化學電源在人類生產(chǎn)、生活中的重要地位；了解環(huán)境保護在生產(chǎn)生活中的重要作用 視頻展示 教師播放 教師制作 教 學 活 動 設 計 師生活動 設計意圖 批注 一、復習原電池相關知識 [引入]1、討論交流如果沒有電池我們的生活會變成什么樣？ 2、引導以Cu-Zn 原電池為例讓學生回顧有關原電池的知識。 【學生思考、討論】 1．構(gòu)成原電池的條件 2．原電池的原理（以Cu-Zn 原電池為例） 負極（Zn）：Zn – 2e = Zn 2+ 正極（Cu）：2H+ +2e = H2↑ 總反應：Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2↑ 二、引入伏打電池 【視頻展示】 電池的歷史和伏打電池 【學生討論總結(jié)】 伏打電池有什么缺陷？ 電解質(zhì)為硫酸溶液，不便于攜帶，伏打電池工作持續(xù)性差不能夠推廣使用 分析伏打電池的缺陷 【提問】 如果你是伏打，你想如何對你的電池進行改進？ 【討論交流】…… 【匯報結(jié)果】 ① 將電解質(zhì)制成固體；開發(fā)高能電池 培養(yǎng)學生分析、歸納能力；培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力 導入堿性鋅錳電池 【視頻展示】 堿性鋅錳電池的構(gòu)造 【提問】 堿性鋅錳電池的反應原理 【學生討論交流】 電極反應： 負極：Zn(s)+ 2OH-(aq) -2e- = Zn(OH)2(S) 正極：2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e-=2MnOOH(s) + 2OH-(aq) 總反應： Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)=2MnOOH(s)+ Zn(OH)2(S) 分析討論堿性鋅錳電池優(yōu)缺點 【要求學生交流】堿性鋅錳電池的主要的性能、使用范圍，應用前景以及缺陷等方面的知識。 【匯報總結(jié)】優(yōu)點：比普通電池性能好，它的比能量和可儲存時間均由提高，適用于大電流和連續(xù)放電，是民用電池的升級換代產(chǎn)品。缺點：放電完了，不能再用 引入蓄電池，引導學生分析、討論其反應原理 導入二次電池 【視頻展示】 鉛蓄電池的構(gòu)造 【提問】 鉛蓄電池電池的反應原理 【匯報交流】電極反應：(放電時) 可以自發(fā)進行 負極：Pb(s)+ SO42-(aq) - 2e- = PbSO4(s) 正極：PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)+ 2e- = PbSO4(s) + 2H2O(l) 總反應：Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s) + 2H2O(l) 電極反應：(充電時) 不能自發(fā)進行 陰極：PbSO4(s)+ 2e- = Pb(s)+ SO42-(aq) 陽極：PbSO4(s) + 2H2O(l) - 2e- = PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42- (aq) 總反應：2PbSO4(s) + 2H2O(l)= Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq) 學生進一步分析討論蓄電池的優(yōu)缺點 【要求學生討論】蓄電池在應用中存在的優(yōu)缺點。 【匯報總結(jié)】優(yōu)點：電壓穩(wěn)定，使用方便，安全可靠，價格低廉，可多次重復使用。 缺點：比能量低，笨重，廢棄電池污染環(huán)境 學生討論交流形電池對環(huán)境造成的污染 展示資料幻燈片： 對自然環(huán)境威脅最大的五種物質(zhì)：鉻、鎘、銅、鉛、汞及對人類造成的危害； 干電池的負極材料：鋅汞齊，1節(jié)1號干電池會使1 m2的土地永久實效，而僅我國一年就生產(chǎn)各種電池上億節(jié)。 學生相互交流上述各種電池的共同缺陷【提出問題】： 上述各種電池的共同缺陷是什么？如何改進？ 分析： 干電池中的汞、蓄電池中的鉛、鎘，三種金屬都是對自然環(huán)境威脅最大的物質(zhì)，都會造成環(huán)境污染 引入燃料電池，引導學生分析、討論其反應原理 【視頻導出】 燃料電池，展示氫氧料電池，分析其反應原理 酸性介質(zhì)電極反應： 負極：2H2 - 4e- = 4H+ 正極：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 總反應： 2H2 + O2 = 2H2O 堿性介質(zhì)的電極反應： 負極：2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O 正極：O2 + 2H2O + 4e-=4OH- 總反應： 2H2 + O2 = 2H2O 學生進一步分析討論燃料電池的優(yōu)缺點 【提出問題】： 燃料電池有哪些優(yōu)缺點？ 【匯報總結(jié)】優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)換率高；可組合成燃料電池發(fā)電站，廢棄物少，噪音低。 缺點：輸出電壓低，需串聯(lián)使用，體積較大；需連續(xù)供給反應物，排除生成物，附屬設備多 引導學生探討電池優(yōu)劣的判斷標準以及對未來的電池的設想?！緦W生討論】 電池優(yōu)劣的判斷標準什么？ 你設想未來的電池應該具有那些特點？ 【引領學生完成課堂總結(jié)】 從復習所學知識，引出原電池在生活中的應用，激發(fā)學生的學習興趣。 學會分析化學理論和實際應用的差別，培養(yǎng)學生的語言表達能力 培養(yǎng)學生分析、歸納能力；培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力 培養(yǎng)學生應用知識解決實際問題 理解事物都具有兩面性，培養(yǎng)學生合作探究的能力 進一步培養(yǎng)學生應用知識研究實際問題能力 培養(yǎng)學生的語言表達能力和歸納能力 培養(yǎng)學生的環(huán)保意識 學生會書寫不同條件下氫氣燃料電池的電極反應 培養(yǎng)學生的語言表達能力和歸納能力 通過“總結(jié)”提升學生認知能力和學習能力 當堂檢測 有效練習 1．下列有關化學電池的說法中正確的是( ) A．化學電池只能將化學能轉(zhuǎn)化為電能 B．燃料電池能將全部化學能轉(zhuǎn)化為電能 C．鋅銀電池比能量大，電壓穩(wěn)定，儲存時間長 D．一次電池包括干電池和蓄電池 2．已知蓄電池在充電時作電解池，放電時作原電池。鉛蓄電池上有兩個接線柱，一個接線柱旁標有“＋”，另一個接線柱旁標有“－”。關于標有“＋”的接線柱，下列說法中正確的是( ) A．充電時作陽極，放電時作正極 B．充電時作陽極，放電時作負極 C．充電時作陰極，放電時作負極 D．充電時作陰極，放電時作正極 作業(yè)布置 績優(yōu)學案及配套檢測卷相關練習 板書設計 第二節(jié) 化學電源 一、復習原電池 1．構(gòu)成原電池的條件 2．原電池的原理 二、堿性鋅錳電池 電極反應： 負極：Zn(s)+ 2OH-(aq) -2e- = Zn(OH)2(S) 正極：2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e-=2MnOOH(s) + 2OH-(aq) 總反應：Zn(s)+ 2MnO2(s)+ 2H2O(l)=2MnOOH(s)+ Zn(OH)2(S) 三、鉛蓄電池 電極反應：(放電時) 可以自發(fā)進行 負極：Pb(s)+ SO42-(aq) - 2e- = PbSO4(s) 正極：PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)+ 2e- = PbSO4(s) + 2H2O(l) 總反應：Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s) + 2H2O(l) 電極反應：(充電時) 不能自發(fā)進行 陰極：PbSO4(s)+ 2e- = Pb(s)+ SO42-(aq) 陽極：PbSO4(s) + 2H2O(l) - 2e- = PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq) 總反應：2PbSO4(s) + 2H2O(l)= Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq) 四、氫氧燃料電池 1、酸性介質(zhì)的電極反應： 負極：2H2 - 4e- = 4H+ 正極：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 總反應： 2H2 + O2 = 2H2O 2、堿性介質(zhì)的電極反應： 負極：2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O 正極：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 總反應： 2H2 + O2 = 2H2O 教學反思 1．本節(jié)課通過復習原電池結(jié)合學生已知道的電池，讓學生相互交流總結(jié)了幾種常見的化學電源在社會生產(chǎn)中的應用；通過堿性鋅錳電池、蓄電池和燃料電池進一步理解原電池的概念和原理；了解化學電源的發(fā)展與環(huán)境污染，增強環(huán)保意識。本課時充分體現(xiàn)以學生的“學”為中心的教學方式，且有利于學生掌握和理解本節(jié)知識。 2．本節(jié)課講授的電池，其種類繁多、用途廣泛不宜講得太繁雜。對感興趣的學生可以讓他們自己去進行課外閱讀以加深對化學電源有更深層次的了解。 備注 1.主備教案的內(nèi)容全部用小四宋體字，二次備課的內(nèi)容中要刪除的內(nèi)容將字的顏色改為紅色（不要真刪除），自己添加的所有內(nèi)容用宋體藍色字。 2．命名格式要求：序號、章、節(jié)、名稱(課時)。如：【1】28.1銳角三角函數(shù)(1)。