人教版選修4 第4章第2節(jié) 化學(xué)電源 教案.doc

第二節(jié) 化學(xué)電源一、教材分析 通過以前章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了能量守恒定律、化學(xué)反應(yīng)的限度、化學(xué)反應(yīng)進行的方向和化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性、以及原電池的原理等理論知識，為本節(jié)的學(xué)習(xí)做好了充分的理論知識準(zhǔn)備?；瘜W(xué)電池是依據(jù)原電池原理開發(fā)的具有很強的實用性，和廣闊的應(yīng)用范圍的技術(shù)產(chǎn)品。本節(jié)的教學(xué)是理論知識在實踐中的延伸和拓展，將抽象的理論和學(xué)生在日常生活中積累的感性體驗聯(lián)系起來，幫助學(xué)生進一步的深入認(rèn)識化學(xué)電池。 現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展也帶動了電池工業(yè)的進步，各種新型的電池層出不窮。教材選取具有代表性的三大類電池，如生活中最常用的一次電池（堿性鋅錳電池）、二次電池（鉛蓄電池）、和在未來有著美好應(yīng)用前景燃料電池。簡介了電池的基本構(gòu)造，工作原理，性能和適用范圍。同時向?qū)W生滲透綠色環(huán)保的意識。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能 (1)復(fù)習(xí)原電池的化學(xué)原理，掌握形成原電池的基本條件。 (2)常識性介紹日常生活中常用的化學(xué)電源。并能從電極反應(yīng)的角度認(rèn)識常見電源的化學(xué)原理。2、過程與方法 (1)通過拆分干電池和學(xué)會自制簡易電池培養(yǎng)學(xué)生觀察能力與分析思維能力，并通過了解電池的化學(xué)組成而增強環(huán)保意識。 (2)通過化學(xué)化學(xué)電源的使用史實引導(dǎo)學(xué)生以問題為中心的學(xué)習(xí)方法。學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方法。加深理解實踐認(rèn)識再實踐再認(rèn)識的辨證唯物主義的思維方法。3、情感態(tài)度價值觀 (1)通過原電池的發(fā)明、發(fā)展史，培養(yǎng)學(xué)生實事求是勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度。 (2)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與投身科學(xué)追求真理的積極情感。 (3)體驗科學(xué)探究的艱辛與愉悅，增強為人類的文明進步學(xué)習(xí)化學(xué)的責(zé)任感和使命感。三、教學(xué)重點 一次電池，二次電池，燃料電池的反應(yīng)原理，性能及其應(yīng)用。四、教學(xué)難點 化學(xué)電源的結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)的書寫。五、教學(xué)方法原理講解法、分析歸納法、理論聯(lián)系實際。六、課時安排1課時七、教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動引入復(fù)習(xí)原電池相關(guān)知識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(dǎo)以cu-zn 原電池為例讓學(xué)生回顧有關(guān)原電池的知識?！緦W(xué)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(yīng)：zn + 2h+ = zn 2+ + h2【學(xué)與問】1化學(xué)電池與其它能源相比有哪些優(yōu)點？2判斷電池的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)主要是什么？3目前化學(xué)電池主要分哪幾大類？【學(xué)生回答】能量轉(zhuǎn)換效率高、供能穩(wěn)定可靠、使用方便、易于維護、并可在各種環(huán)境下工作；單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，即比能量的大??；輸出功率的大小即比功率的大小以及電池的存儲時間的長短；化學(xué)電池：一次電池 、二次電池 、燃料電池。【板書】第二節(jié) 化學(xué)電源一、化學(xué)電池1、概念2、類型二、幾種常見的化學(xué)電池【講述】一次電池的種類有：普通干電池、堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池現(xiàn)對堿性鋅錳電池作一些簡單介紹1、引入堿性鋅錳電池，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論其反應(yīng)原理【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(yīng)原理【學(xué)生討論交流】電極反應(yīng)：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(yīng)：zn(s)+ 2mno2(s)+ 2h2o(l)=2mnooh(s)+ zn(oh)2(s) 【要求學(xué)生交流】堿性鋅錳電池的主要的性能、使用范圍，應(yīng)用前景以及缺陷等方面的知識?！緟R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*鋅銀電池（紐扣電池）負極：zn +2oh-2e- =zno+h2o正極：ag2o + h2o+ 2e- = 2ag + 2oh-總反應(yīng)：zn+ag2o =zno+2ag【講述】二次電池的種類有：鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池2、引入蓄電池，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論其反應(yīng)原理【視頻展示】鉛蓄電池的構(gòu)造【提問】鉛蓄電池電池的反應(yīng)原理【匯報交流】電極反應(yīng)：(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(yīng)：pb(s)+ pbo2(s)+ 2h2so4(aq)= 2pbso4(s) + 2h2o(l)電極反應(yīng)：(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(yīng)：2pbso4(s) + 2h2o(l)= pb(s)+ pbo2(s)+ 2h2so4(aq)【要求學(xué)生討論】蓄電池在應(yīng)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(fù)使用。缺點：比能量低，笨重，廢棄電池污染環(huán)境生：學(xué)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)。生：學(xué)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3、引入燃料電池，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論其反應(yīng)原理【視頻導(dǎo)出】燃料電池，展示氫氧料電池，分析其反應(yīng)原理酸性介質(zhì)電極反應(yīng)：負極：2h2 4e- = 4h+正極：o2 + 4h+ +4e- = 2h2o總反應(yīng)：2h2 + o2 = 2h2o堿性介質(zhì)的電極反應(yīng)：負極：2h2+4oh- 4e- = 4h2o正極：o2 + 2h2o + 4e-= 4oh-總反應(yīng)：2h2 + o2 = 2h2o【歸納講述】：能夠燃燒的物質(zhì)在一定條件下都能和相應(yīng)的氧化劑（常用的是氧氣）構(gòu)成燃燒電池，可燃物（還原劑）做負極，氧化劑做正極。書寫電極反應(yīng)時要特別考慮電解質(zhì)溶液的影響，尤其是電解質(zhì)溶液的酸堿性?！咎岢鰡栴}】：燃料電池有哪些優(yōu)缺點？學(xué)生進一步分析討論燃料電池的優(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(yīng)物，排除生成物，附屬設(shè)備多三、書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意的問題1如果給定的是圖示裝置，先分析正、負電極，再根據(jù)正、負極反應(yīng)規(guī)律去寫電極反應(yīng)式；2如果給定的是總反應(yīng)式，可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)，再選擇一個簡單變化情況去寫電極反應(yīng)式，另一極的電極反應(yīng)式可以直接寫或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看作數(shù)學(xué)中的代數(shù)式，用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式，即得出結(jié)果；3注意：看清楚“充電、放電”的方向，放電的過程應(yīng)用原電池原理，充電的過程應(yīng)用電解池原理；4負極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（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）；溶液中不存在o2，在酸性溶液中它與h結(jié)合成h2o、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成oh。【學(xué)生討論】電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn)什么？你設(shè)想未來的電池應(yīng)該具有那些特點？【隨堂練習(xí)】1堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電流總反應(yīng)式為：zn(s)2mno2(s)h2o(l)zn(oh)2(s)mn2o3(s)下列說法錯誤的是（ ）a電池工作時，鋅失去電子b電池正極電極反應(yīng)式為：2mno2(s)h2o(l)2e- mn2o3(s)2oh-(aq)c電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極d外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g2氫氧燃料電池以氫氣作還原劑，氧氣作氧化劑，電極為多孔鎳，電解質(zhì)溶液為30%的氫氧化鉀溶液，以下有幾種說法：負極反應(yīng)為：o22h2o4e=4oh負極反應(yīng)為：2h24oh4e=4h2o電池工作時正極區(qū)ph升高，負極區(qū)ph降低電池工作時溶液中的陰離子移向正極正確的組合是（ ）a b c d 3（1）今有反應(yīng)2h2o22h2o，設(shè)計成燃料電池，則負極通的應(yīng)是_，正極通的應(yīng)是 ，電極反應(yīng)式，負極： ；正極： 。（2）若把koh改為h2so4作電解質(zhì)，則電極反應(yīng)式：負極：_ ；正極： 。（1）（2）的介質(zhì)不同，反應(yīng)后各溶液的ph變化依次為_、_(填“變大”、“變小”或“不變”)。（3）若把h2改為ch4，koh作電解質(zhì)，則負極反應(yīng)式為：_。布置作業(yè)從復(fù)習(xí)所學(xué)知識，引出原電池在生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)會分析化學(xué)理論和實際應(yīng)用的差別，培養(yǎng)學(xué)生的語言表達能力培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納能力；培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決實際問題理解事物都具有兩面性，培養(yǎng)學(xué)生合作探究的能力進一步培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識研究實際問題能力知識結(jié)構(gòu)與板書設(shè)計第二節(jié) 化學(xué)電源一、一次電池（一）、堿性鋅錳電池 1、正負極材料正極：mno2 負極：zn 電解質(zhì)：koh2、工作機制負極：zn + 2oh2e = zn(oh)2 （氧化反應(yīng)）正極：2mno2 + 2h2o+2e=2mnooh + 2oh （還原反應(yīng)）總反應(yīng)：zn + 2mno2 + 2h2o =2mnoohzn(oh)23、優(yōu)缺點（二）、其它一次電池：1、鋅銀電池（紐扣電池）負極：zn +2oh2e =zno+h2o正極：ag2o + h2o+ 2e = 2ag + 2oh總反應(yīng)：zn+ag2o =zno+2ag二、二次電池：（一）、鉛蓄電池1、正負極材料 正極：pbo2 負極：pb 電解質(zhì)：h2so4溶液2、工作機制放電過程負極：pb(s) + so42 (aq) 2e = pbso4 (s) （氧化反應(yīng)）正極：pbo2(s) + 4h+(aq) + so42 (aq) + 2e = pbso4 (s)+ 2h2o(l) （還原反應(yīng)）放電過程總反應(yīng)：pb(s)+pbo2(s)+2h2so4(aq)=2pbso4(s)+2h2o(l) 放電鉛蓄電池的充放電過程