化學電源教學設計

人教版高中化學選修4《化學電源》教學設計課程名稱化學電源課時第1課時學段學科高二化學教材版本人教版一、教學目標知識與技能：常識性介紹日常生活中常用的化學電源和新型化學電池；認識一次電池、二次電池、燃料電池等幾類化學電池；學習化學電池的構成，電極反應式及總反應式的書寫。過程與方法：培養(yǎng)學生觀察能力和思考問題的能力。情感態(tài)度與價值觀：感悟研制新型電池的重要性以及化學電源可能會引起的環(huán)境問題，初步形成較為客觀、正確的能源觀，增強學生的環(huán)保意識。二、教學重難點重點：掌握幾種典型電池的用途和特點，及化學電池的電極反應難點：掌握幾種典型化學電池的電極反應三、學情分析學生已學習了氧化還原反應的初步知識，前一節(jié)又已經(jīng)學過原電池的基本內(nèi)容，知道原電池的定義、形成條件、簡單的電極反應等。在此基礎上，進一步學習化學電源的知識，學生能通過對實驗現(xiàn)象的觀察、有關數(shù)據(jù)的分析得出相關結論，學生已經(jīng)具有完成教學任務的觀察能力、實驗能力和思維能力。四、教學方法實驗探究與啟發(fā)討論法五、教學過程[復習提問]1、構成原電池的條件是什么？2、原電池正、負極上發(fā)生的反應類型？[引入新課]上節(jié)課我們一起為郭凱解決了他航模上的發(fā)電裝置問題。他首先為此表達了他的感謝之情，但同時他也指出了發(fā)電裝置的缺陷：1、裝置太笨重、2、續(xù)航時長太短。那么有沒有既便于攜帶又有一定續(xù)航能力的供電裝置呢？今天我們就一起來學習這種裝置-----化學電源?；瘜W電源是根據(jù)原電池原理制作的實用電池，它們已被廣泛用于日常生活、生產(chǎn)和科學技術等方面。[板書]第二節(jié)化學電源[指導閱讀]課本P74，思考回答下列問題：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？[學生總結并投影展示]1、一次電池又稱不可充電電池——如：干電池。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。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。1、比能量：［符號(A·h/kg)，(A·h/L)］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(補充)[過渡]展示出堿性鋅錳干電池、銀鋅電池，下面介紹常見一次電池的工作原理和化學電池的電極反應。[板書]一、一次電池[提問]根據(jù)你所學過的關于原電池的正、負極判斷依據(jù)，考慮堿性鋅錳干電池的負極材料及其反應方程式？[學生回答并板演]負極（鋅筒）：Zn+2OH－-2e－=Zn（OH）2[思考]已知堿性鋅錳干電池的總反應式為：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2，則在已經(jīng)寫出了其負極反應式的基礎上如何得出其正極反應式？[講解分析]堿性鋅錳電池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?lián)Q代產(chǎn)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？[展示]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+Ag2O2Ag+ZnO[課件展示]常見的鈕扣電池也是銀鋅電池，它用不銹鋼制成一個由正極殼和負極蓋組成的小圓盒，盒內(nèi)靠正極盒一端充由Ag2O和少量石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充鋅汞合金作負極活性材料，電解質(zhì)溶液為KOH濃溶液，溶液兩邊用羧甲基纖維素作隔膜，將電極與電解質(zhì)溶液隔開。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。[講述]一粒鈕扣電池的電壓達159V，安裝在電子表里可使用兩年之久。[過渡]以上我們介紹的干電池，廣泛應用于日常生活中，比如，手電筒、鐘表、錄音機等都可使用，相對來說較為方便，但不能循環(huán)使用，屬于一次性電源。下面再來學習一種可以循環(huán)使用的電壓穩(wěn)定的化學電源——鉛蓄電池。[板書]二、二次電池[思考]已知鉛蓄電池的總反應式為PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O且又知其負極板上覆蓋有Pb，正極板上覆蓋有PbO2，則其正、負極反應式為？[學生回答并板演][講述]鉛蓄電池放電總反應逆向發(fā)生即為其充電反應鉛蓄電池長期使用會導致電解質(zhì)溶液硫酸的消耗，因而要注意在正負極之間定期補充硫酸溶液，以保證鉛蓄電池的循環(huán)使用。[小結]1.一次電池和二次電池均稱為化學電源，化學電源的電極材料一般由能導電的物質(zhì)組成，負極為還原性較強的物質(zhì)（大多數(shù)是金屬電極本身），正極為氧化性較強的物質(zhì)，電解液為酸、堿和鹽溶液或某些熔融鹽，其他原理與原電池的原理相同。2.一次電池只能放電一次，一次電池內(nèi)部則簡單得多，它不需要調(diào)節(jié)一次電池內(nèi)部的氧化還原反應之間的可逆性變化，一次電池的質(zhì)量比容量和體積比容量均大于一般充電電池，但內(nèi)阻遠比二次電池大，因此負載能力較低，另外，一次電池的自放電能力遠小于二次電池。[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(chǎn)和生活中。但是比較笨重，因此出現(xiàn)了大有發(fā)展前景的燃料電池[板書]三、燃料電池[講述]燃料電池與其它電池不同，它不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯存在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷地從外界輸入，同時把電極反應產(chǎn)物不斷排出電池。因此，燃料電池是名符其實地把能源中燃料燃燒反應產(chǎn)生的化學能直接轉化為電能的“能量轉換器”。燃料電池的正極和負極都用多孔炭和多孔鎳、鉑、鐵等制成。從負極連續(xù)通入氫氣、煤氣、發(fā)生爐煤氣、水煤氣、甲烷等氣體；從正極連續(xù)通入氧氣或空氣。電解液可以用堿如氫氧化鈉或氫氧化鉀等把兩個電極隔開。化學反應的最終產(chǎn)物和燃燒時的產(chǎn)物相同。[思考]現(xiàn)以氫氧（硫酸）燃料電池為例分析燃料電池極反應、總反應式的書寫認真觀察電池工作原理圖完成反應式[學生回答并板演]氫氧燃料電池（酸性）電極反應：負極：2H2+4OH－－4e－==4H2O正極：O2＋2H2O＋4e－==4OH－電池的總反應為：2H2+O2=2H2O[練習]1、氫氧燃料電池（氫氧化鉀）2、甲烷燃料電池（氫氧化鉀）[互動]學生板演，教師指導并評價[總結]書寫燃料電池電極反應的一般步驟：燃料在負極失電子發(fā)生氧化反應；氧氣在正極得電子發(fā)生還原反應燃料失電子所得產(chǎn)物、氧氣得電子產(chǎn)物要參看電解質(zhì)溶液