2023-2024學年人教版新教材必修第二冊 第六章第一節(jié) 化學反應與能量的變化（第3課時） 教案

第六章化學反應與能量第一節(jié)化學反應與能量變化第3課時常見化學電源【核心素養(yǎng)】1.證據(jù)推理與模型認知：根據(jù)氧化還原反應模型及配平原則進行電極反應式的書寫。2.科學探究與創(chuàng)新意識：通過實驗科學制備氫氧燃料電池，鍛煉學生設計實驗能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識。3.科學態(tài)度與社會責任：了解新型電池的環(huán)保及為人類生活帶來的便利，培養(yǎng)學生向心科學、服務社會的責任意識?！窘虒W重難點】重點：燃料電池的電極反應式的書寫難點：燃料電池的電極反應式的書寫【教學過程】【新課引入】根據(jù)原電池原理，人們研制出很多結構和性能各異的化學電池，以滿足不同的用電需要。常見的鋅錳干電池石墨棒作正極，氯化銨糊作電解質溶液，鋅筒作負極。在使用過程中，電子由鋅筒（負極）流向石墨棒（正極），鋅逐漸消耗，二氧化錳不斷被還原，電池電壓逐漸降低，最后失效。這種電池放電之后不能充電（內部的氧化還原反應無法逆向進行），屬于一次電池?！景鍟恳?、一次電池——放電之后不能充電的電池1.鋅錳干電池總反應：Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3↑+2MnOOH負極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+正極（石墨棒）：2MnO2+2NH4++2e-=2MnOOH+2NH3↑優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。缺點：放電時間短，電壓下降快，放電過程中易氣漲或漏液。2.鋅銀電池以鋅為負極，銀的氧化物為正極，氫氧化鉀（或鈉）溶液為電解液總反應：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag負極：Zn+2OH-﹣2e-=Zn(OH)2正極：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-優(yōu)點：體積小，適用于電子表和電子計算器【教師活動】有些電池放電時所進行的氧化還原反應，在充電時可以逆向進行，使電池恢復到放電前的狀態(tài)，從而實現(xiàn)放電（化學能轉化為電能）與充電（電能轉化為化學能）的循環(huán)。這種充電電池屬于二次電池。常見的充電電池有鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等?！景鍟慷?、二次電池1.概念：二次電池又稱可充電電池或蓄電池，是一類放電后可以再充電而反復使用的電池。2.能量轉化：實例：鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鎳-鎘堿性蓄電池、鋰離子電池等。常見的二次電源鉛酸蓄電池正極：PbO2負極：Pb電解質溶液：稀硫酸負極：Pb–2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O缺點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境優(yōu)點：可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉鎳-鎘堿性蓄電池總反應：Cd+2NiO(OH)+2H2O?Cd(OH)2+2Ni(OH)2負極(Cd)：Cd－2e-＋2OH-＝Cd(OH)2正極(NiO(OH))：2NiO(OH)＋2e-＋2H2O＝2Ni(OH)2＋2OH-特點：體積小，比鉛蓄電池壽命長，可充電超過500次。缺點：鎘是致癌物質，廢棄的鎳鎘電池若不回收，會嚴重污染環(huán)境。應用：收錄機、無線對講機、電子閃光燈、電動剃須刀等。鋰離子電池——新一代可充電的綠色電池特點：以密度最小的金屬鋰作為電池的負極，跟用質量相同的其他金屬相比較，使用壽命大大延長。應用：筆記本電腦、移動電話、數(shù)碼照相機、攝像機等低功耗電器。鋰亞硫電池總反應式：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S負極：8Li－8e-＝8Li+正極：3SOCl2＋8e-＝6Cl-＋SO32-＋2S【課堂練習】1.下列有關鋅錳干電池的說法中正確的是()A.鋅外殼是負極，石墨碳棒是正極材料B.在外電路中電子從碳棒流向鋅外殼C.電流從鋅流到碳棒上D.在電池內部陽離子從碳棒向鋅片移動2.汽車的啟動電源常用鉛蓄電池，其放電時的原電池反應如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O根據(jù)此反應判斷，下列敘述中正確的是()A.Pb是正極B.PbO2得電子，被氧化C.負極反應是Pb＋SO42-－2e－=PbSO4D.電池放電時，溶液的酸性增強【過渡】除這些常用的電池外，還有一些電池正逐漸走進或已經(jīng)走進我們的生活，如燃料電池?！緦W生活動】閱讀教材P39科學·技術·社會燃料電池1.氫氧燃料電池總反應：2H2+O2=2H2O①酸性電解質溶液(H2SO4)負極：2H2－4e-=4H+正極：O2＋4e-＋4H+=2H2O②堿性電解質溶液(KOH)總反應：2H2+O2=2H2O負極：2H2-4e-+4OH-=4H2O正極：O2＋4e-＋2H2O=4OH-2.甲烷燃料電池①酸性電解質溶液(H2SO4)總反應：CH4+2O2=CO2↑+2H2O正極：O2+4e-+4H+=2H2O負極：CH4-8e-+2H2O=CO2↑+8H+②堿性電解質溶液(KOH)總反應：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O正極：O2+4e-+2H2O=4OH-負極：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O【教師活動】燃料電池的供電量易于調節(jié)，能適應用電器負載的變化，而且不需要很長的充電時間，在航天、軍事和交通等領域有廣闊的應用前景?！菊n堂練習】1.國家電投氫能公司全自主研發(fā)的“氫騰”燃料電池系統(tǒng)廣泛應用于氫能大巴。某種氫燃料電池的內部結構如圖，下列說法正確的是(A