化学电源教案范文

化学电源教案范文 xx级化学教案高二年级备课组化学电源 一、教材分析 1、教材的地位及其作用本节内容人教版化学选修四的第四章第二节，课程标准对其要求是通过查阅资料了解常见电源种类及其工作原理。 前面关于原电池的学习，是了解化学能怎样转换成电能的理论性问题，而本节教学是要进一步了解依据原电池原理开发的技术产品化学电池。 化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，小到手表、单放机、儿童玩具、大到航空航天、卫星通信，几乎无处不在。 因此学生在过去的学习和生活中已经对许多不同类型的电池有所了解，本节内容也正是为了要学生能自觉的将自己已经积累的感性知识与新课教学内容紧密联系起来。 2、教材内容分析在具体知识方面，教科书概要性地介绍了电池的分类、优点以及质量优劣的判断标准，并以三大类型电池一次电池、二次电池、燃料电池的相关知识为主线，以碱性锌锰电池、铅蓄电池和氢氧燃料电池为代表，简单介绍了电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。 本节内容注重电化学知识与科技发展的紧密联系，教科书中提供了“锌银电池”、“锂电池”“微型燃料电池”等阅读材料，目的是帮助学生了解电池工业发展的现状和前景。 在教学中，我们还应密切关注能源、环保方面的时事新闻，关注科技发展的动态，以适时地为教学补充相关素材。 二、学生分析高二的学生能够通过对实验现象的观察、有关数据的分析和得出相关结论，具有一定的观察能力、实验能力和思维能力。 而且通过前一阶段的学习，学生已经知道电池工作的基本原理，在这里，主要是结合现今科技的发展，使学生了解新型燃料电池的组成和工作原理；了解化学与人类生产、生活的密切关系，发展学生学习化学的兴趣。 三、教学目标知识与技能了解电池的一般分类；了解常见的化学电源的种类及其原理，知道它们在生产生活和国防中的应用；掌握几种典型化学电池的电极反应过程和方法学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息；结合生产、生活实际，学习常见化学电池的组成和应用，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力；善于与人合作，具有团队精神。 xx级化学教案高二年级备课组情感态度和价值观感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观。 四、教学重难点掌握几种典型电池的用途和特点；掌握几种典型化学电池的电极反应。 五、课时安排一课时 六、教学过程情景导入在日常生活中，你用过那些电池？你知道电池的其它应用吗？交流结果干电池、蓄电池、纽扣电池、燃料电池，电池可用于照明、电动车动力、手机电源、手表电源等，那么本节课我们来学习化学电源的有关知识。 板书第二节化学电源指导阅读阅读教材74页，思考下列问题 1、目前化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？ 2、化学电池与其他能源相比有哪些优点？ 3、判断电池的优劣标准主要是什么？板书第二节、化学电源 1、概念是将化学能转化为电能的装置、一次电池又称不可充电电池如干电池。 2、分类、二次电池又称充电电池蓄电池。 、燃料电池。 、能量转换效率高，供能稳定可靠。 3、优点、可以制成各种形状和大小、不同电压的电池，使用方便。 、易维护，可在各种环境下工作。 看图图4-2电池及其用途。 面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要？xx级化学教案高二年级备课组、比能量符号(Ah/kg)，(Ah/L)板书 4、电池优劣的判断标准:、比功率符号是W/kg，W/L)、比时间电池的储存时间的长短过渡展示出几种一次电池普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等，下面介绍常见化学电池的工作原理和化学电池的电极反应。 板书 一、一次电池讲述最常见的一次电池为锌锰电池。 传统的锌锰干电池，其正极材料采用活性较低的天然二氧化锰，隔离物是淀粉和面粉的浆糊隔离层，电解液是以NH4Cl为主的氯化铵、氯化锌水溶液，负极是锌筒。 板书 （1）普通锌锰电池的电极反应为负极Zn2eZn2；正极2NH4+2e2NH3+H2；2MnO2+H22MnO（OH）正极产生的NH3又和ZnCl2作用Zn2+4NH3Zn?NH3?42+总反应Zn2NH4Cl2MnO2Zn?NH3?2Cl2Mn2O3H2O或2Zn4NH4Cl2MnO2Zn?NH3?4Cl2ZnCl2Mn2O3H2O讲述传统的锌锰干电池放电性能一般较差，容量较低。 碱性锌锰电池又称碱锰电池，俗称碱性电池，用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，负极锌也由片状改变成粒状，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉，电性能得以很大提高。 （2）碱性锌锰电池的电极反应为负极（锌筒）Zn+2OH2e=Zn（OH）2；正极（石墨）正极2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH电池的总反应式为Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2讲解分析碱性锌锰电池比普通锌锰干电池好，比能量和储存时间有所提高，使用于大电流和连续放电，是民用电池更新换代产品。 指导阅读请阅读P75的资料卡片-银锌电池，思考银锌电池的工作原理是什么？板书 2、银锌电池负极Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正极Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌电池充电和放电的总化学方程式为Zn+Ag2O2Ag+ZnOxx级化学教案高二年级备课组讲解分析常见的钮扣电池也是银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。 优点比能量电压稳定、储存时间长，使用于小电流和连续放电，常制成微型电池或纽扣电池等，如电子表或计算器上的电池。 师一粒钮扣电池的电压达1?59V，安装在电子表里可使用两年之久。 典型例题例 1、1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功，使用寿命长达10年之久这种能源起搏器中安装了寿命最长、可靠性最高的锂碳电池这种电池容量大，电压稳定，能在56.771.1温度范围内正常工作，现已在火箭、移动电话、笔记本电脑中广泛使用它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质溶液电池总反应为8Li3SOCl26LiClLi2SO32S （1）、此电池中_作负极，电极反应为_，_作正极 （2）、该电池用于心脏起搏器时，在生理上的作用是_。 答案 1、C 2、 (1)锂,Li-e-=Li+,石墨. (2)起搏器遵循天然心脏的工作原理通过向心脏发送电脉冲以控制心脏的跳动。 简单介绍 3、锂电池锂电池是金属锂作负极，石墨作正极，无机溶剂亚硫酰氯?SO2Cl2?在炭极上发生还原反应。 电解液是由四氯铝化锂?LiAlCl4?溶解于亚硫酰氯中组成。 它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应，生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。 8Li3SO2Cl26LiClLi2SO32S锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其它金属作负极相比较，能在较小的体积和质量下能放出较多的电能，放电时电压十分稳定，贮存时间长，能在216?3344?1K温度范围内工作，使用寿命大大延长。 锂电池是一种高能电池，它具有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点，因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上，以及作为火箭、导弹等的动力资源。 过渡在一次电池的基础上发展的二次电池更加的经济实用，它在放电时进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行（一般是通过充电器将交流电转变为直流电进行充电），使电池恢复到放电前的状态。 这样可以实现化学能转变为电能（放电），再由电能转变为化学能（充电）的循环。 板书 二、二次电池xx级化学教案高二年级备课组 1、铅蓄电池指导阅读请阅读P76的图片-铅蓄电池，思考铅蓄电池的工作原理是什么？讲解分析铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。 板书、放电的电极反应为负极PbSO42-2e?PbSO4正极PbO24H+SO42-2e?PbSO42H2O总反应式PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O讲解分析铅蓄电池的电压正常情况下保持2?0V，当电压下降到1?85V时，即当放电进行到硫酸浓度降低，溶液密度达1?18g/cm3时即停止放电，而需要将蓄电池进行充电，其电极反应为板书、充电的电极反应阳极PbSO42H2O2e?PbO24H+SO42-阴极PbSO42e?PbSO42-讲述1.一次电池和二次电池均称为化学电源，化学电源的电极材料一般由能导电的物质组成，负极为还原性较强的物质（大多数是金属电极本身），正极为氧化性较强的物质，电解液为酸、碱和盐溶液或某些熔融盐。 其他原理与原电池的原理相同。 2.一次电池只能放电一次，一次电池内部则简单得多，它不需要调节一次电池内部的氧化还原反应之间的可逆性变化，一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池，但内阻远比二次电池大，因此负载能力较低，另外，一次电池的自放电能力远小于二次电池。 过渡目前汽车上使用的电池，有很多是铅蓄电池。 由于它的电压稳定，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中。 但是比较笨重。 因此出现了大有发展前景的燃料电池板书 三、燃料电池师燃料电池是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池，所以燃料电池也是化学电源。 放电充电xx级化学教案高二年级备课组讲述1.燃料电池与其它电池不同，它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮存在电池内，而是在工作时，不断地从外界输入，同时把电极反应产物不断排出电池。 因此，燃料电池是名符其实地把能源中燃料燃烧反应产生的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。 2.燃料电池的正极和负极都用多孔炭和多孔镍、铂、铁等制成。 从负极连续通入氢气、煤气、发生炉煤气、水煤气、甲烷等气体；从正极连续通入氧气或空气。 电解液可以用碱?如氢氧化钠或氢氧化钾等?把两个电极隔开。 化学反应的最终产物和燃烧时的产物相同。 3.当前广泛应用于空间技术的一种典型燃料电池就是氢氧燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。 它的电极材料一般为活化电极，碳电极上嵌有微细分散的铂等金属作催化剂，如铂电极、活性炭电极等，具有很强的催化活性。 电解质溶液一般为40%的KOH溶液。 板书 1、氢氧燃料电池（碱性）、电极反应负极2H2+4OH2e=4H2O正极O2+2H2O+2e=4OH、电池的总反应为2H2+O2=2H2O氢氧燃料电池（酸性）、电极反应负极2H2+4OH4e=4H2O正极O22H2O4e=4OH、电池的总反应为2H2+O2=2H2O讲述优点能量转化率高，达70%以上，且其燃烧的产物为水，因此不污染环境。 另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷?燃料?和氧气?氧化剂?。 电极反应式为板书 2、甲烷?燃料?和氧气?氧化剂?燃料电池负极CH410OH8e?CO32-7H2O；正极4H2O2O28e?8OH?。 电池总反应式为CH42O22KOHK2CO33H2O归纳讲述能够燃烧的物质在一定条件下都能和相应的氧化剂（常用的是氧气）构成燃烧电池，可燃物（还原剂）做负极，氧化剂做正极。 书写电极反应时要特别考虑电解质溶液的影响，尤其是电解质溶液的酸碱性。 板书 3、书写由化学方程式书写电极反应式注意点xx级化学教案高二年级备课组、找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质；、利用电荷守恒分别写出电极反应式；、负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32形式存在；溶液中不存在O2在酸性溶液中它与H结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH；）、验证两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。 简单介绍目前已研制成功的铝空气燃料电池，它的优点是体积小、能量大、使用方便、不污染环境、耗能少。 这种电池可代替汽油作为汽车的动力，还能用于收音机、照明电源、野营炊具、野外作业工具等。 并且这种电池的效率高、无污染，装置可持续使用。 课堂小结任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池。 氧化剂和还原剂之间转移电子要通过导线（导体）传递才能实现，这样就形成了电流，将化学能转变为电能。 七、板书设计第二节、化学电源 1、概念是将化学能转化为电能的装置、一次电池又称不可充电电池如干电池。 2、分类、二次电池又称充电电池蓄电池。 、燃料电池。 、能量转换效率高，供能稳定可靠。 3、优点、可以制成各种形状和大小、不同电压的电池，使用方便。 、易维护，可在各种环境下工作。 、比能量符号(Ah/kg)，(Ah/L) 4、电池优劣的判断标准:、比功率符号是W/kg，W/L)、比时间电池的储存时间的长短 一、一次电池 （1）普通锌锰电池的电极反应为负极Zn2eZn2；正极2NH4+2e2NH3+H2；2MnO2+H22MnO（OH）正极产生的NH3又和ZnCl2作用Zn2+4NH3Zn?NH3?42+总反应Zn2NH4Cl2MnO2Zn?NH3?2Cl2Mn2O3H2O或2Zn4NH4Cl2MnO2Zn?NH3?4Cl2ZnCl2Mn2O3H2Oxx级化学教案高二年级备课组 （2）碱性锌锰电池的电极反应为负极（锌筒）Zn+2OH2e=Zn（OH）2；正极（石墨）正极2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH电池的总反应式为Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH） 22、银锌电池负极Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正极Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌电池充电和放电的总化学方程式为Zn+Ag2O2Ag+ZnO 二、二次电池 1、铅蓄电池、放电的电极反应为负极PbSO42-2e?PbSO4正极PbO24H+SO42-2e?PbSO42H2O总反应式PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O、充电的电极反应为阳极PbSO42H2O2e?PbO24H+SO42-阴极PbSO42e?PbSO42- 三、燃料电池 1、氢氧燃料电池（碱性）、电极反应负极2H2+4OH2e=4H2O正极O2+2H2O+2e=4OH氢氧燃料电池（酸性）、电极反应负极2H2+4OH4e=4H2O正极O22H2O4e=4OH、电池的总反应为2H2+O2=2H2O 2、甲烷?燃料?和氧气?氧化剂?燃料电池负极CH410OH8e?CO32-7H2O；放电充电xx级化学教案高二年级备课组正极4H2O2O28e?8OH?。 电池总反应式为CH42O22KOHK2CO33H2O 3、书写由化学方程式书写电极反应式注意点、找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质；、利用电荷守恒分别写出电极反应式；、负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32形式存在；溶液中不存在O2在酸性溶液中它与H结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH；）、验证两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。 附课后练习 1、随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是(B)A利用电池外壳的金属材料B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D回收其中石墨电极 2、下列说法不正确的是（B）A.原电池中，负极上发生的反应是氧化反应B.原电池中，电流从负极流向正极C.铜锌原电池中放电时，溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动D.碱性锰锌电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池 3、燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能氢氧燃料电池的基本反应是X极21O2(g)H2O(l)2e2OHY极H2(g)2OH-2e2H2O(l)下列判断正确的是（AD）AX是正极BY是正极CY极发生还原反应DY极发生氧化反应 4、据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池，锌电池具有容量大，污染少等优点，电池反应为2ZnO22ZnO，原料为锌粒、电解液和空气下列叙述正确的是（B）A锌为正极，空气进入负极反应B负极反应为Zn2e-Zn2+C正极发生氧化反应D电解质溶液肯定不是酸溶液 5、一种新型燃料电池，它是用两根金属做电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通甲烷和氧气，其电池反应为X极O7H CO8e10OH CH2234?Y极?8O H8e2O O4H22下列关于此燃料电池的有关说法中错误的是（D）A通过甲烷的电极（X）为电池的负极，通过氧气的电极（Y）为电池正极xx级化学教案高二年级备课组B放电一段时间后，电解质溶液中KOH的物质的量改变C在标准状况下，通过56L氧气，完全反应后有10mol的电子发生转移D放电时，通过甲烷的一极附近的pH升高 6、电子表所用的某种纽扣电池的电极材料为Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液。 电池总反应式为ZnAg2O=ZnO2Ag,下列说法错误的是（A）A该电池的正极是Zn，负极是Ag2O B该电池负极的电极反应式为Zn2OH2e=ZnOH2O C理论上该电池工作一段时间后，溶液中KOH的浓度不变D该电池工作时，电解质中的阴离子向负极移动 7、在如右图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（CB）A碳棒上有气体放出，溶液pH变大Ba是正极，b是负极C导线中有电子流动，电子从a极流到b极Da极上发生了氧化反应 8、有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。 电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（A）每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-负极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O负极上是O2获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-电池放电后，溶液PH不断升高A.B.C.D.点拨本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反应是原电池的负极，反之是正极。 CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2燃烧反应，即CH4CO2严格讲生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，1molCH4参加反应有8mole-发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。 虽然正极产生OH-，负极消耗OH-，但从总反应CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的PH值不断下降，故正确，错误。 9（04江苏）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。 锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是（C）A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为2MnO2(s)+H2O (1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g解析该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式2MnO2(s)+H2O (1)+2e