高中化学人教版高中选修4化学反应原理第四章电化学基础-原电池原理的应用教学设计

1、原电池原理的应用(学案）【主题与课时】原电池和化学电源，高中人教版必修二第二章第二节和选修四第四章第一、二节专题提高，共1课时。【课程目标】以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理。了解化学电源的分类。熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理，熟练书写电极反应式。了解化学电源的广泛应用及废旧电池对环境的危害及处理方法。能运用基本原理解决考试中常见问题。【素养目标】1.进一步认识原电池，牢固掌握原电池的工作原理，建立平衡思想和变化观念。2.通过实验探究和问题导向，发现简单原电池的缺点，提出装置改进方法，培养学生宏观辨识和微观探析、实验探究和创新意识的核心素养。3.通过认识生活中的化学电池，感受化学与生

2、活的密切联系，培养学生证据推理和模型认知，科学态度与社会责任的核心素养。【学习过程】一、原电池原理【回顾理论】【分析思路】判断电极 分析氧化还原类型 书写电极反应式 判断电子运动方向 判断电解质溶液中离子移动方向 如何产生稳定电流 【实验验证】原电池原理的应用【资料】组内交流 1、 、电池、锂聚合物电池（1）是以作为，以传递产生，由于易产生枝晶引起爆炸，所以早已不在应用。锂电池是。 （2）电池是以锂离子的传递来完成充放电，主要以锂掺杂的作为电极。锂离子电池是可充电。锂离子电池特点是重量轻，容易携带。很多手机以及电脑的电池，一般都是锂离子电池。这类电池要远离热源，避免阳光直射，适当充电，但是不要

3、充满，能对电池的耐用性有着很大提高。（3）锂聚合物电池的特点是能量密度高，能够超薄化，而且自己本身内部的材料为固体，或者是胶态的固体，在电池破损的情况下，不会漏液体。而且其可塑造性很强，能够适应不同设计需要。在同等情况下，锂聚合物电池性能要比锂离子电池高10%，但相对的制作成本也就较高。当前的聚合物多是，采用铝塑膜做外壳，当内部采用有机电解质时，即使液体很热也不爆炸，因为铝塑膜聚合物电池采用固态或胶态而无漏液，只是自然破裂。但是任何事情都不是绝对的，如果瞬间电流足够大，发生短路，则电池自燃或爆裂并非不可能，手机和平板电脑安全事故的发生多由这种情况引起。【归纳】独立填写电池类型电极反应式优缺点回

4、收锂硫电池负极：正极：总反应：2LiS Li2S锂离子二次电池负极：正极：总反应：LiCoO2+C=Li1-xCoO2+LixC电解液：使用非水液态有机电解质 【资料】组内交流 2、 燃料电池(FuelCell)燃料电池是一种将存在于与中的化学能直接转化为电能的发电装置。另外，只有燃料电池本体还不能工作，必须有一套相应的，包括反应剂供给系统、电性能及安全装置等。燃料电池通常由形成导电体的电解质板和其两侧配置的燃料极（阳极）和空气极（阴极）、及两侧气体流路构成，气体流路的作用是使燃料气体和（气体）能在流路中通过。其中微生物燃料(Microbial Fuel Cell，MFC)是一种利用微生物将有

5、机物中的化学能直接转化成的。其基本工作原理是:在室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂(一般为氧气)在阴极得到电子被还原与质子结合成水。附着在电极上的微生物，对燃料电池而言，除分解槽中的燃外，传递电子到电极表面也为重要的功能之一。【归纳】独立填写电池类型电极反应式氢氧燃料电池（KOH溶液为电解质溶液）负极：正极：总反应：甲烷燃料电池（稀硫酸为电解质溶液）负极：正极：总反应：微生物燃料电池了解其工作原理【练习】3、聚焦高考（1）为提升电池循环效率和稳定性，科学

6、家近期利用三维多孔海绵状Zn（3DZn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是A三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH(aq)eNiOOH(s)+H2O(l)C放电时负极反应为Zn(s)+2OH(aq)2eZnO(s)+H2O(l)D放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区（2）利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示

7、意图如下所示。下列说法错误的是A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H+2MV+ C正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动（3）据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用一个月才充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生二氧化碳被充分吸收生成CO32。该电池反应的正极反应式为 甲醇在 极发生反应(填“正”或“负”)，电池中放电过程中溶液pH将 (填“下降”、“上升”或“不变”)；若有16克甲醇蒸汽被完全氧化产生电能，并利用该过程中释放的电能电解足量的水（假设能量利用率为100%）。则将产生标准状况下氢气 L。最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷代表汽油