化学电源教案范文

化学电源教案范文化学电源教案范文一化学电源一、促进观念建构的教学分析1.教材及课标相关内容分析前一节已经学习了电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置。本课时主要是让学生了解几种常见的化学电源在社会生产中的应用;通过碱性锌锰电池、蓄电池和燃料电池进一步理解原电池的概念和原理;了解化学电源的发展以及电池对环境造成的污染，增强环保意识。2.学生分析：前的第一课时学习了：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。3.我的思考：通过视频、学生讨论、交流等方式导出生活中同学们熟悉的各种电池的发展过程，增强学生的创新精神;然后依次的分析，各种化学电源的原理，电池的缺陷，既增强了学生的分析，综合，应变能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。二、体现观念建构的教学目标1.知识与技能：了解一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用;会判断电池的优劣。2.过程与：本设计以开放式教学为指导思想，辅助以视频、讨论、归纳等手段，让t“_blank“学生在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。3.情感态度价值观：认识化学电源在人类生产、生活中的重要地位;了解环境保护在生产生活中的重要作用。培养学生的自主学习能力，信息搜集处理能力及团队合作精神。三、教学重、难点及处理策略一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用?是教学重点，化学电池的反应原理是教学难点。本节课主要通过学生参与收集有关一次电池、二次电池、燃料电池的材料，视频展示、课堂讨论交流以及联系前面所学知识，将各类电池的结构特点、反应原理、性能、以及适用范围进行归纳，让学生主动对化学电池的反应原理进行建构。四、促进观念建构的教学整体思路与教学结构图教师活动学生活动五、促进观念建构的教学过程教学环节教学活动学生活动设计意图复习原电池相关知识[引入]1、讨论交流如果没有电池我们的生活会变成什么样?2、引导以Cu-Zn原电池为例让学生回顾有关原电池的知识。【学生思考、讨论】1.构成原电池的条件2.原电池的原理(以Cu-Zn原电池为例)负极(Zn)：Zn–2e=Zn2+正极(Cu)：2H++2e=H2↑总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑从复习所学知识，引出原电池在生活中的应用，激发学生的学习兴趣。引入伏打电池?【视频展示】电池的历史和伏打电池【学生讨论总结】伏打电池有什么缺陷?电解质为硫酸溶液，不便于携带，伏打电池工作持续性差不能够推广使用学会分析化学理论和实际应用的差别，培养学生的语言表达能力分析伏打电池的缺陷【提问】如果你是伏打，你想如何对你的电池进行改进?【讨论交流】……【汇报结果】将电解质制成固体;何开发高能电池?培养学生分析、归纳能力;培养学生的能力引入碱性锌锰电池，引导学生分析、讨论其反应原理导入碱性锌锰电池【视频展示】碱性锌锰电池的构造【提问】碱性锌锰电池的反应原理【学生讨论交流】电极反应：负极：Zn(s)+2OH-(aq)-2e-?=Zn(OH)2(S)正极：2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-=2MnOOH(s)+2OH-(aq)总反应：Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)=2MnOOH(s)+Zn(OH)2(S)培养学生应用知识解决实际问题分析讨论碱性锌锰电池优缺点【要求学生交流】碱性锌锰电池的主要的性能、使用范围，应用前景以及缺陷等方面的知识。【汇报总结】优点：比普通电池性能好，它的比能量和可储存时间均由提高，适用于大电流和连续放电，是民用电池的升级换代产品。缺点：放电完了，不能再用理解事物都具有两面性，培养学生合作探究的能力引入蓄电池，引导学生分析、讨论其反应原理导入二次电池【视频展示】铅蓄电池的构造【提问】铅蓄电池电池的反应原理【汇报交流】电极反应：(放电时)可以自发进行负极：Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)?电极反应：(充电时)不能自发进行阴极：PbSO4(s)+2e-?=?Pb(s)+SO42-(aq)阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)进一步培养学生应用知识研究实际问题能力学生进一步分析讨论蓄电池的优缺点【要求学生讨论】蓄电池在应用中存在的优缺点。【汇报总结】优点：电压稳定，使用方便，安全可靠，价格低廉，可多次重复使用。缺点：比能量低，笨重，废弃电池污染环境培养学生的语言表达能力和归纳能力学生讨论交流形电池对环境造成的污染展示资料幻灯片：对自然环境威胁最大的五种物质：铬、镉、铜、铅、汞及对人类造成的危害;干电池的负极材料：锌汞齐，1节1号干电池会使1m2?的土地永久实效，而仅中国一年就生产各种电池上亿节。观看幻灯片，增强环保意识认识上述电池对环境的污染学生相互交流上述各种电池的共同缺陷【提出问题】：上述各种电池的共同缺陷是什么?如何改进?分析：干电池中的汞、蓄电池中的铅、镉，三种金属都是对自然环境威胁最大的物质，都会造成环境污染培养学生的环保意识引入燃料电池，引导学生分析、讨论其反应原理【视频导出】燃料电池，展示氢氧料电池，分析其反应原理酸性介质电极反应：负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++?4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O碱性介质的电极反应：负极：2H2+4OH--4e-=4H2O正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：2H2+O2=2H2O学生会书写不同条件下氢气燃料电池的电极反应学生进一步分析讨论燃料电池的优缺点【提出问题】：燃料电池有哪些优缺点?【汇报总结】优点：能量转换率高;可组合成燃料电池发电站，废弃物少，噪音低。缺点：输出电压低，需串联使用，体积较大;需连续供给反应物，排除生成物，附属设备多培养学生的语言表达能力和归纳能力引导学生探讨电池优劣的判断标准以及对未来的电池的设想。【学生讨论】电池优劣的判断标准什么?你设想未来的电池应该具有那些特点?【引领学生完成课堂总结】通过“总结”提升学生认知能力和学习能力六、板书设计第二节化学电源一、复习原电池1.构成原电池的条件2.原电池的原理(以Cu-Zn原电池为例)负极(Zn)：Zn–2e=Zn2+正极(Cu)：2H++2e=H2↑总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑二、碱性锌锰电池电极反应：负极：Zn(s)+2OH-(aq)-2e-?=Zn(OH)2(S)正极：2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-=2MnOOH(s)+2OH-(aq)化学电源教案范文二知识与技能1.复习原电池的化学原理，掌握形成原电池的基本条件。2.常识性介绍日常生活中常用的化学电源。并能从电极反应的角度认识常见电源的化学原理。过程与方法1.通过拆分干电池和学会自制简易电池培养学生观察能力与分析思维能力，并通过了解电池的化学组成而增强环保意识。通过化学化学电源的使用史实引导学生以问题为中心的。学会发现问题、解决问题的方法。加深理解实践→认识→再实践→再认识的辨证唯物主义的思维方法。情感、态度价值观1.通过原电池的发明、发展史，培养学生实事求是勇于创新的科学态度。2.激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。教学重点一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用教学难点化学电池的反应原理、电极反应式的书写学法指导教具教学流程：[引入]复习原电池相关知识1.讨论交流如果没有电池我们的生活会变成什么样?2.引导以Cu-Zn原电池为例让学生回顾有关原电池的知识。【学生思考、讨论】1.构成原电池的条件2.原电池的原理(以Cu-Zn原电池为例)负极(Zn)：Zn–2e=Zn2+正极(Cu)：2H++2e=H2↑总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑【学与问】1.化学电池与能源相比有哪些优点?2.判断电池的优劣标准主要是什么?3.目前化学电池主要分哪几大类?【学生回答】能量转换效率高、供能稳定可靠、使用方便、易于维护、并可在各种环境下工作;单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的大小;输出功率的大小即比功率的大小以及电池的存储时间的长短;化学电池：一次电池、二次电池、燃料电池。【板书】第二节化学电源一、化学电池1、概念2、类型二、几种常见的化学电池【讲述】一次电池的种类有：普通干电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池……现对碱性锌锰电池作一些简单介绍1、引入碱性锌锰电池，引导学生分析、讨论其反应原理【视频展示】碱性锌锰电池的构造【提问】碱性锌锰电池的反应原理【学生讨论交流】电极反应：负极：Zn(s)+2OH-(aq)–2e-=Zn(OH)2(s)正极：2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-=2MnOOH(s)+2OH-(aq)总反应：Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)=2MnOOH(s)+Zn(OH)2(s)【要求学生交流】碱性锌锰电池的主要的性能、使用范围，应用前景以及缺陷等方面的知【汇报总结】优点：比普通电池性能好，它的比能量和可储存时间均由提高，适用于大电流和连续放电，是民用电池的升级换代产品。缺点：放电完了，不能再用锌银电池(纽扣电池)负极：Zn+2OH-–2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag【讲述】二次电池的种类有：铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……2、引入蓄电池，引导学生分析、讨论其反应原理【视频展示】铅蓄电池的构造【提问】铅蓄电池电池的反应原理【汇报交流】电极反应：(放电时)可以自发进行负极：Pb(s)+SO42-(aq)–2e-=PbSO4(s)正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)?电极反应：(充电时)不能自发进行阴极：PbSO4(s)+2e-?=?Pb(s)+SO42-(aq)阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)–2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)【要求学生讨论】蓄电池在应用中存在的优缺点。【汇报总结】优点：电压稳定，使用方便，安全可靠，价格低廉，可多次重复使用。缺点：比能量低，笨重，废弃电池污染环境生：学生讨论交流形电池对环境造成的污染展示资料幻灯片：对自然环境威胁最大的五种物质：铬、镉、铜、铅、汞及对人类造成的危害;干电池的负极材料：锌汞齐，1节1号干电池会使1m2?的土地永久实效，而仅中国一年就生产各种电池上亿节。生：学生相互交流上述各种电池的共同缺陷化学电源教案范文三化学电源教学设计课标解读重点难点1.了解电池的分类、特点及适用范围。2.了解几类化学电池的构造、原理。3.了解化学电源的广泛应用及废旧电池的危害。1.一次、二次、燃料电池的构造及工作原理。(重点)2.原电池电极反应式的书写。(重难点)化学电源1.概念：是将化学能直接转化为电能的装置。化学电池的主要部分是电解质溶液和浸在溶液中的正极和负极，使用时将两极用导线接通，就有电流产生，因而获得电能。2.类型eqblc{rc(avs4alco1(①一次电池?如普通锌锰电池——干电池?，②二次电池?如铅蓄电池?，③燃料电池?如氢氧燃料电池?))常见的几种化学电池1.一次电池(碱性锌锰电池)(1)构成：负极Zn，正极MnO2，电解质KOH。(2)电极反应：负极：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)22.二次电池(蓄电池)(1)构成：负极Pb、正极PbO2，电解质H2SO4溶液(2)工作原理①放电：负极：Pb(s)+SOeqoal(2-，4)(aq)-2e-===PbSO4(s)正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SOeqoal(2-，4)(aq)+2e-===PbSO4(s)+2H2O(l)总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)+2H2O(l)②充电时铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。阴极：PbSO4(s)+2e-===Pb(s)+SOeqoal(2-，4)(aq);阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-===PbO2(s)+4H+(aq)+SOeqoal(2-，4)(aq);总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)===Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)。上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)eqo(?，sup17(放电)，sdo15(充电))2PbSO4(s)+2H2O(l)。3.燃料电池(1)工作原理①连续地将燃料(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和氧化剂的化学能直接转换成电能。②电极材料本身不发生氧化还原反应。③工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除。得失。(2)氢氧燃料电池①电极材料Pt，酸性电解质。②电极反应：负极：H2-2e-===2H+正极：eqf(1，2)O2+2H++2e-===H2O总反应：H2+eqf(1，2)O2===H2O若把氢氧燃料电池中的酸性介质换成碱性介质，其电极反应式怎样写?【提示】负极：2H2-4e-+4OH-===4H2O正极：O2+2H2O+4e-===4OH-总反应：2H2+O2===2H2O1.根据装置书写电极反应式先分析题目给定的图示装置，确定原电池正、负极上的反应物，并标出相同数目电子的(2)电极反应式的书写。负极：活泼金属或H2失去电子生成阳离子，若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存，则该阴离子应写入负极反应式。如铅蓄电池，负极：Pb+SOeqoal(2-，4)-2e-===PbSO4.正极：阳离子得到电子生成单质，或O2得到电子。若反应物是O2，则：电解质是碱性或中性溶液：O2+2H2O+4e-===4OH-。电解质是酸性溶液：O2+4H++4e-===2H2O。(3)正、负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。2.给出总反应式，写电极反应式分析反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)→选择一个简单的变化情况去写电极反应式→另一极的电极反应直接写出或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果以2H2+O2===2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤如下：根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况，确定2molH2失掉4mol电子，初步确定负极反应式为2H2-4e-===4H+。(2)根据电解质溶液为碱性，与H+不能共存，反应生成水，推出OH-应写入负极反应式中，故负极反应式为2H2+4OH--4e-===4H2O。(3)用总反应式2H2+O2===2H2O减去负极反应式得正极反应式：2H2O+O2+4e-===4OH-。3.可充电电池电极反应式的书写在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池。(1)原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高。(2)原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。书写电极反应式应注意电解质溶液的影响。(1)中性溶液反应物中无H+或OH-。(2)酸性溶液反应物，生成物均无OH-。(3)碱性溶液反应物，生成物中均无H+。(4)水溶液不能出现O2-。例1.(1)今有2H2+O2KOH，2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是，正极通的应是，电极反应式分别为、如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液，则电极反应式为、和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化?如把H2改为甲烷、KOH作导电物质，则电极反应式为：、【解析】根据电池反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，因此H2应在负极上反应，O2应在正极上反应。又因为是碱性溶液，此时应考虑不可能有H+参加或生成，故负极反应为：2H2+4OH--4e-===4H2O，正极反应为：O2+2H2O+4e-===4OH-。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH-参加或生成，故负极：2H2-4e-===4H+，正极：O2+4H++4e-===2H2O。由于前者在碱性条件下反应KOH量不变，但工作时H2O增多故溶液变稀碱性变小，pH将变小。而后者为酸溶液，H2SO4量不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。如把H2改为甲烷用KOH作导电物质，根据反应CH4+2O2===CO2+2H2O，则负极为发生氧化反应的CH4，正极为发生还原反应的O2，由于有KOH存在，此时不会有CO2放出。【答案】(1)H2O2负极：2H2+4OH--4e-===4H2O正极：O2+2H2O+4e-===4OH-(2)负极：2H2-4e-===4H+正极：O2+4H++4e-===2H2O(1)变小，(2)变大(3)负极：CH4+10OH--8e-===COeqoal(2-，3)+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-===8OH-小结：常见燃料电池的电极反应在燃料电池中，电解质溶液参与电极反应，电解质酸碱性的改变，引起电极反应的变化，但不影响燃料及O2的性质。电极反应在遵守质量守恒定律、电荷守恒、电子得失守恒的同时，还要特别考虑电解质溶液是否参与反应。(1)甲烷燃料电池。电解质：KOH正极(通O2)：2O2+4H2O+8e-===8OH-负极(通CH4)：CH4+10OH--8e-===COeqoal(2-，3)+7H2O总反应：CH4+2O2+2KOH===K2CO3+3H2O(2)甲醇燃料电池。电解质：KOH正极：3O2+6H2O+12e-===12OH-负极：2CH3OH+16OH--12e-===2COeqoal(2-，3)+12H2O总反应：2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O(3)肼燃料电池。电解质：KOH正极：O2+2H2O+4e-===4OH-负极：N2H4+4OH--4e-===N2↑+4H2O总反应：N2H4+O2===N2+2H2O(4)熔融盐燃料电池。熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。有关的电池反应式为：正极：O2+2CO2+4e-===2COeqoal(2-，3)负极：2CO+2COeqoal(2-，3)-4e-===4CO2总反应：2CO+O2===2CO2例2.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆一氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是()A.有O2放电的a极为电池的负极B.有H2放电的b极为电池的正极C.a极对应的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-D.该电池的总反应方程式为2H2+O2高温，2H2O【解析】固体介质允许O2-通过，说明为非水体系，因此C项中a极反应式不正确，这种表达是水溶液中进行的反应，a极反应式应该是：eqf(1，2)O2+2e-===O2-，b极反应：H2-2e-===2H+，总反应方程式是H2+eqf(1，2)O2高温，H2O。【答案】D例3.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，故得到广泛应用。锌锰碱性电池以KOH溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)===Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)下列说法错误的是()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)+2H2O(l)+2e-===2MnOOH(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0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g【解析】根据题意，该电池的负极材料是锌。电池工作时，锌本身失去电子而发生氧化反应，失去的电子通过外电路移向另一极(正极)。在该电极上，MnO2获得电子发生还原反应生成MnOOH：2MnO2+2e-―→2MnOOH。从元素守恒的角度来看，右侧还多2个氢。在碱性溶液中不出现H+，故正极反应为2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-。反应中，失去0.2mol电子，消耗掉0.1mol锌，质量为6.5g。【答案】C练习下列有关电池的说法不正确的是()A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰干电池中，锌电极是负极【解析】锂离子电池可以充电，再次使用，属于二次电池，A项正确;铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜电极流向锌电极，而电子是由锌电极流向铜电极，B项错;电池的实质即是化学能转化成电能，C项正确;Zn失去电子生成Zn2+，故作为负极，D项正确。【答案】B茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。中国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中①铝合金是阳极②铝合金是负极③海水是电解液④铝合金电极发生还原反应A.②③B.②④C.①②D.①④【解析】较活泼的铝合金为负极(②对)。Pt-Fe合金网为正极，海水是电解液(③对)。负极上发生氧化反应(④错)。【答案】A3.关于铅蓄电池的说法正确的是()A.在放电时，正极发生的反应是：Pb(s)+SOeqoal(2-，4)(aq)===PbSO4(s)+2e-B