1-2-2化学能与电能的转化(第2课时-化学电源)(教案)

1.2.2化学能与电能的转化-化学电源（第2课时）一、核心素养发展目标1.通过对常见化学电源的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型。2.提高对原电池本质。二、教学重难点重点：常见化学电源的分析的电极反应式书写；难点：常见化学电源的分析的电极反应式书写。三、教学方法探究法、总结归纳法、分组讨论法等四、教学过程【导入】展示常见的化学电源图片【问】理想的化学电源的特点：【生】单位质量或单位体积输出的能量多，质量小，体积小，内阻小，寿命长……【问】如何实现？【讲解】化学电源按其反应原理分类：①一次电池：结构简单。②二次电池：反复使用。③燃料电池：连续工作④新型电池【展示】碱性干电池、银锌电池【讲解】一次电池又叫干电池一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用。使用最广泛的一次电池是干电池，如普通锌锰干电池、碱性锌锰电池等。【展示】普通锌锰干电池的构造示意图【生】负极：锌，正极：石墨棒电解质溶液：氯化铵和氯化锌溶液【展示】碱性锌锰电池的构造示意图【生】负极反应物：锌粉，正极反应物：二氧化锰电解质溶液：氢氧化钾溶液【讲解】碱性锌锰干电池总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。【生】①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；②正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－【展示】纽扣式银锌电池的构造示意图【生】负极反应物：锌粉，正极反应物：Ag2O，电解质溶液：KOH溶液。【讲解】总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。【生】①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－。【展示】二次电池图片【讲解】二、二次电池二次电池又称为充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生，因此二次电池可以多次重复使用。铅蓄电池是最常见的二次电池。铅蓄电池构造，优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉铅蓄电池的电极反应物(Pb、PbO2)和放电后的产物(PbSO4)均以固体形式附着在电极材料表面。目的：使电极反应物和产物富集在电极材料表面，充、放电时可以循环转化，实现电池重复使用。Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2PbSO4＋2H2O【生】放电反应原理负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。①负极反应式是Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4；②正极反应式是PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O；③放电过程中，负极质量的变化是增大，电解质溶液pH的变化是增大。【问】充电反应原理？【生】充电反应原理①阴极(发生还原反应)反应式是PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)；②阳极(发生氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)；③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。【讲解】随着信息技术的发展，为了适应移动通信、便携式电脑和各种电子产品等的广泛使用，科研工作者不断研制出小型化、高比能量、工作寿命长、不需要特殊维护的二次电池。目前已开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。【展示】镍氢电池、钴酸锂-石墨锂电池【展示】燃料电池应用领域【讲解】燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电池。燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是在工作时不断从外部输入，同时将电极反应产物不断排出电池，因此燃料电池能连续不断地提供电能。电池总反应：2H2+O2=H2O【展示】碱性环境下燃料电池图片【生】负极：氢气正极：氧气电解质溶液：氢氧化钾溶液负极反应式2H2－4e－＋4OH－=4H2O正极反应式O2＋2H2O＋4e－=4OH－【讲解】碱性溶液电极反应式不能出现H＋【展示】酸性环境下燃料电池图片【生】负极：氢气正极：氧气电解质溶液：硫酸负极反应式2H2－4e－=4H＋正极反应式O2＋4H＋＋4e－=2H2O【讲解】酸性溶液电极反应式不能出现OH－【展示】甲烷燃料电池、肼燃料电池【生】完成相关电极反应式名称电解质电极反应和总反应甲烷燃料电池KOH总反应：CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O正极：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－负极：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O甲烷燃料电池H2SO4总反应：CH4＋2O2=CO2＋2H2O正极：2O2＋8H＋＋8e－=4H2O负极：CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋肼燃料电池KOH总反应：N2H4＋O2=N2＋2H2O正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－负极：N2H4＋4OH－－4e－=N2＋4H2O【课堂小结】师生共同完成。电池类型原理工艺及目的一次电池原电池原理加入隔膜分隔氧化剂与还原剂，减少电池自损耗。二次电池原电池及电解池原理将相关活性物质富集在电极材料表面，实现物质循环转化。燃料电池原电池原理燃料和氧化剂连续由外部提供，保持电极材料和离子导体稳定，能够实现连续工作。【课堂练习】1、某电池以K2FeO4和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液。下列说法不正确的是()A．锌为电池的负极B．正极反应式为2FeOeq\o\al(2－,4)＋10H＋＋6e－=Fe2O3＋5H2OC．该电池放电过程中电解质溶液浓度增大D．电池工作时OH－向负极迁移答案：B2、研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl=