人教版化学选修4评优课教案化学电源

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第四章第二节化学电源优课教案
三维目标：
[知识与技能]:
1．了解常见化学电源的分类。
2．掌握几种典型化学电池的电极方程式。
3．会判断常见的化学电源的优劣。
[过程与方法]：
1. 引导学生自主学习，了解有关化学电源和新型化学电池的相关知识。
2. 培养小组讨论、合作探究、归纳总结的学习能力。
[情感态度与价值观]：
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。
重点：
1．常见化学电源电极方程式的书写。
2．常见化学电源优劣的判断方法。
难点：
1．常见化学电源电极方程式的书写。
2．探究化学电源的研究和发展方向。
教学方法：
高效课堂6+1模式（包括“导”、“思”、“议”、“展”、“评”、“检”六个环节）。
教具准备：课堂导学提纲，大屏幕投影辅助设备，各类电池。
教学课时：一课时
教学过程：
[导入新课]
原电池装置尽管能够将化学能直接转化为电能，但是能量转化效率太低，而且缺乏实用性。我们现在使用的各种化学电池都是科技人员在原电池这一理论模型的基础之上，在不断地实践中应用各种不同的材料和技术设计出的具有更高的能量转化效率、供能稳定可靠、电容量大、工作寿命长、使用维护方便的各种实用电池。各种化学电池的性能也不尽相同，这些化学电源的反应原理是什么？如何判断一种电池性能的优劣？化学电源的发展史和将来发展的方向是什么？带着这些问题让我们一同步入今天的课堂。
[推进新课]
在日常生活和学习中，你用过哪些电池？你还知道哪些电池？
[学生回答]
干电池、纽扣电池、铅蓄电池等。
[视频展示]
一次电池如碱性锌锰干电池、叠层电池，纽扣电池；二次电池又叫充电电池或蓄电池。如摄相机专用电池、笔记本电脑专用电池、手机专用电池；燃料电池如氢氧燃料电池等。
[引入化学史]
这些电源与我们的生活和生产息息相关，同时也成为我们生活、生产的重要组成部分。事实上这些电源的发明和发现凝结着无数科学家长期研究的结果，且常用的电池远远不止这几种。
[自读深思]
[学生活动一]
阅读课本P75---P77相关内容完成到学案表格。
[成果展示]
视频展示。
一、化学电源
[学生活动二]
已知碱性锌锰干电池的总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2构造如图所示，其中MnOOH中锰元素的化合价为+3价，请用双线桥法分析该氧化还原反应，并写出该电池的正负极电极反应式。
[教师导学]
[成果展示]
请2个小组（1个基本正确的和1个有书写缺陷的）去黑板展示，并要求其他同学通过横向，纵向比较，作出相应评价。
[教师点评]
负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2(氧化反应)
正极：2MnO2+2e-=2H2O=2MnOOH+2OH-（还原反应）
优点：比普通锌锰电池性能好，它的比能量和储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电，是民用电池的升级换代产品之一。
缺点：放电完了，就不可再用了。
[学生活动三]
铅蓄电池是最常见的二次电池，正极为PbO2，负极为Pb ，电解质是H2SO4 溶液。请写出其放电过程中的正、负极电极反应式和总反应式。
[教师导学]
[成果展示]
同上
[教师点评]
负极：Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s) (氧化反应)
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)（还原反应）
总反应：Pb(s)+ PbO2(s)+2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s)+2H2O(l)
优点：电压稳定、使用方便，安全可靠，价格低廉，多次重复使用。
缺点：比能量低，笨重，废弃电池污染环境。
[教师讲述]
铅蓄电池当放电进行到硫酸浓度降低、溶液密度达1.18g/㎝3时，即停止放电，需要将蓄电池充电。充电时正接正，负接负。
阴极：PbSO4(s) +2e-= Pb(s)+SO42-(aq) （还原反应）
阳极：PbSO4(s)+2H2O(l) -2e-= PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)
(氧化反应)
总反应：Pb(s)+ PbO2(s)+2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s)+2H2O(l)
铅蓄电池充电放电过程互为可逆反应：
Pb(s)+ PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)
[学生活动四]
氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，铂作电极，使用酸性（H2SO4）介质，工作原理如图所示，试写出其电极反应式。
[教师导学]
[成果展示]
同上。
[教师点评]
（酸性）负极：2H2-4e-=4H+
正极：O2+4e-+2H+=2H2O
总反应：2H2 + O2 = 2H2O
优点：①能量转化率超过80%,远高于普通燃烧过程（能量转化率仅为30%多），有利于节约能源。
②可组合成燃料电池发电站，排放废弃物少，运行噪音低，被誉为“绿色”发电站。
缺点：①输出电压较低，需串联使用，体积较大。
②由于要连续不断地供给反应物，排除生成物，因此，附属设备较多，不方便。
[教师讲述]
除氢气以外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体均可作燃料电池的燃料，除纯氧气外，空气中的氧气也可以作氧化剂。书写电极反应式时燃料在负极上发生反应，氧气在正极上发生反应。
二、废弃电池的处理
废旧电池中含有重金属和酸碱等有害物质，随意丢弃，对生态环境和人体健康有很大危害。废旧电池的回收利用刻不容缓。
[随堂检测]
1.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（）
A、 Li是正极，电极反应为Li － e- = Li+
B、 Li是负极，电极反应为Li － e- = Li+
C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2–
D、 Li是负极，电极反应为Li －2e- = Li2+
2.氢氧燃料电池是一种高效、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性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。该电池为燃料，为氧化剂，可用性电解质（如稀H2SO4），也可用碱性电解质（如 KOH ）。当氢氧燃料电池用碱性电解质时，电极反应为：负极：
正极：
总反应式：：
[学生总结]
书写电极反应式应注意以下几点：
1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；
2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
3．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.
三、化学电池的发展方向
学生谈谈今后电池的发展方向。
主要方向：绿色环保、质量轻、体积小、容量大、使用寿命长，价格便宜。
同学们刚才说的这些都很好，只要留心观察生活中处处都有化学。祝愿你们在以后的学习生活中多多用化学知识来丰富我们的生活。
[作业布置]
1．试写出甲烷燃料电池酸性介质、碱性介质下的电极反应式。
2．调查市场常见电池的种类、应用和回收价值。
附：[板书]
一、化学电源
一次电池
碱性锌锰干电池：
负极（锌筒）：Zn +2OH－—2e—= Zn（OH）2；
正极（石墨）：正极：2MnO2+2H2O+2e－= 2MnOOH+2OH－
总反应式：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn（OH）2
二次电池
铅蓄电池
放电的电极反应为：
负极：Pb＋－2e ＝PbSO4↓
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)（还原反应）
总反应：Pb(s)+ PbO2(s)+2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s)+2H2O(l)
铅蓄电池充电放电过程互为可逆反应：
Pb(s)+ PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)
氢氧燃料电池
（酸性）负极：2H2-4e-=4H+
正极：O2+4e-+2H+=2H2O
总反应：2H2 + O2 = 2H2O
二、废弃电池的处理
三、化学电池的发展方向