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.过程与方法：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总结，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
学校临清三中学科化学编写人徐山河审稿人张磊 第二节化学电源 一、教材分析 通过以前章节的学习，学生已经掌握了能量守恒定律、化学反应的限度、化学反应进行的方向和化学反应的自发性、以及原电池的原理等理论知识，为本节的学习做好了充分的理论知识准备。化学电池是依据原电池原理开发的具有很强的实用性，和广阔的应用范围的技术产品。本节的教学是理论知识在实 践中的延伸和拓展，将抽象的理论和学生在日常生 活中积累的感性体验联系起来，帮助学生进一步的深入认识化学电池。 现代科技的飞速发展也带动了电池工业的进步，各种新型的电池层出不穷。教材选取具有代表性的三大类电池，如生活中最常用的一次电池（碱性锌锰电池）、二次电池（铅蓄电池）、和在未来有着美好应用前景燃料电池。简介了电池的基本构造，工作原理，性能和 适用范围。同时向学生渗透绿色环保的意识。 二、教学目标 １．知识目标： （１）知道日常生活中常用的化学电源和新型化学电池； （２）认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池； （３）会书写常用化学电池的电极反应式及总反应式。 ２．能力目标： 培养学生观察、分析、整理、归纳总结、探究等能力。 ３．情感、态度和价值观目标： 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，增强学生的环保意识。 三、教学重点难点 重点：化学电源的结构及电极反应的书写
难点：化学电源的结构及电极反应的书写 四、学情分析 在化学２中学生已学习了氧化还原反应的初步知识，前一节又已经学过原电池的基本内容，知道原电池的定义，形成条件，简单得电极反应等，所以在此基础上，进一步学习化学电源的知识。学生能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。五、教学方法 １．实验探究与启发讨论法。 ２．学案导学：见后面的学案。 ３．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习 六、课前准备 １．学生的学习准备：初步把握实验的原理和方法步骤。 ２．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。 七、课时安排：１课时 八、教学过程 组织教学导入新课 一、化学电池的种类 介绍化学电池的种类： 【指导学生交流】１．干电池：普通锌锰干电池的简称，在一般手电筒中使用锌锰干电池，是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根碳棒作正极，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl２、NH４Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO２作去极化剂吸收正极放出的H２，防止产生极化现象，即作去极剂，淀粉糊的作用是提高阴、
第四章 第二节 一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意) 1．(2008·海南高考卷)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)＋SO 2－4(aq)＝PbSO 4(s)＋2e － B ．在放电时，该电池的负极材料是铅板 C ．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D ．在充电时，阳极发生的反应是PbSO 4(s)＋2e －＝Pb(s)＋SO 2－4(aq) 【解析】 铅蓄电池的充放电反应为：Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 4 PbSO 4＋2H 2O ，放 电时Pb 作负极：Pb －2e －＋SO 2－4＝PbSO 4，在正极上：PbO 2＋2e －＋4H ＋＋SO 2－ 4＝PbSO 4＋2H 2O ；充电时，H 2SO 4的浓度不断增大，阳极上发生的是氧化反应，是失去电子而不是得到电子。 【答案】 B 2．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为甲烷，然后将甲烷通入以KOH 为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为 ( ) A ．CH 4－8e －＋8OH －＝CO 2＋6H 2O B ．O 2＋4H ＋＋4e －＝2H 2O C ．CH 4＋10OH －－8e －＝CO 2－3＋7H 2O D ．O 2＋2H 2O ＋4e －＝4OH － 【解析】 甲烷燃料电池的总反应：CH 4＋2O 2＋2KOH ＝K 2CO 3＋4H 2O ，根据氧化还原反应类型，判断出负极通入甲烷，正极通入氧气，故B 、D 错。然后根据甲烷中碳元素的化合价变化：C －4H 4―→C ＋4 O 2－3，写出1 mol 甲烷转移的电子数，最后根据各原子守恒，配平即可 得负极反应：CH 4＋10OH －－8e －＝CO 2－3＋7H 2O ，故A 错，所以正确答案为C 。 【答案】 C 3．镍氢电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍 氢电池的总反应式是12 H 2＋NiO(OH) Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述正确的是 ( ) A ．电池放电时，电池负极周围溶液的碱性增强 B ．电池放电时，镍元素被氧化 C ．电池充电时，氢元素被还原 D ．电池放电时，氢气是负极 【解析】 充电电池在放电时是一个电源(原电池)，发生原电池反应，在这个反应方程式中从左到右是放电，根据发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极，所以D 正确， B 错误；而H 2作为电池的负极发生的反应是：H 2－2e －＝2H ＋，溶液中应该是H ＋浓度增大， OH －浓度减小，所以A 错误；充电反应是从右到左，所以H 2被还原，C 正确。 【答案】 CD 4．(2008·江苏高考卷)镍镉(Ni －Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉 电池的电解质溶液为KOH 溶液，其充、放电按下式进行：Cd ＋2NiO(OH)＋2H 2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是 ( ) A ．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e －＋OH －＝NiO(OH)＋H 2O B ．充电过程是化学能转化为电能的过程 C ．放电时负极附近溶液的碱性不变
第四章电化学基础 第二节化学电源 一、学习目标： 1、了解化学电源的分类方法。 2、了解几种常见化学电源的组成和工作原理。 3、了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。 二、自学指导与检测
①负极是，其依据是。 ②正极反应式是，反应类型是。 2．二次电池 铅蓄电池是常见的二次电池，其负极是，正极是，电解质溶液是。已知铅蓄电池的放电反应和充电反应表示如下： Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O （1）请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式 负极：； 正极：。 （2）铅蓄电池充电时，发生氧化反应的物质是，其电极反应式是 发生还原反应的物质是，其电极反应式是。 （3）放电过程中，电解质溶液的pH变化是，理由是。 3．燃料电池 （1）氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2===2H2O。 氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应 介质负极反应式正极反应式 酸性 中性 碱性 （2）燃料电池的燃料除氢气外，还有、、、氨气、肼等气体或液体。 若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是，其产物最终是，负极反应式是；正极反应式是；总反应式是。 3. 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总 反应为： 3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH 下列叙述不正确的是( ) A．放电时负极反应为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO2－4＋4H2O C．放电时每转移3 mol 电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化 D．放电时正极附近溶液的碱性增强 4.电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2－4 2PbSO4＋2H2O 则下列说法正确的是( ) A．放电时：负极板上发生了还原反应 B．放电时：正极反应是Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4 C．充电时：铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连 D．充电时：阳极反应是PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋SO2－4＋4H＋放电充电 放电充电
【教学目标】： 知识与能力：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。 ２．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习方法。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。 ３．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】：常见化学电源的化学原理。 【教学难点】：常见化学电源的电极反应。 【教学过程】： 【引言】自从人类掌握了有关原电池的知识，根据其原理，设计了很多电池，我们称为“化学电源”，如干电池、蓄电池以及供人造地球卫星、宇宙火箭、空间电视转播站使用的高能电池，等等。展示常见化学电源的图片。化学电源有一次电池、二次电池和燃料电池之分。【板书】一、化学电源的分类：
下面我们就对常见的几种电池的原理进行学习。１、纽扣电池２、锌锰干电池３、铅蓄电池４、氢氧燃料电池（碱性介质）。 【二】、常见化学电源的组成与反应原理： １、一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰电池、银锌纽扣电池 老师展示打开的普通锌锰干电池，和学生一起认识其内部构造和化学组成。并能从化合价的角度分析其电极反应。 C(+) 普通锌锰干电池的结构 普通锌锰电池 优缺点：制作简单、价格便宜，但放电时间短、放电后电压下降快。目前在我国碱性锌锰电池正在逐步代替普通锌锰干电池。 碱性锌锰干电池： 负极：（Zn）Zn –２e— = Zn２+ 正极：（MnO２和C）２MnO２+２H２O+２e—==２MnOOH+２OH—
第二节化学电源 教学目标 1．知识与技能： （1）一次电池与二次电池的区别 （2）一次电池、二次电池电极反应的 （3）书写理解燃料电池的反应原理 2．过程与方法： 通过查阅资料等途径了解常见化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能在生产生活中的实际意义。掌握三类电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。 3．情感态度价值观： 通过化学能与电能相互转化关系的学习，使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献，体会能量守恒的意义。在探究三种电池的基础上，学会利用能源与创造新能源的思路和方法，提高环保意识和节能意识。 教学重点 一次电池、二次电池和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 教学方法 实验探究法、分析归纳法、理论联系实际。 主要教具 实验仪器药品、多媒体
板书]第二节化学电源 问]什么是化学电池？ 回答]化学电池是将化学能转化为电能的装置。 讲]化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。一次电池的活性物质消耗到一定程度就不能再用了，如普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池；二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后再充电可以使活性物质再生，这类电池可多次重复使用。 板书]一、化学电源 1、化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。 交流]电池与其他能源相比，其优点有那些？ 讲]能量转化率高、供能稳定、可以制成各种大小和形状、不同容量和电压的电池或电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。 板书]2、化学电源的优点： （１）能量转换效率高，供能稳定可靠。 （２）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。（３）易维护，可在各种环境下工作。 投影]图4-2电池及其用途 问]面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要？ 讲]看单位质量或单位体积所输出电能的多少，或输出功率大小以及电池储存时间长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多，功率大储存时间长的电池，更适合电池使用者。 板书] 3、原电池的优劣或适合某种需要判断标准： （１）比能量 （２）比功率 （3）电池的储存时间的长短 展示]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 板书]二、一次电池 讲]普通锌锰干电池的简称，在一般手电筒中使用锌锰干电池，是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根碳棒作正极，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl 和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂吸收正极放出的H2，防止产生极化现象，即作去极剂，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。 板书]1、碱性锌锰干电池： 负极（锌筒）：Zn +2OH－—2e—= Zn（OH） 2 ； 正极（石墨）：正极：2MnO 2+2H 2 O+2e－= 2MnOOH+2OH－ 电池的总反应式为：Zn +2MnO 2+2H 2 O= 2MnOOH+ Zn（OH） 2 讲]正极生成的氨被电解质溶液吸收，生成的氢气被二氧化锰氧化成水。干电池的电压1 5 V —1 6 V。在使用中锌皮腐蚀，电压逐渐下降，不能重新充电复原，因而不宜长时间连续使用。这种电池的电量小，在放电过程中容易发生气涨或漏液。而今体积小，性能好的碱性锌—锰干