第二课时 发展中的化学电源教学设计

第二节化学能与电能第二课时三维目标知识技能：在获得原电池概念和组成条件的基础上，能设计出原电池实验，学习实验研究的方法。

过程与方法：在探究设计原电池实验过程中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工。

情感、态度与价值观：有参与化学科技活动的热情，有将原电池知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学有关的社会和生活问题做出合理的判断教学重点：实验探究的基础上认识原电池的组成及应用教学难点：对研究成果以及学习过程和结果的评价与反思教具准备：多媒体课件、投影仪教学过程[新课导入][复习] 请一位同学总结原电池的重要知识点［板书］自我评价和反思师：请同学们从以下方面依据个人的知识总结和习题完成情况，进行自我知识评价：① 对原电池概念、组成、工作原理等知识掌握的程度。

② 在实验探究过程中学会了哪些方法，各种基本技能有没有提高。

③ 在执行学习任务过程中所采取的态度以及与其他同学和老师的合作情况?师：请同学们展示自己制作的原电池，清用图表示。

教师投影学生的设计图多媒体展示各种电池[板书] 二、发展中的化学电源[合作探究]教师投影表格[学生自学]阅读P３７发展中的化学电源干电池部分，填写下表中的空白问题（表一）表二（１）表二（２）表三1. 将化学能转变为电能有几种基本形式（1）化学能→热能→机械能→电能．包括从大型火力发电站到小油机等各种“火力”发电装置．（2）化学能→热能→电能．包括从热电堆到热离子发电装置等各种“热电转换设备”．（3）化学能→电能．即所谓“化学电源”，它是一种把化学能直接转变为低压直流电能的装置，简称电池．2.我国首创以铝-空气-海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功．这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中氧气使铝不断氧化而产生电流．只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍．试推测这种新型电池的负极是______，电极反应是______；正极是______，电极反应是______．答案：1．铝，Al - 3e = Al3+；石墨（Pt）：2H2O + O2+ 4e = 4OH-[课堂小结]本课同学们展示自己制作的原电池，进一步理解原电池工作原理；通过自学熟悉了化学电源的应用和发展；对自己的学习过程和结果进行了反思和评价。

发展中的化学电源教案教案：发展中的化学电源一、教学目标：1.了解化学电源的发展历程及作用；2.了解目前常见的化学电源种类；3.掌握化学电源的原理和构成；4.能够根据实际情况选择合适的化学电源，并了解其使用注意事项；5.培养学生的合作能力和实践操作能力。

二、教学过程：1.导入（10分钟）介绍电池的概念，并与学生进行互动交流。

询问学生有哪些常见的电池，以及它们的特点。

2.知识阐释（30分钟）2.1化学电源的发展历程讲解化学电源的发展历程，从伏塔电池、干电池、碱性电池、锂电池到燃料电池的发展，并结合实例进行具体说明。

2.2化学电源的种类介绍目前常见的化学电源种类，包括镍镉电池、镍氢电池、锌锰电池、锂聚合物电池、锂离子电池、燃料电池等，并让学生进行区分和归纳。

2.3化学电源的原理和构成详细讲解化学电源的原理和构成，包括正负极材料的选择、电解质的作用、电池的工作原理、电池内部的化学反应等。

3.实验操作（40分钟）3.1实验前准备准备不同种类的化学电源，如碱性电池、锂离子电池等，并准备测试仪器（如电流表、电压表等）。

3.2实验流程3.2.1分组合作，每组选取一个化学电源进行测试。

3.2.2连接电路，测量电流和电压。

3.2.3记录测量结果，并进行数据分析和比较。

3.3实验总结学生根据实验结果，总结各种化学电源的特点和优缺点，并进行交流和讨论。

4.拓展延伸（20分钟）4.1探索不同用途的化学电源让学生根据所学知识，探索不同用途的化学电源，如手机电池、电动汽车电池等，并了解其在应用中的工作原理和特点。

4.2组织小组竞赛组织学生分小组进行电池构建比赛，要求学生根据实际情景和需求，选择合适的化学电源，并构建一个能够满足特定要求的电池组。

5.总结归纳（10分钟）总结化学电源的发展历程、种类和原理，并让学生进行知识检测和回答问题。

三、教学评价：1.学生的参与度和实验操作能力；2.学生对化学电源的理解程度和运用能力；3.学生在小组竞赛中的表现。

第2课时发展中的化学电源学习目标1.记住干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。

2．认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。

3．能正确书写简单化学电源的电极反应式。

课前学习1．干电池干电池是一种一次性电池，放电后再充电。

2．充电电池充电电池又称为二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以进行，使电池恢复到放电前的状态。

3．燃料电池(1)原理：利用原电池工作原理将和反应所放出的直接转化为。

(2)与其他电池的区别：反应物由外设装备提供和。

【自主思考】铅蓄电池在充电、放电过程中发生的氧化还原反应是可逆反应吗？课堂探究探究一. 常见化学电源的特点【合作交流】1．一次电池和二次电池是否指分别只能使用一次和两次的电池？2．结合所学知识判断：干电池与充电电池的本质区别，燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别。

【点拨提升】几种电池的特点A．水果电池是方便实用的家用电池B．铅蓄电池是一种常用的二次电池C．氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置D．锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄探究二. 常见化学电源电极反应式的书写【合作交流】氢气被看作是理想的“绿色能源”。

用高压氢气、氧气制作氢氧燃料电池是利用氢能的一种重要方式(装置如图所示)。

请写出氢氧燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的电极反应式。

负极：____________________________________________________________________；正极：____________________________________________________________________。

【点拨提升】1．电极反应方程式的书写方法(1)负极反应式的书写①活泼金属作负极(电极材料本身反应)生成的阳离子与电解质溶液不反应时：M－n e－===M n＋。

若生成的阳离子与电解质溶液反应，应将“金属失电子的反应式”与“阳离子和电解质溶液反应的反应式”叠加写出。

第二节发展中的化学电源五、教学过程归纳小结并板书:［板书设计］:1.干电池负极锌（失电子）发生氧化反应正极碳棒（得电子）发生还原反应2.充电电池负极铅（失电子）发生氧化反应正极氧化铅（得电子）发生还原反应3.燃料电池负极燃料（失电子）发生氧化反应正极氧气（得电子）发生还原反应归纳总结交流：1.干电池负极锌（失电子）发生氧化反应正极碳棒（得电子）发生还原反应2.充电电池负极铅（失电子）发生氧化反应正极氧化铅（得电子）发生还原反应3.燃料电池负极燃料（失电子）发生氧化反应正极氧气（得电子）发生还原反应［布置作业］:分小组制作“化学电源——环境污染——清洁能源”图片展，倡导学生自觉组织在校园内设置废旧电池回收箱，定吋回收废旧电池。

六、学习效果评价设计开放式教学,渊源于科恩（R.C.Cohn） 1969年创建的以题目为中心的“课指导思想和理论依据堂讨论模型”和“开放课堂模型”一人本主义的教学理论模型；同时，还渊源于斯皮罗（Spiro）1992年创建的“随机通达教学”和“情景性教学”一建构主义的教学模式。

这些教学理论模型强调：学习是学习者主动建构的内部心理表征过程，教师的角色是思想的“催化剂”与“助产士”。

教师不应把主要精力局限于所教的内容上，而应注意学习者的心态（即情感与动机）变化。

教育的H标是教师与学生共亨生命历程，共创人生体验；养育积极愉快，适应吋代变化，心理健康的人。

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，使学生体验作为不同角色的工作者，思考问题的不同角度，在不断解决问题的过程屮，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。

二、教学背景分析依据教育部《普通高屮化学课程标准》（实验）和北京市普通高屮新课程化学学科模块学习要求，对本节教材的学习，包括三部分内容：1、举例说明化学能与电能的转化关系及其应用，2、知道电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置，3、通过制作简易原电池的实验，了解原电池的概念和原理。

第二课时发展中的化学电源一、干电池1．锌锰电池2．碱性锌锰电池将锌锰干电池中的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上做了改进。

二、充电电池充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。

1．铅蓄电池2．镍镉电池正极材料为NiO(OH)，负极材料为Cd，电解质为KOH。

3．锂离子电池新一代可充电的绿色电池，低功耗电器的主流电源。

三、燃料电池1．原理利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂反应所放出的化学能直接转化为电能。

2．与其他电池的区别反应物由外设装备提供，如燃料和氧化剂等。

1．正误判断(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 ( )(2)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能 ( )(3)氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化( )(4)太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅( )[答案] (1)×(2)×(3)√(4)×2．下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是 ( )A．碱性锌锰电池B．手机用锂电池C．汽车用铅蓄电池D．玩具用镍氢电池[答案] A3．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[答案] B4．人造卫星常用到的一种高能电池——银锌蓄电池，它在放电时的电极反应为Zn＋2OH－===2Ag＋2OH－，据此判断氧化银是( )－－2e－===ZnO＋H2O Ag2O＋H2O＋2eA．负极，被氧化B．正极，被还原C．负极，被还原D．正极，被氧化[解析] 由电极反应式可知，Ag2O得电子，发生还原反应，做原电池的正极。

[答案] B1.废旧电池中的镉、镍、汞、铅等重金属阳离子会对土壤和水造成污染，因此，要回收处理。

2．二次电池可循环使用，但充、放电次数仍有限制，有一定的使用寿命。

第二章化学反应与能量第二节化学能与电能第2课时发展中的化学电源学习目标(1)加深对原电池工作原理的理解;(2)了解发展中的原电池;(3)能依据原电池原理正确判断电池的正、负极以及书写电极反应方程式。

自主学习1.请写出原电池的构成条件:2.能源分类(1)一次能源:的能源,如太阳能、地热能、流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等。

(2)二次能源:的能源称为二次能源,如电能(水电、火电、核电)、蒸汽等。

课内探究一、原电池原理深化认识【例题】下列各装置能构成原电池(电解质溶液为硫酸铜溶液)的是()[练习1]下列组合中,能形成原电池的有()[练习2]由X、Y两种金属和稀硫酸组成一个原电池,结果发现X表面无气泡而Y的表面有气泡产生。

X与Y分别作什么极?哪个金属性更强?[练习3]用镁、铝作电极构成原电池,分别插入稀硫酸、氢氧化钠溶液中,判断构成原电池的正极、负极。

[练习4]用铜、铝作电极构成原电池,分别插入稀硫酸、浓硝酸溶液中,判断构成原电池的正极、负极,并写出相关电极反应方程式。

二、发展中的化学电源1.干电池常见的化学电池是锌锰电池,写出电极反应方程式:负极(锌):(反应)正极(石墨):2N+2e-2NH3↑+H2↑(反应)2.二次电池(1)铅蓄电池。

负极(Pb):;正极(PbO2):;总反应:。

(2)镍镉碱性蓄电池。

(3)新一代可充电的绿色电池——锂离子电池。

特点:电压高、质量轻、寿命长等。

用途:作电脑、手表、心脏起搏器的电源等。

3.燃料电池(以氢氧燃料电池为例)(1)用酸性电解质时:负极:;正极:;总反应:。

(2)用NaOH等碱性电解质时:负极:;正极:;总反应:。

三、废旧电池的回收利用废旧电池中含有、、、等大量毒性很强的重金属,随处丢弃会对、等环境造成严重的污染,并通过人类的食物链对人体健康造成威胁和危害。

另一方面,废旧电池中的是宝贵的自然资源,如果能回收再利用这些废旧电池,不仅可以减少对我们生存环境的破坏,而且也是对资源的节约。

第2课时发展中的化学电源1.了解电池的分类以及研制新型电池的重要性。

2.了解化学电池的工作原理。

3.了解化学电源可能会引起的环境问题,初步形成客观、正确的能源观。

利用课堂内学习与课堂外调查相结合的方式,让学生在对原电池的技术产品——各种化学电源的原理、应用有一个较为理性的认识之后,了解研制新型电池的重要性。

1.干电池(1)干电池属于①一次电池,放电后不能再充电。

(2)锌锰电池的负极是②锌筒,正极是③石墨棒,电解质溶液是④MnO2糊、NH4Cl糊。

(3)将锌锰电池中的电解质⑤NH4Cl糊换成湿的⑥KOH就变成了碱性锌锰电池。

2.充电电池(1)充电电池又称二次电池,放电时进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前状态。

(2)填空电池类型负极正极电解质铅蓄电池⑦Pb ⑧PbO2⑨H2SO4镍镉电池⑩Cd NiO(OH) KOH锂离子电Li - -池3.燃料电池(1)燃料电池是一种高效、环保的发电装置,产物对环境的污染较小。

以H2为燃料时,产物为H2O,以CH4为燃料时,产物是CO2和H2O。

(2)燃料电池的反应物不是储存在电池内部,而是由外设装置提供燃料和氧化剂分别在两个电极上反应,将化学能转化为电能。

(3)氢氧燃料电池中,负极通入的是氢气,正极通入的是氧气,电解质是硫酸或氢氧化钾,该电池的总反应式为2H2+O22H2O。

1.干电池工作时,正、负极发生的反应分别为2N+2e-2NH3+H2↑、Zn-2e-Zn2+。

从发生的反应来看,MnO2并没有参与其中,干电池中为什么要加入MnO2呢?【答案】干电池工作时,锌和氯化铵发生变化,产生氢气,附着在正极碳棒上面。

由于氢的电阻很大,会使路端电压降低(这种现象称作“极化”)。

在干电池中加入二氧化锰可作为“去极化剂”,将产生的H2氧化:2MnO2+H2Mn2O3+H2O,从而避免极化现象的发生。

所以干电池放电时负极发生的反应可写成总反应:2MnO2+2N+2e-2NH3+Mn2O3+H2O,电池总反应为Zn+2MnO2+2N Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O。

第2课时发展中的化学电源1．锌锰干电池(1)结构：锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质。

(2)原理：锌锰电池是一次性电池，放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。

负极发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH＋4＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。

(3)缺陷：锌锰干电池电量小，而且在放电过程中容易发生气涨或漏液，会导致电器设备的腐蚀。

改进措施：①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池；②将电池内的电解质NH4Cl 换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。

2．充电电池(1)充电电池又称二次电池。

充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时期内循环进行。

充电电池中能量的转化关系是化学能放电电能。

充电(2)常见的充电电池①铅蓄电池常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。

负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。

②镍镉电池以Cd为负极，NiO(OH)为正极，以KOH为电解质，寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收，会严重污染环境。

③碱金属中的Li是最轻的金属，活动性极强，是制造电池的理想物质。

锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。

3．燃料电池(1)燃料电池是通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。

(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。

与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。

(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O(氧化反应)；正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(还原反应)；总反应：2H2＋O2===2H2O。

高中学化学（必修2）教学案学案主人主人班级学案序号：【探究课题】2-2 化学能与电能【教学内容】发展中的化学电源（教材P42~44）【教学目标】1、认识几种常见的化学电源。

2、能够正确书写化学电源的电极反应式。

3、认识研制新型电池的重要性。

【教学重点】干电池、充电电池和燃料电池【温故知新】1、【新课导入】据湖南大学新闻网消息：伦敦时间2015年4月6日，国际顶级学术刊物《Nature》在线发表了鲁兵安等作为第一作者的论文《快速充放电铝离子电池》。

这标志着我校在《Nature》发文实现零的突破。

鲁兵安副教授等人用石墨作为正极材料，并用一种相当于盐溶液的离子液体作为电解液，从而解决了铝电池研究在材料上的瓶颈问题。

实验发现：用三维石墨作为电池正极材料，能够极大的缩短电池的充电时间。

过去在iphone等使用锂电池的手机上需要1个小时才能完成的充电量，在该铝电池上1分钟即可完成。

今后，铝电池充电1小时，手机使用3、4天不再是假想。

同时，铝电池寿命更长。

实验证明，铝电池循环7500次后，容量几乎没有衰减。

而普通锂电池的循环寿命一般为300次。

当今的电池工业已能制造出各种各样的实用电池。

实用电池一般具有的特点是：能产生稳定而具有较高电压的电流，安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生较小的影响。

下面我们来简单介绍几种发展中的化学电源（chemical power source）。

【知识清单】一、一次电池1、锌锰干电池（1）结构构造：锌锰电池俗称干电池，它以Zn为负极，MnO2为正极，电解质为NH4Cl（显酸性）。

构造如图所示：（2）工作原理：负极反应：Zn - 2e- = Zn2+正极反应：2MnO2 + 2e- + 2NH4+ = Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O电池反应：Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2 + Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O或者负极反应：Zn－2e- + 2NH4Cl = Zn(NH3) Cl2 + 2H+正极反应：2MnO2 + 2H2O + 2e- = 2MnO(OH) + 2OH-电池反应：Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl = 2MnO(OH) + Zn(NH3) Cl2（3）存在缺陷：锌锰电池电量小，在使用过程中锌外壳会逐渐溶解而变薄，并且容易发生气胀，最后内部糊状的电解质会泄露出来，使电器腐蚀。