高中化学选修四：专题一化学电源

高中化学苏教版选修四《化学电源》教学设计一、教学背景分析1、教材分析《化学电源》是高中化学教材苏教版选修四《化学反应原理》专题1《化学反应与能量变化》中第二单元“化学能与电能的转化”内容。

该单元内容依次包括“原电池的工作原理”、“化学电源”、“电解池的工作原理及应用”。

“化学电源”是在学习了原电池的工作原理之后，是对原电池工作原理的具体应用。

本内容的课标要求是“了解常见的化学电源的种类及工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用”。

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；通过纯电动汽车中电源的发展史认识电池由一次电池、二次电池到连续电池的发展历程。

通过对碱性锌锰干电池、铅酸蓄蓄电池和燃料电池的深入学习进一步理解原电池的原理并书写复杂的电极反应式；在感受化学电源的发展给人带来方便的同时认识电池对环境造成的污染，增强环保意识。

2、学情分析教学对象是高二选考化学的学生，该阶段的学生已经在必修教材《化学2》学习中掌握了原电池的概念、原理、构成条件；在《化学2》拓展视野中也介绍了常见的化学电源、燃料电池的组成和反应原理。

本单元前两节的学习中，感受了从伏打电池到盐桥原电池的改进过程。

这些都为学生学习本节课内容提供了一定的知识理论基础、学习方法和探究思路。

同时该阶段的学生具有一定的归纳整合能力；同时学生在生活中积累了一定的使用化学电源的经验，并比较喜欢学以致用和科技发展历史及前沿知识，对本节课内容学习积极性较高。

二、教学目标1.知识与技能：a)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。

b)深入理解电化学原理及正确书写电极反应式2.过程与方法：通过问题探究、思考辅助以动画、讨论、归纳等手段，夯实电化学基础，并培养学生分类、对比、归纳与演绎、表达及分析能力，增强实际解决问题的能力及创新精神。

3.情感态度价值观：以电动汽车中使用的化学电源为主线，通过认识化学电源发展史及在人类生产、生活中的重要地位，体验科学家改进化学电源的历程；了解环境保护在生产生活中的重要作用，注重理论联系实际、获取信息及处理应用的能力。

化学电源___________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ _______1.了解化学电源的分类。

2.熟悉几种常见化学电源的组成及工作原理，会熟练书写电极反应式。

3.了解化学电源的广泛应用及废旧电池对环境的危害及处理方法。

一、化学电池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，使用时将两极用导线接通，就有电流产生，因而获得电能。

3.化学电池与其他能源优点：化学电池的优点是：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。

（2）电池优劣的主要标准是(1)比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位“(W·h)/kg”或“(W·h)/L”。

(2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位“W/kg”或“W/L”。

(3)电池可储存时间的长短。

二、常见的化学电池1．一次电池(1)碱性锌锰电池：①组成：正极：MnO2；负极：Zn；电解质：KOH。

②工作原理：负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；正极反应：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－。

总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。

(2)银锌电池①组成：负极：Zn，正极：_Ag2O，电解质：KOH。

②工作原理：负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；正极反应：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－。

电池反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

化学电源高考频度：★★★★☆难易程度：★★★☆☆科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。

质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。

下列说法不正确的是A．电极a为电池的负极B．电极b上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．电路中每流过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2SD．每17 g H2S参加反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区【参考答案】C一次电池：发生氧化还原反应的物质消耗到肯定程度，就不能再运用的电池，如一般锌锰干电池、锌银电池、锂电池等。

二次电池：放电后可以再充电使活性物质再生，可以多次重复运用的电池，如铅蓄电池、氢镍电池等。

燃料电池：能连续将燃料和氧化剂的化学能干脆转化为电能的化学电池，如氢氧燃料电池、甲醇燃料电池等。

燃料电池电极反应书写的留意事项（1）燃料电池的负极是可燃性气体，失去电子发生氧化反应；正极多为氧气或空气，得到电子发生还原反应，可依据电荷守恒来配平。

（2）燃料电池的电极不参加反应，有很强的催化活性，起导电作用。

（3）燃料电池的电极反应中，酸性溶液中不能生成OH−，碱性溶液中不能生成H+；水溶液中不能生成O2−，而熔融电解质中O2被还原为O2−。

（4）正负两极的电极反应在得失电子守恒的前提下，相加后的电池反应必定是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应。

1．对于化学电源的叙述正确的是A．化学电源比火力发电对化学能的利用率高B．化学电源所供应的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C．化学电源均是平安、无污染的D．化学电源即为充电电池2．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。

关于该电池的叙述正确的是A．该电池能够在高温下工作B．电池的负极反应式为：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移D．在电池反应中，每消耗1 mol 氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.4/6 L 3．我国科学家研发出一种新型的锂离子电池，放电时有关离子转化关系如下图所示，下列说法正确的是A．Li＋透过膜除允许 Li＋通过外，还允许H2O分子通过B．放电时，进入贮罐的液体发生反应：＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2C．充电时，钛电极与外电源的负极相连D．充电时，电池内部发生的总反应为 Li＋Fe3＋=== Li＋＋Fe2＋4．酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其四周是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。