學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精課題4.2化學電源課型新授課主備人授課人授課班級授課時間2017。教學目標知識與技能：1、一次電池與二次電池的區別2、一次電池、二次電池電極反應的3、書寫理解燃料電池的反應原理過程與方法通過查閱資料等途徑了解常見化學電源的種類及工作原理，認識化學能轉化為電能在生產生活中的實際意義。掌握三類電池的基本構造、工作原理、性能和適用范圍。情感態度與價值觀通過化學能與電能相互轉化關系的學習，使學生從能量的角度比較深刻地了解化學科學對人類的貢獻，體會能量守恒的意義。在探究三種電池的基礎上，學會利用能源與創造新能源的思路和方法，提高環保意識和節能意識.教學重點一次電池、二次電池和燃料電池的反應原理、性能及其應用教學難點化學電池的反應原理教學過程【學與問】在日常生活中,你用過那些電池？你知道電池的其它應用嗎?【投影】【交流結果】干電池、蓄電池、紐扣電池、燃料電池，電池可用于照明、電動車動力、手機電源、手表電源等。【板書】第二節化學電源【提問】什么是化學電池？【回答】化學電池是將化學能轉化為電能的裝置。【講解】化學電源的分類：一次電池、二次電池和燃料電池等.一次電池的活性物質消耗到一定程度就不能再用了，如普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池；二次電池又稱充電電池或蓄電池,放電后再充電可以使活性物質再生，這類電池可多次重復使用.【板書】一、化學電源1、化學電源的分類：一次電池、二次電池和燃料電池等。【交流】電池與其他能源相比，其優點有那些？【講解】能量轉化率高、供能穩定、可以制成各種大小和形狀、不同容量和電壓的電池或電池組，使用方便，易于維護，并可在各種環境下工作。【板書】2、化學電源的優點：(１）能量轉換效率高，供能穩定可靠。（２)可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組,使用方便。（３）易維護,可在各種環境下工作。【投影】圖4-2電池及其用途【提問】面對許多原電池，我們怎樣判斷其優劣或適合某種需要？【講解】看單位質量或單位體積所輸出電能的多少，或輸出功率大小以及電池儲存時間長短。除特殊情況外，質量輕、體積小而輸出電能多，功率大儲存時間長的電池,更適合電池使用者.【板書］】3、原電池的優劣或適合某種需要判斷標準：（１)比能量(２）比功率(3）電池的儲存時間的長短【展示】幾種一次電池：普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池、銀鋅電池、鋰電池等【板書】二、一次電池【講解】普通鋅錳干電池的簡稱，在一般手電筒中使用鋅錳干電池，是用鋅皮制成的鋅筒作負極兼做容器，中央插一根碳棒作正極,碳棒頂端加一銅帽.在石墨碳棒周圍填滿二氧化錳和炭黑的混合物,并用離子可以通過的長纖維紙包裹作隔膜，隔膜外是用氯化鋅、氯化銨和淀粉等調成糊狀作電解質溶液；電池頂端用蠟和火漆封口.在石墨周圍填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作電解質，還填有MnO2作去極化劑吸收正極放出的H2，防止產生極化現象，即作去極劑，淀粉糊的作用是提高陰、陽離子在兩個電極的遷移速率.【板書】1、堿性鋅錳干電池:負極（鋅筒）：Zn+2OH－-2e—=Zn(OH）2；正極（石墨）：正極：2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－電池的總反應式為:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2【講解】正極生成的氨被電解質溶液吸收,生成的氫氣被二氧化錳氧化成水。干電池的電壓15V—16V。在使用中鋅皮腐蝕，電壓逐漸下降，不能重新充電復原，因而不宜長時間連續使用。這種電池的電量小，在放電過程中容易發生氣漲或漏液。而今體積小，性能好的堿性鋅-錳干電池是電解液由原來的中性變為離子導電性能更好的堿性，負極也由鋅片改為鋅粉，反應面積成倍增加,使放電電流大加幅度提高.堿性干電池的容量和放電時間比普通干電池增加幾倍。【講解】根據投影講解結構。優點：比普通鋅錳干電池好，比能量和儲存時間有所提高，使用于大電流和連續放電,是民用電池更新換代產品.【閱讀】資料卡片—--銀鋅電池.【講解】銀鋅電池是一種高能電池，它質量輕、體積小，是人造衛星、宇宙火箭、空間電視轉播站等的電源。目前，有一種類似干電池的充電電池，它實際是一種銀鋅蓄電池，電解液為KOH溶液。 常見的鈕扣電池也是銀鋅電池，它用不銹鋼制成一個由正極殼和負極蓋組成的小圓盒，盒內靠正極盒一端充由Ag2O和少量石墨組成的正極活性材料,負極蓋一端填充鋅汞合金作負極活性材料，電解質溶液為KOH濃溶液，溶液兩邊用羧甲基纖維素作隔膜,將電極與電解質溶液隔開。一粒鈕扣電池的電壓達159V,安裝在電子表里可使用兩年之久。【板書】2、銀鋅電池：負極：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH—銀鋅電池充電和放電的總化學方程式為：Zn+Ag2O2Ag+ZnO【閱讀】資料卡片—鋰電池.【講解】鋰電池是金屬鋰作負極，石墨作正極，無機溶劑亞硫酰氯SO2Cl2在炭極上發生還原反應。電解液是由四氯鋁化鋰LiAlCl4溶解于亞硫酰氯中組成。它的總反應是鋰與亞硫酰氯發生反應，生成氯化鋰、亞硫酸鋰和硫。【板書】3、鋰電池8Li＋3SO2Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S【講解】鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質量的其它金屬作負極相比較，能在較小的體積和質量下能放出較多的電能，放電時電壓十分穩定，貯存時間長，能在2163—3441K溫度范圍內工作，使用壽命大大延長。鋰電池是一種高能電池，它具有質量輕、電壓高、工作效率高和貯存壽命長的優點，因而已用于電腦、照相機、手表、心臟起博器上，以及作為火箭、導彈等的動力資源.【板書】三、二次電池【投影】鉛蓄電池【講解】鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠和透明塑料制成長方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2,負極是海棉狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中，且兩極間用橡膠或微孔塑料隔開。【分析】放電時起原電池的作用。【板書]】1、鉛蓄電池負極：Pb—2e-+SO42－=PbSO4正極:PbO2+2e—+4H++SO42—=PbSO4+2H2O蓄電池充電和放電的總化學方程式為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O【講解】當放電進行到硫酸的濃度降低，溶液的密度達到1.18g/cm3時應停止使用，需充電，充電時起電解池的作用。【投影】資料：隨著人們生活水平的提高和現代化通信業的發展,人們使用電池的機會愈來愈多,手機、尋呼機、隨身聽、袖珍收音機等都需要大量的二次電池作電源.可重復充電使用的二次電池市場主要包括鎳鎘、鎳氫、鋰離子和鋁箔包裝的鋰高分子電池等4種。【板書】四、燃料電池【講解】燃料電池是將燃料化學能直接轉化為電能的裝置。與一般電池不同的是，其所需的化學燃料并不儲存了電池內部,而是從外部供應，便于燃料的補充，從而電池可以長時間甚至不間斷地工作.另一方面，燃料電池除了電池本身之外，還需要燃料和氧化劑供應等配套部件與電池堆一起構成一個完整的燃料電池系統。

按電解質劃分，燃料電池大致上可分為五類：堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC)、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC)和質子交換膜燃料電池(PEMFC).【投影】氫氧燃料電池.【板書】1、燃料電池（堿性）電極反應:負極：2H2+4OH-—2e-=4H2O正極：O2+2H2O+2e—=4OH-電池的總反應為：2H2+O2=2H2O【講解】該電池的特點是能量轉化率高,可達70%以上，且其燃燒的產物為水，因此不污染環境。【講解】燃料電池應用前景：燃料電池由于具有能量轉換效率高、對環境污染小等優點而受到世界各國的普遍重視.燃料電池是唯一同時兼備無污染、高效率、適用廣、無噪聲和具有連續工作和積木化的動力裝置。預期燃料電池會在國防和民用的電力、汽車、通信等多領域發揮重要作用.廢舊電池中含有汞、鉛、鎘、鎳等重金屬及酸、堿等電解質溶液，對人體及生態環境有不同程度的危害。如當成資源,加以回收利用，即可減少對環境污染，又可節約能源。2、甲烷和氧氣燃料電池（電解質溶液是氫氧化鉀溶液)（1）氧化還原反應的化學方程式:CH4+2O2=CO2+2H2O。在強堿性條件下修正為:CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O；CH4+2O2+2OH-=CO+3H2O(2）電極反應式及其意義①正極（惰性材料）:2O2+4H2O+8e-=8OH-②負極（惰性材料）：CH4–8e-+10OH-=CO32—+7H2O意義：在標準狀況下，正極每消耗4。48升氧氣，負極同時消耗2.24升甲烷.強調八點：①書寫電極反應式要注意酸堿性環境對產物存在形式的影響。②在酸性環境中,氫元素的存在形式有：H+

、H2O、H2三種形式,不會出現OH—形式.③在堿性環境中，氫元素的存在形式為：OH—、H2O、H2三種形式，不會出現H+形式.④在酸性環境中，氧元素的存在形式有：H2O一種形式，不會出現OH-、O2—兩種形式.⑤在堿性環境中，氧元素的存在形式為：OH-、H2O兩種形式，不會出現O2-形式。⑥檢驗電極反應式的三個標準：正負極得失電子數相等，原子個數守恒，微粒存在形式符合酸堿環境.⑦在正負極得失電子數相同的情況下，兩個電極反應式疊加，會得到總反應式.⑧用總反應式減去任何一個電極反應式會得到另一個電極反應式。【隨堂練習】1、鋰電池是新一代的高能電池,它以質輕、高能而受到普遍重視．目前已經研制成功了多種鋰電池．某種鋰電池的總反應可表示為：Li＋MnO2＝LiMnO2．若該電池提供5庫侖(C）電量(其他損耗忽略不計)，則消耗的正極材料的質量約為(相對分子質量和相對原子質量Li：7，MnO2：87，電子電量取1。60×10－19CA．3。5×103gB．7×10C．4.52×10—3gD．4.52×102、1958年世界上第一個心臟起搏器在瑞典植入人體成功，使用壽命長達10年之久．這種能源起搏器中安裝了壽命最長、可靠性最高的鋰—碳電池．這種電池容量大，電壓穩定，能在－56。7～71。1℃溫度范圍內正常工作,現已在火箭、移動電話、筆記本電腦中廣泛使用．它采用鋰和石墨作電極,四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯中（SOCl2)組成電解質溶液．電池總反應為：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S．（1）此電池中________作負極，電極反應為________，________作正極．（2)該電池用于心臟起搏器時，在生理上的作用是_______.答案：1、C2、(1）鋰，Li-e-=Li+,石墨.(2）起搏器遵循天然心臟的工作原理通過向心臟發送電脈沖以控制心臟的跳動。3、新型燃料電池：該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。寫出電極反應式:答案：負極：CH4+10OH——8e－=CO32－+7H2O正極：2O2+4H2O+8e－=8OH－電池的總反應式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O板書設計第二節化學電源一、化學電源1、化學電源的分類：一次電池、二次電池和燃料電池等.2、化學電源的優點：(１)能量轉換效率高,供能穩定可靠。（２）可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。（３）易維護，可在各種環境下工作.3、原電池的優劣或適合某種需要判斷標準：（１）比能量（２）比功率（3)電池的儲存時間的長短二、一次電池1、堿性鋅錳干電池:負極（鋅筒）：Zn+2OH－—2e—=Zn（OH）2;正極（石墨)：正極：2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－電池的總反應式為：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH）22、銀鋅電池：負極：Zn+2OH--2e—=ZnO+H2O正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH—銀鋅電池充電和放電的總化學方程式為：Zn+Ag2O2Ag+ZnO3、鋰電池：8Li＋3SO2Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S三、二次電池1、鉛蓄電池負極：Pb—2e-+SO42－=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O蓄電池充電和放電的總化學方程式為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O四、燃料電池1、燃料電池（堿性）負極：2H2+4OH—-2e—=4H2O正極：O2+2H2O+2e-=4OH—電池的總反應為：2H2+O2=2H2O教學反思課后習題【鞏固練習】1．據報道，鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，因為鋅電池容量大,而且沒有鉛污染。其電池反應為：2Zn+O2＝2ZnO。原料為鋅粒、電解液和空氣.下列敘述正確的是A．鋅為正極,空氣進入負極反應B．負極反應為Zn－2e－＝Zn2＋C．正極發生氧化反應 D．電解液肯定不是強酸在此電池放電時正極（碳棒）上發生反應的物質是A．Zn B．碳 C．MnO2和NH4+ D．Zn和NH33．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因此得到廣泛應用。鋅錳電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為：Zn（s）+2MnO2（s）+2H2O（l）＝Zn（OH)2（s）+2Mn2OOH（s)。下列說法錯誤的是A．電池負極的電極反應式為Zn－2e－+2OH－＝Zn(OH）2B．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極C．電池工作時，鋅失去電子D．外電路中每通過0.2mol電子,鋅的質量理論上減小64．微型鋰碘電池可用做植入某些心臟病人體內的心臟起搏器所用的電源.這種電池中的電解質是固體電解質LiI，其中的導電離子是I－。下列有關說法正確的是A．正極反應：2Li－2e－＝2Li＋ B．負極反應：I2＋2e－＝2I－C．總反應是：2Li＋I2＝2LiI D．金屬鋰作正極5．在鉛蓄電池充、放電的過程中，發生還原反應的電極是A．充電時的陰極和放電時的正極B．充電時的陽極和放電時的正極C．充電時的陽極和放電時的負極 D．充電時的陰極和放電時的負極6．鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質溶液為H2SO4,工作時的反應為Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋２H2O，下列結論正確的是（）A．Pb為正極被氧化 B．電解質溶液的pH不斷減小C．只向PbO2處移動 D．電解質溶液pH不斷增大7．鋅、溴蓄電池的充、放電的電池總反應為Zn2＋＋2Br－Zn＋Br2。下列各反應①Zn－2e－＝Zn2＋

②Br2＋2e－＝2Br－

③2Br－－2e－＝Br2

④Zn2＋＋2e－＝Zn,其中充電時的陽極和放電時負極的反應分別是A．①②

B．③②

C．④②

D．③①8．某可充電的鋰離子電池以LiMn2O4為正極，嵌入鋰的碳材料為負極，含Li+導電固體為電解質。放電時的電池反應為：Li++LiMn2O4=Li2Mn2O4.下列說法正確的是A．放電時,LiMn2O4發生氧化反應B．放電時,正極的反應式為：Li+LiMn2O4+e—=Li2Mn2O4C．充電時，LiMn2O4發生氧化反應D．充電時,陽極的反應為:Li+e-=Li9．A．此電池能發生藍色火焰B．H2為正極,O2為負極C．工作時,電解質溶液的pH不斷減小D．10．科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機物轉化為氫氣，氫氣進入以磷酸為電解質的燃料電池發電。電池負極反應為A．H2＋2OH－＝2H2O＋2e－ B．O2＋4H＋＋4e－＝2H2OC．H2＝2H＋＋2e－ D．O2＋2H2O＋4e－＝4OH－11．一種燃料電池中發生的化學反應為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負極發生的反應是A．CH3OH（g）+O2(g)=H2O(1）+CO2(g）+2H+(aq）+2e－B．O2(g）+4H+（aq)+4e－=2H2O(1)BAH2O2C．CH3OH（g）+H2O(1）=CO2(g）+6H+（aq)+6e－D．O2(g）+2HBAH2O212．宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型化學電池,其構造如圖所示，A、B是多孔性炭制成的兩個電極，通入的氣體由孔隙中逸出,并在電極表面放電。（1)若電解質溶液為KOH溶液，則正極是,正極發生的反應為；負極是，負極發生的反應為;一段時間后，溶液的pH（填“變大”“變小”或“不變”）。（2）若電解質溶液為H2SO4溶液，則正極發生的反應為；負極發生的反應為；一段時間后，溶液的pH（填“變大”“變小”或“不變")。（3)若把H2改為CH4，KOH溶液為電解液，則正極發生的反應為;負極發生的反應.13．科學家預言，燃料電池將是21世紀獲得電力的重要途徑,美國已計劃將甲醇燃料電池用于軍事目的。一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣。回答下列問題:（1)這種電極放電時發生的化學反應方程式________________________________.（2）此電池的正極發生的電極反應式是；負極發生的電極反應式是.（3）電解液中的離子向極移動；向外電路釋放電子的電極是。（4)比起直接燃燒燃料產生電力，使用燃料電池有許多優點，其中主要有兩點：首先是燃料電池的能量轉化效率高，其次是。【能力提升】14．北京奧運會“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亞特蘭大奧運會火炬燃料是丙烯（C3H6）。(1）丙烷脫氫可得丙烯。已知：C3H8（g）→CH4（g）+HC≡CH（g)+H2(g)ΔH1=156.6kJ·mol-1CH3CH=CH2(g)→CH4(g）+HC≡CH(g)ΔH2=32.4kJ·mol-1則相同條件下，反應C3H8（g)→CH3CH=CH2（g）+H2(g)的ΔH=_____kJ·mol-1（2）以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O2和CO2，負極通入丙烷,電解質是熔融碳