資源簡介

(共22張PPT)
第二課時 化學(xué)電源
專題六 化學(xué)反應(yīng)與能量變化
第三單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.會設(shè)計簡單的原電池
2.知道干電池、充電電池、燃料電池等化學(xué)
電源的特點
3.能正確書寫簡單化學(xué)電源的電極反應(yīng)式
溫故知新
原電池工作原理
負極：Zn-2e- = Zn2+
正極：2H+ + 2e- = H2↑
總：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
反應(yīng)過程中實現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
設(shè)計原電池
Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu
負極：Fe-2e- = Fe2+
正極：Cu2+ + 2e- = Cu
總：Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
反應(yīng)過程中實現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
燃料電池
鉛蓄電池
人們根據(jù)原電池反應(yīng)的原理，設(shè)計了很多種類的電池來實現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
銀鋅扣電池
干電池
鋰離子電池
鋰電池
鎳鎘電池
太陽能電池
上述能夠較長時間穩(wěn)定持續(xù)供電的被稱為化學(xué)電源，可分為一次電池、二次電池和燃料電池。
化學(xué)電源的能量轉(zhuǎn)化率比燃料燃燒高的多。
一次電池，放電之后不能復(fù)原，
二次電池，充電后能繼續(xù)使用
一、最初的電池
伏打電池
銅片
鋅片
浸有稀硫酸
的紙板
最初的電池容易漏液，體積大，使用不方便。
可以減小體積，并將電解質(zhì)溶液換成固體
或糊狀，方便攜帶。
伏打電池的缺點是什么？如何改進？
負極：Zn－2e－ + 2NH4+ = [Zn(NH3)2]2+ + 2H＋
正極：2MnO2 + 2H+ + 2e － =2MnO(OH)
1、結(jié)構(gòu)：鋅筒為 極，石墨棒為 極，在石墨棒周圍填充糊狀的MnO2和NH4Cl作 。
負
正
電解質(zhì)
2、原理
鋅錳干電池
二、干電池
總反應(yīng)為： Zn+2MnO2+2NH4Cl==Zn(NH3)2Cl2 + 2MnO(OH)
鋅錳干電池電量小，使用一段時間后電池會鼓脹，漏液。
改進：①在外殼套上防腐金屬或塑料筒制成防腐漏電池；②把氯化銨換成了堿性的物質(zhì)。
把電池制成可充電循環(huán)使用的電池。
干電池有什么不足？如何改進？
二次電池
二、二次電池（又稱為可充電電池）
1.鉛蓄電池
常作汽車電瓶，電壓穩(wěn)定，使用方便安全。負
極材料是 ，正極材料是 ，電解質(zhì)溶液是
。
Pb
PbO2
硫酸溶液
放電過程 負極：
正極：
負極：Pb+SO4 2--2e-=PbSO4
PbO2
硫酸溶液
電解質(zhì)：
正極：PbO2+SO42-+4H++2e- =PbSO4+ 2H2O
Pb
3.鋰離子電池
是新一代可充電的綠色電池，堿金屬中的Li是最輕的金屬，活動性極強，是制造電池的理想物質(zhì)，現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝像機等低功耗電器的主流。
特點：供電穩(wěn)定、可反復(fù)充放電、使用壽命長、便攜、無污染等
2.鎳氫電池
以 為負極， 為正極，以 為電解質(zhì)，壽命比鉛蓄電池 ，
MH
NiO(OH)
KOH
長
（1）氫氧燃料電池
負極：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
總反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O
1、原理：燃料(H2)與氧化劑(O2)分別在兩個電極上發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。
思考：若將電解質(zhì)溶液換為稀硫酸，則電極反應(yīng)式如何書寫？
四、燃料電池
（1）氫氧燃料電池
以KOH(aq)為電解質(zhì)溶液 以稀硫酸為電解質(zhì)溶液
總反應(yīng) 2H2＋O2===2H2O
正極 O2＋2H2O＋4e－=4OH－
負極 2H2＋4OH－－4e－=4H2O
2H2＋O2===2H2O
2H2－4e－===4H+
O2＋4H+＋4e－===2H2O
（2）甲醇燃料電池
總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2＋4OH_===2CO32-＋6H2O
CO2＋2OH_=CO32-＋H2O
酸性：
堿性：
思考：兩種情況電極反應(yīng)式如何書寫？
堿性條件
化學(xué)方程式：2CH3OH + 3O2 + 4OH-= 2CO32- + 6H2O
正極：O2 + 4e-+ 2H20 = 4OH-
負極：CH3OH - 6e- + 8OH- =CO32- + 6H2O
酸性條件
化學(xué)方程式：2CH3OH +3O2=2CO2+4H2O
正極：O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O
負極：CH3OH - 6e- + H2O = 6H+ + CO2
（1）鎳氫電池
NiO(OH)+MH NiO+M+H2O
---- 二次電池
五、隨著科技的發(fā)展，越來越多的新型電池面世。
電極反應(yīng)式的書寫及判斷
書寫電極反應(yīng)式的原則
電極反應(yīng)式遵循質(zhì)量守恒
得失電子守恒
電荷守恒
遵循離子方程式的書寫規(guī)則
兩電極反應(yīng)式相加得電池總化學(xué)(或離子)方程式
課堂小結(jié)
課堂小結(jié)
課堂訓(xùn)練
1．鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4溶液，電池放電時的反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列對電池放電時的分析正確的是(　　)
A．Pb為正極被氧化
B．電子從PbO2流向外電路
C．SO42-向PbO2處移動
D．電解質(zhì)溶液pH不斷增大
D
2．(雙選)如圖是甲醇(CH3OH)燃料電池的化學(xué)原理示意圖，下列判斷不正確的是(　　)
A．電極A為電池負極
B．電極B表面上發(fā)生氧化反應(yīng)
C．工作一段時間溶液pH保持不變
D．燃料電池工作時不會出現(xiàn)火焰
BC
3．研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時加入水即可放電。總反應(yīng)為2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。
(1)該電池的負極是鋰，負極反應(yīng)式是 。
(2)正極現(xiàn)象是 。
(3)放電時OH－向 (填“正極”或“負極”)移動。中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
化學(xué)電源的教學(xué)設(shè)計
課題 化學(xué)電源 單元 第3單元 學(xué)科 化學(xué) 年級 高一
學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.會設(shè)計簡單的原電池2.知道干電池、充電電池、燃料電池等化學(xué)電源的特點3.能正確書寫簡單化學(xué)電源的電極反應(yīng)式
重點 1.常見化學(xué)電池、新型燃料電池的組成和應(yīng)用2.新型燃料電池的組成和工作原理
難點 1.新型燃料電池的組成和工作原理2.電極反應(yīng)式的書寫
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖
導(dǎo)入新課 1.復(fù)習(xí)：銅鋅原電池2設(shè)計原電池：(1)以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu為例1.依據(jù)已知一個氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化)，氧化劑(電解質(zhì)溶液中的陽離子)在正極上被還原。2.設(shè)計思路(1)定：確定一個能夠自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)。 (2)拆：將氧化還原反應(yīng)拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個半反應(yīng)，分別作為負極和正極的電極反應(yīng)。 負極電極反應(yīng)：還原劑－ne－=氧化產(chǎn)物； 正極電極反應(yīng)：氧化劑＋ne－=還原產(chǎn)物。 (3)找：根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的還原劑和氧化劑確定原電池的負極和電解質(zhì)溶液，正極一般選擇比負極穩(wěn)定的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。 (4)畫：連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖。 學(xué)生板演寫電極方程式 復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容使學(xué)生會分析物質(zhì)化學(xué)變化中的能量變化與物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
講授新課 最初的電池最初的電池容易漏液，體積大，使用不方便。可以減小體積，并將電解質(zhì)溶液換成固體或糊狀，方便攜帶。二、常見的化學(xué)電源1.鋅錳干電池（一次電池）(1)結(jié)構(gòu)：鋅錳干電池是以鋅筒為負極，石墨棒為正極，在石墨棒周圍填充糊狀的MnO2和NH4Cl作電解質(zhì)。(2)原理：鋅錳電池是一次性電池，放電之后不能充電，內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的。(3)電極反應(yīng)負極：Zn-2e－=Zn2+，正極：2MnO2＋2NH4+＋2e－=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O總反應(yīng)：Zn+2MnO2＋2NH4+= Zn2+ +Mn2O3＋2NH3↑＋H2O缺陷與改進措施：鋅錳干電池電量小，而且在放電過程中容易發(fā)生氣脹或漏液，會導(dǎo)致電器設(shè)備的腐蝕。改進措施：①在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成防漏電池；②將電池內(nèi)的電解質(zhì)NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上進行改進，制成堿性鋅錳電池。2.充電電池(1)充電電池又稱二次電池。其能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是化學(xué)能 電能。(2)常見的充電電池①鉛蓄電池Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O常作汽車電瓶，電壓穩(wěn)定，使用方便安全。負極材料是Pb，正極材料是PbO2，電解質(zhì)溶液是硫酸溶液。②鎳鎘電池：以Cd為負極，NiO(OH)為正極，以KOH為電解質(zhì)，壽命比鉛蓄電池長，但鎘是致癌物質(zhì)，廢棄的鎳鎘電池如不回收，會嚴(yán)重污染環(huán)境。③鋰電池：堿金屬中的Li是最輕的金屬，活動性極強，是制造電池的理想物質(zhì)。鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。3.燃料電池(1)燃料電池是利用燃料和氧化劑之間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。三、電池中電極反應(yīng)式的書寫1.充電電池電極反應(yīng)式的書寫方法 (1)先標(biāo)出原電池總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，指出參與負極和正極反應(yīng)的物質(zhì)。(2)寫出一個比較容易書寫的電極反應(yīng)式(書寫時一定要注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存)。(3)在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去寫出的電極反應(yīng)式即得另一電極反應(yīng)式。2.燃料電池電極反應(yīng)式的書寫方法 (1)寫出電池總反應(yīng)式。燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加合后的反應(yīng)。甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為NaOH溶液)的總反應(yīng)為CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O。(2)寫出電池的正極反應(yīng)式。根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)有所不同，其實，我們只要熟記以下兩種情況：①堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下的電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。②酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下的電極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O。(3)寫出負極反應(yīng)式：負極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－正極反應(yīng)式。 了解研制新型電池的重要性找出電池的正負極，并說明發(fā)生的反應(yīng)練習(xí)書寫電極方程式 和實際生活相聯(lián)系幫助其理解原電池的原理使其能正確書寫簡單化學(xué)電源的電極反應(yīng)式
課堂小結(jié)
板書 一次電池鋅錳干電池二次電池1.鉛蓄電池2.鎳氫電池3.鋰離子電池燃料電池1.氫氧燃料電池2.甲醇燃料電池
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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