化学电源(新课标公开课一等奖)
高二化学化学电源 公开课一等奖课件
练习1：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有 高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池 有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都 可以表示为2H2+O2=2H2O， 酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示 为2H2-4e-=4H+ ，则其正极反应式为：
-+4H+=2H O O +4e 2 2 _______________________ 。
碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为 O 2 +2H2 O+4e - =4OH-，则其负极反应可表示 -+4OH-=4H O 2H 4e 2 2 为：______________________ 。
练习2：碱性电池具有容量大、放电电流大的特 点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧 化钾溶液为电解液，总反应式为：Zns＋ 2MnO2s＋H2Ol＝ZnOH2s＋Mn2O3s 下列说法错误的是（ C ） A 电池工作时，锌失去电子 B 电池正极电极反应式为： 2MnO2s＋H2Ol＋2e＝Mn2O3s＋2OHaq C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负 极 D 外电路中每通过02mol电子，锌的质量理论 上减小65g
一、一次电池——干电池 碱性锌锰干电池
负极(Zn)：Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极(MnO2)： 2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH电池总反应： Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 碱性电池
碱性锌锰电池 构造示意图
二、二次电池——铅蓄电池
镍镉电池
锂离子电池 燃料电池
氢气、甲醇、天然气、煤 气与氧气组成燃料电池
2、化学电池与其它能源相比有哪些优点？ ①能量转换效率高
化学电源2省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
练习:
1.氢生镍放镉电电污池时染是该旳近装镉年置镍开作电发为池出原。来电氢旳池镍可，电充氢池电元旳电素总池由反,0它价应能升式够高是取为代+1会价产， H旳2p是H负不极断，减H小原。子镍失元电素子由变+成3价H降+离低子为，+2负价极，周镍围元溶素液被
填有MnO2 和炭黑.电极反应式：
Zn - 2e2MnO2
+ +
22eO-+H2- H＝2OZn＝(O2HM)2nOOH
+
2OH-
负极： 正极：
总反应: Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+ Zn(OH)2
3.高能电池：
(1)AgZn电池:负极为Zn,正极为Ag2O,电解质:KOH, 特点:比能量大、电压稳定、储存时间长、合适小
B.电池正极电极反应为：
2MnO2(s)+H2O(l)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C.电池工作时,电子由正极经过
外电路流向负极
D.外电路每经过0.2mole-, 理论上减小锌旳质量6.5g
解析: KOH电解液,总反应－负极反应,得正极反应： 2MnO2(s)+H2O(l)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq).电子由Zn
充电
[燃料电池]: 一种连续将燃料和氧化剂旳化学能直接
转换成电能旳化学电池.电池旳电极本身不包括活性物 质,只是一种催化转化元件.工作时,燃料和氧化剂连续地 由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被 排除,于是电池就连续不断地提供电能.清洁、能量转换 率高旳特点。
鲁科高中化学选修41.3《化学电源》 公开课获奖教案
1.3.2《化学电源》教学设计【教学目标】（一）知识与技能1、了解生活中常见的电池及它们各自的特点和应用。
2、了解常见电池的工作原理，初步学会电池正负极的判断方法，初步学会简易电池的制作。
3、了解电池在处理上存在的问题及电池应用的前景。
（二）过程与方法1、通过学生自己制作水果电池，培养学生动手操作能力及学以致远的思想。
2、通过学生自己解剖一节干电池来帮助学生认识干电池的构造及工作原理，激发学生学习的热情，提高他们的课堂参与度。
3、通过以电动车用的铅蓄电池实物展示，化抽象为具体，提高学生的兴趣和注意力。
（三）情感态度与价值观1、课前让学生查阅资料了解化学电源发展史，讨论电池的功与过。
并结合实际谈谈生活中如何减少电池造成的污染，来培养学生热爱科学的品质和环保意识，理解科学技术对人类发展的重要性。
2、利用课堂内学习探究与课堂外调查相互结合的方式，使学生用辩证的思想分析科学对人类的双重影响，形成较为客观、正确的能源观，培养了学生查阅资料，利用文献的科学探究能力。
【教学重难点】1、电池正负极的判断及简易电池的制作。
2、通过课外查资料与课内学习探究相结合，培养学生科学素养的养成。
【教学方法】查阅文献、交流讨论、分析归纳。
【教学过程】【复习】原电池的构成【复习】根据原电池的反应原理，能否制作简易电池。
提供素材：铜片、锌片、橙子、导线及其它实验仪器。
学生动手制作：水果电池【演示实验】在一瓣橘子上相隔0.5 cm分别插一小段铜片和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接触耳机的两极，试试能否听到“嘎嘎”声。
能够从耳机中听到“嘎嘎”声，说明了什么？用其他金属、水果、液体再试一试。
【过渡】人们依据原电池的反应原理，发明并制造了许多化学电源，而且这些化学电源不仅在生活中得到了广泛的应用，还在高科技领域及航天技术中也是不可缺少的，请同学们举例身边的电池。
学生举例：教师讲述：干电池是我们生活中最常见的电池，你们知道它的内部结构和工作原理吗？学生活动：解剖自带一节锌锰干电池提出问题：1、干电池的电极材料分别是什么？你是怎样判断出来的？2、干电池中的黑色物质是什么？糊状物质是什么？3、干电池是如何工作的？4、若处理不当，废干电池会给人类的环境带来什么影响？讲述：负极是锌筒，正极是碳棒，黑色物质是MnO2，糊状物质为NH4Cl电极反应式：负极：Zn-2e-+4NH3=[Zn(NH3)4]2+正极：2NH4++2e-+2MnO2=2NH3+2MnO(OH)总反应式：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)（注：1、电极反应式和总反应式无需学生记，只要了解即可，能根据总反应式推断出正负极材料是什么，正负极发生反应的是哪一种物质。
《化学电源》公开课课件
为减少化学电源对环境的污染，应积 极推广绿色能源技术，如太阳能、风 能等可再生能源技术。
应对措施
针对环境污染问题，应采取相应的应 对措施，如建立废旧电池回收体系、 推广环保电池技术、加强环保监管等 。
未来发展趋势预测与展望
技术创新
随着科技的不断进步，化学电源技术将不断创新 和发展，提高电池的能量密度、寿命和安全性。
反应原理
原电池通过氧化还原反应将化学能转化为电能。在原电池中，负极发生 氧化反应，正极发生还原反应。电解质溶液和隔膜的作用是传输离子和 阻止电子直接通过。
电流方向
电流从正极流向负极，电子从负极流向正极。
电解池工作原理
组成
电解池由电源、电解槽、电极和电解质组成。
反应原理
电解池通过施加外部电压来驱动离子在电解质中的定向移动，从而将电能转化为化学能。在电解池中，阳极发生氧化 反应，阴极发生还原反应。电解质的作用是传输离子并参与反应。
定性。
结构设计
通过改进电池结构，如采用多孔电极 、优化电解质等，提高电池的能量密 度和功率密度。
电池管理系统
通过电池管理系统对电池进行实时监 控和调节，延长电池寿命和提高安全 性。
实际应用案例分析
01
02
03
手机电池
以锂离子电池为例，探讨 手机电池的性能指标、优 化方法及实际应用中的问 题。
电动汽车电池
根据能量转换方式，化学电源可分为 原电池和蓄电池两大类。
发展历程与现状
发展历程
化学电源自1800年意大利科学家伏 打发明的伏打电池为起点，经历了近 200年的发展，技术不断进步。
现状
现代化学电源广泛应用于各种领域， 包括电子产品、电动汽车、航空航天 等，成为现代社会不可或缺的能源装 置。
高中化学新人教版教案-第二节 化学电源-公开课比赛一等奖
第四章电化学基础第二节化学电源天津市滨海新区大港第一中学商桂苹（一）指导思想与理论依据深化认识和优化思维品质是选修教学的重要目标，这一目标的完成应基于学生已有的认识，这就是必修中建立起的相关知识系统。
要创设实际问题情境，并在解决这一问题的过程中引导学生自主形成相应的程序和方法。
本节课的教学设计通过比较“化学电源”这一内容在必修和选修课程中的不同，分析学生在必修课程中已经建立的认知框架，寻找学生的“最近发展区”，围绕有一定难度的理论探究和实验探究活动，帮助学生在已有的知识基础上，对原电池为雏形发展起来的化学电源认识得到逐层发展。
（二）教学背景分析化学电源其实它不是一个简单的关于原电池的应用，它本身也反映了学科当中基于原电池的电化学的研究角度和视野。
化学电源这部分如果只做一个科普介绍，这其实是降低了化学电源这的教学价值。
特别是对于反应原理模块的化学电源，必须和原电池打通考虑，不能把它们变成孤立的内容。
或者说原电池就讲原理，化学电源就不讲原理，而只是知道、了解。
那样学原电池的功能就无法体现出来了。
其实化学电源是科学家研究原电池的直接目的，科学家正是用原电池的原理制作化学电源的，化学电源体现了原电池的研究价值。
对于学生来讲，要建立原电池和化学电源的关系，让学生体会到化学家是怎样用原电池去研究化学电源的。
原电池和化学电源基本构成一样，变的是哪部分，不同的化学电源之间又变化了什么。
尽管学生不能背下这些东西，但至少思路上学生可以连通了，他可以理解科学家开发化学电源的路径和方向。
（三）本课教学目标设计三维目标：深入理解原电池的工作原理基础上，通过理论探究明确碱性锌锰干电池和铅蓄电池的内部构造和工作原理，通过实验探究明确燃料的电池的工作原理，深化对原电池的认识，了解原电池发展到化学电源的复杂性。
学会书写简单化学电源的电极反应式，能根据具体的氧化还原反应设计简单的化学电源。
通过探究活动感悟科学家利用原电池原理设计化学电源的艰辛，体会化学家利用原电池原理研究化学电源的一般思路和方法，感受人类在开发利用化学电源中的思考与困惑，感悟人类对化学电源经历的实用性到绿色化再到可持续的认识发展过程，体会人与自然建立和谐共生关系的重要性。
化学电源教学设计 省赛一等奖
《化学电源》教学设计●课标要求通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理，认识化学能与电能转化的实际意义及其应用。
●课标解读1.了解几种常见化学电源，一次、二次、燃料电池的工作原理。
2．正确书写有关电池的电极反应和电池反应。
●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。
●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●教学地位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。
简介了三种电池的基本构造，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。
●新课导入建议当一个人的心脏跳动过慢时，医生会建议他安装一个心脏起搏器，借助化学反应产生的电流来延长生命。
该用什么材料制作这样的电池呢？经过科学家的长期研究，发明的这种电池叫做锂电池。
那除了这种电池外，还有其他的一些电池。
让我们一起来了解化学电源的多样性吧！●教学流程设计课前预习安排：(1)看教材P74页，填写【课前自主导学】中的“知识1，化学电池”。
(2)看教材P75～77页，填写【课前自主导学】中的“知识2，几种常见的化学电池”，并完成【思考交流】。
⇒步骤1：导入新课、本课时的教材地位分析。
⇒步骤2：建议对【思考交流】多提问几个学生，使80%以上的学生都能掌握该内容，以利于下一步对该重点知识的探究。
步骤6：先让学生自主总结本课时学习的主要知识，然后对照【课堂小结】以明确掌握已学的内容、安排学生课下完成【课后知能检测】。
人教版高中化学选修：化学反应原理 化学电源-全国一等奖
正极：Ag2OH2O2e-=2Ag2OH-银锌电池充电和放电的总化学方程式为：ZnAg2O 2Ag ZnO4、锂电池：8Li＋3SO2Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S三、二次电池铅蓄电池负极：nO2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。
1、普通锌锰干电池：负极：Zn - 2e－＝Zn2正极：2NH4 2e－2MnO2＝ Mn2O32NH3↑＋ H2O电池的总反应式为Zn 2NH4 2MnO2＝ Zn2 Mn2O32NH3↑＋ H2O【讲】普通锌锰干电池的缺点：NH4Cl使锌外壳逐渐变薄，最后内部糊状的电解质会泄露出来。
所以我们对普通电池进行改进，制成碱性锌锰电池2、碱性锌锰干电池：负极（锌筒）：Zn 2OH－—2e—= Zn（OH）2；正极（石墨）：正极：2MnO22H2O2e－= 2MnOOH2OH－电池的总反应式为：Zn 2MnO22H2O= 2MnOOH Zn（OH）2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—锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。
碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。
根据投影讲解结构。
优点：比普通锌锰干电池好，比能量和储存时间有正极：PbO22e-4HSO42-=PbSO42H2O 蓄电池充电和放电的总化学方程式为：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O。
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化学电池的组成
组成 负极 正极 电解质 酸溶液 碱溶液 盐溶液 或 熔融液
电极材料 电极上 发生反 应的物 质 电子流向
反应类型
能导电的物质 还原性较强的 物质(多是金 属电极本身) 流出电子 氧化反应 氧化性较强 的物质
流入电子 还原反应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
减 少 污 染 节 约 资 源
书写电极反应式应注意以下几点：
铅蓄电池的充放电过程：
2PbSO4(s)+2H2O(l)
充电 放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
铅蓄电池的优缺点简析：
缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境
优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安
全可靠、价格低廉
其它二次电池：镍镉电池、镍氢电池、锂离子
电池、聚合物锂离子蓄电池……
工作原理
锌筒 石墨棒 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 MnO2和C
普通锌锰干电池的结构
普通锌锰电池
• (-) Zn│KOH│MnO2 (+)
• 负极(Zn)： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 • 正极(MnO2)： 2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH• 电池总反应： Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2 • 优缺点简析：只能一次使用，不能 充电；价格较贵；比能量和储存时 间有所提高，适用于大电流和连续 放电。
1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应 的所有规则（如“拆”、“平”）；
2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总 反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还 原产物，与溶液的酸碱性有关(如＋4价的C在酸性 溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形 式存在)； 4．溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H＋结合 成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。
a
b
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O ________________________H2O
CH4
KOH溶液 O2
化 学 电 池 二次电池 又称充电电池或蓄 电池。放电后经充电可使电 池中的活性物质获得重生， 恢复工作能力，可多次重复 使用。 燃料电池 是一种连续地将燃 料和氧化剂的化学能直接转 化成电能的化学电源，又称 连续电池。
普通干电池 碱性锌锰电池 锌银纽扣电池 铅蓄电池
锌银蓄电池
镍镉电池
锂离子电池
氢气、甲醇、天 然气、煤气与氧 气组成燃料电池
2、判断电池的优劣标准主要是什么？
单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的 大小；输出功率的大小即比功率的大小以及电池的存储 时间的长短。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，其质量好。
3、目前化学电池主要分哪几大类？
一次电池 电池中的反应物质 进行一次氧化还原反应并放 电之后，就不能再次利用。
碱性锌锰电池构造示意图
碱性电池
一、一次电池——锌银电池(纽扣电池)
• (-) Zn│KOH│Ag2O (+) • 负极(Zn)： Zn +2OH- -2e- =ZnO+H2O • 正极(Ag2O)： Ag2O + H2O+ 2e=2Ag+2OH• 电池总反应： Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag
燃料电池的规律
①燃料做负极，助燃剂氧气为正极 ②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电 子的作用。
燃料电池与前几种电池的差别：
①氧化剂与还原剂在工作时不断补充； ②反应产物不断排出； ③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%， 有利于节约能源。 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好 其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电 池……
• ①放电过程 负极：氧化反应 Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s) 正极：还原反应 PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=2PbSO4 (s) +2H2O(l) 放电过程总反应： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) • ②充电过程 阴极(接电源负极)：还原反应 PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq) 阳极(接电源正极)：氧化反应 2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq) 充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
二、二次电池——铅蓄电池
• (-) Pb│H2SO4│PbO2 (+) • 负极(Pb)： Pb-2e-+SO42-=PbSO4 • 正极(PbO2)： PbO2+2e-+4H++SO42=PbSO4+2H2O
放电原理 充电原理
• 电池总反应：
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 阅读P82了解铅蓄电池的充电原 理及铅蓄电池的优缺点。
练习3、氢气是燃料电池最简单的燃料， 虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常 用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、 汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成 的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O ________________________
此时电池内总的反应式 ：
练习1、航天技术上使用的氢氧燃料电池 具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料 电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反 应都可以表示为2H2+O2=2H2O，
酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示 为2H2-4e-=4H+ ，则其正极反应式为：
O2+4e-+4H+=2H2O _______________________。
一、一次电池——干电池
• (-)Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2,C(+)
• 负极(Zn)： Zn–2e- =Zn2+ • 正极(MnO2和C)： 2MnO2+ 2NH4+ +2e=2MnOOH+2NH3 • 电池总反应： Zn+2MnO2+2NH4Cl =2MnOOH+ ZnCl2+2NH3
Zns＋2MnO2s＋H2Ol＝ZnOH2s＋Mn2O3s
下列说法错误的是（
A 电池工作时，锌失去电子 B 电池正极电极反应式为：
2MnO2s＋H2Ol＋2e＝Mn2O3s＋2OHaq
C
）
C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D 外电路中每通过02mol电子，锌的质量理论上 减小65g
用途广泛的电池
用于“神六”的太阳能电 池 摄 像 机 专 用 电 池
笔记本电脑专用电池 手机专用电池 各 式 各 样 的 纽 扣 电 池
小型高性能 燃料电池
阅读课文P79页并回答问题：
1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？
能量转换效率高，供能稳定可靠，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，易 于维护，并可在各种环境下工作
碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH- ，则其负极反应可表示 2H2- 4e-+4OH-=4H2O 为：______________________。
练习2、碱性电池具有容量大、放电电流大 的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢 氧化钾溶液为电解液，总反应式为：
第四章 电化学基础
第二节 化学电源
［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪
些电池，你知道电池的其它应用吗？ 化学电池
将化学能转换成电能的装置
电池
太阳能电池 将太阳能转换成电能的装置
原子能电池 将放射性同位素自然衰变时产 生的热能通过热能转换器转变 为电能的装置
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
三、燃料电池——氢氧燃料电池
• (-) Pt│H2│H+│O2│Pt (+)
• 负极(Pt)：2H2-4e-=4H+ • 正极(Pt)：O2+4H++4e-=2H2O
工作原理
• 电池总反应：2H2+O2=2H2O • (-) Pt│H2│OH-│O2│Pt (+)
• 负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O • 正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH• 电池总反应：2H2+O2=2H2O