2020-2021年高二化学《化学电源》教案

2019-2020年高二化学《化学电源》教案2

[情景导入]：在日常生活中，你用过那些电池？你知道电池的其它应用吗？

[学生活动]：干电池、蓄电池、纽扣电池、燃料电池，电池可用于照明、电动车动力、手机电源、手表电源等。

[过渡]：展示出几种一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等，下面介绍常见化学电池的工作原理和化学电池的电极反应。

[板书]：第二节化学电源

[指导阅读]：阅读教材，思考下列问题

1、目前化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？

2、化学电池与其他能源相比有哪些优点？

3、判断电池的优劣标准主要是什么？

[板书]：化学电池

1、概念:是将化学能转化为电能的装置

①、一次电池又称不可充电电池——如：干电池

2、分类: ②、二次电池又称充电电池——蓄电池

③、燃料电池

①、能量转换效率高，供能稳定可靠

3、优点: ②、可以制成各种形状和大小、不同电压的电池，使用方便

③、易维护，可在各种环境下工作。

【板书】（二）几种重要的电池

【投影】1、锌锰干电池

（1）酸性锌锰干电池

A、结构：负极为包裹电解质氯化铵和氯化锌的锌壳、正极为石墨电极

B、反应原理

总方程式：Zn + 2NH4Cl = ZnCl2 + 2NH3 + H2

【教师】请根据总方程式书写电极反应

【师生共同分析】离子方程式：

Zn +2NH 4+ = Zn 2+2NH 3 + H 2

得失守恒：氧化过程负极Zn →Zn 2+ + 2e —还原过程正极：2NH 4+ + 2e

— →H 2 电荷守恒：溶液为氯化铵和氯化锌，考虑相对应的离子

质量守恒：在相应的一边加上NH 3

负极：Zn →Zn 2+ + 2e — 正极：2NH 4+ + 2e

— → 2NH 3 + H 2

总方程式：Zn + 2NH 4Cl = ZnCl 2 + 2NH 3 + H 2 C 、缺点：新电池会发生自放电而使存放时间缩短、放电后电压下降较快等。

【练习】（xx 山东变式）判断：Zn - MnO 2干电池在溶液为氯化铵自发放电腐蚀主要是由MnO 2的氧化作用引起的

【学生分析】通过以上方程式及电极反应，正极主要是NH 4+放电变成H 2

【投影】

（2）碱性锌锰干电池

A 、优点：克服了酸性锌锰干电池的缺点

B 、结构：负极为锌粉、正极为石墨，正负极混在电解质中

C 、反应原理：

总方程式：Zn + MnO 2 +2H 2n (O H )2

【教师】请根据以上方法，书写电极反应

【学生分析】此反应不能改写离子方程式，根据三个守恒得出：

负极：Zn + 2OH — →ZnO +H 2O + 2e —

正极：MnO 2 +2H 2O + 2e

— →M n (O H )2+2OH —

【过渡】碱性锌锰干电池的制作工艺要求高，使用不太普及，使用比较普及的还是可充电电

池——铅蓄电池。下面我们来看看铅蓄电池的结构和工作原理

【板书】

总方程式：Pb+PbO 2+2H 2SO 42PbS04+2H 2O

【教师】请根据以上方法，书写电极反应

【学生分析】

PbO 2

失2e —

得2e —

离子方程式：Pb+PbO2+4H++S042—＝2PbS04+2H2O H2SO4溶液

得失守恒：氧化过程负极Pb－2e—→PbS04 还原过程正极：PbO2+2e—→PbS04

电荷守恒：溶液为硫酸存在H+ S042—，守恒时用H+ S042—来配平

质量守恒：在合适的一边加上水H2O

负极：Pb+S042—－2e—＝PbSO4；正极：Pb02+4H++S042—+2e—＝PbSO4+2H20

【教师】充电时与放电时的反应正好相反，充电的目的要是在电池负极产生的PbSO4变成Pb，正极产生的PbSO4变成PbO2。由PbSO4变成Pb，Pb的化合价降低，要得到电子，接在电源的负极，由PbSO4变成PbO2，Pb的化合价升高，要失去到电子，接在电源的正极，示意图如下：

Pb PbO2

H2SO4溶液

【教师】那充电是的电极反应怎么写？

【学生分析】铅蓄电池充电原理的电极反应

阳极：PbSO4+2H2O－2e－=PbO2+4H++SO42－；阴极：PbSO4+2e－=Pb+SO42－

总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

【师生总结】正确书写电极反应式:

把方程式改写成离子方程式，不能改写的不改

①列物质，标得失（列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）。

②选离子，配电荷（根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守）。

③巧用水，配个数（通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）

【练习】

（xx·福建卷）铅蓄电池的工作原理为：错误！未找到引用源。

研读右图，下列判断不正确的是

A．K 闭合时，d电极反应式：错误！未找到引用源。

B．当电路中转移0．2mol电子时，I中消耗的错误！未找到引用

源。为0．2 mol

C．K闭合时，II中错误！未找到引用源。向c电极迁移

D．K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极

【学生分析】

（xx·新课标全国卷）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O=

Fe(OH)2+2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法不正确

．．．的是

A. 电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe

B. 电池放电时，负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe（OH）2

C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低

D. 电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O

【学生分析】

【教师点拨】关于充电电池的氧化还原问题是常考点，这类题有规律。原电池时，先要分析氧化剂与还原剂，氧化剂被还原、还原剂被氧化；充电时（电解池），原电池负极反应反着写为还原过程，发生在阴极，原电池中的正极反应反着写为氧化过程，发生在阳极。

【投影】3、燃料电池

（1）结构：

（2）常见的燃料电池注意：电解质溶液对反应的影响

①.碱性溶液反应物、生成物中均无H+

②.酸性溶液反应物、生成物中均无OH－

③.中性溶液反应物中无H+ 和OH－

④.水溶液中不能出现O2－

【学生练习】

A、氢氧燃料电池

碱性电解液：

正极：2H2 + 4OH—→ 4H2O + 4e—负极：O2 + 2H2O + 4e—→ 4OH—

酸性电解液：

正极：2H2→ 4H+ + 4e—负极：O2 + 4H+ + 4e—→ 2H2O

中性电解液：

正极：2H2→ 4H+ + 4e—负极：O2 + 2H2O + 4e—→ 4OH—

B、乙醇燃料电池（类似甲烷燃料电池）

【小结】①电池的负极一定是可燃性物质，失去电子，元素化合价升高，发生氧化还原反应；电池的正极一定是助燃性物质，得电子，化合价降低，发生还原反应。

②燃料电池两电极材料一般都不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气，两电极只是起传导电子的作用。

③. 电极反应式作为一种特殊的离子反应方程式，也必需遵循原子守恒，得失电子守恒，电荷守恒。