第二节化学电源教案

第二节（第一、二课时）一、三维目标（一）知识与技能1、使学生了解常见电池的分类、优点及适用范围。

2、使学生了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、反应原理及应用。

（二）过程与方法运用氧化还原反应原理来理解各类电池的工作原理。

（三）情感、态度与价值观通过学习各类电池的实际应用感受化学给人类带来的进步和文明、通过了解废旧电池对环境的危害，树立环保意识。

二、教学重点一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理、性能及其应用。

三、教学难点化学电池的反应原理四、教学过程【引入】（学与问）P79同学们阅读课文P79页有关内容并回答下列问题：【问题】1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？【学生回答】能量转换效率高、供能稳定可靠、使用方便、易于维护、并可在各种环境下工作【问题】2、判断电池的优劣标准主要是什么？【学生回答】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【问题】3、目前化学电池主要分哪几大类？【学生回答】化学电池：一次电池、二次电池、燃料电池。

【板书】第二节化学电源【讲述】一次电池的种类有：普通干电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池……现对碱性锌锰电池作一些简单介绍【板书】一、一次电池（一）、碱性锌锰电池1、正负极材料正极：MnO2负极：Zn电解质：KOH2、工作机制负极：Zn + 2OH－－2e－= Zn(OH)2（氧化反应）正极：2MnO2 + 2H2O+2e－=2MnOOH + 2OH－（还原反应）总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O =2MnOOH＋Zn(OH)23、优缺点简析缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电。

（二）、其它一次电池：1、锌银电池（纽扣电池）放电 充电 负极：Zn +2OH －－2e － =ZnO+H 2O正极：Ag 2O + H 2O+ 2e － = 2Ag + 2OH －总反应：Zn+Ag 2O =ZnO+2Ag二、二次电池：（一）、铅蓄电池1、正负极材料正极：PbO 2负极：Pb电解质：H 2SO 4溶液2、工作机制【讲解】铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程 ①放电过程负极：Pb(s) + SO 42－ (aq) －2e － = PbSO 4 (s) （氧化反应） 正极：PbO 2(s) + 4H +(aq) + SO 42－ (aq) + 2e － = PbSO 4 (s)+ 2H 2O(l) （还原反应） 放电过程总反应：Pb(s)+PbO 2(s)+2H 2SO 4(aq)=2PbSO 4(s)+2H 2O(l)【讲解】铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程②充电过程阴极：(接电源负极) PbSO 4 (s) +2e- =Pb(s) + SO 42－ (aq) （还原反应） 阳极：（接电源正极）2PbSO 4 (s)+2H 2O(l)－2e －= PbO 2(s) + H +(aq) + SO 42－(aq) （氧化反应）充电过程总反应：2PbSO 4(s)+2H 2O(l)=Pb(s)+PbO 2(s)+2H 2SO 4(aq)铅蓄电池的充放电过程：Pb(s)+PbO 2(s)+2H 2SO 4(aq) 2PbSO 4(s)+2H 2O(l)3、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（二） 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……【练习巩固】1、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，电流总反应式为：Zn (s )＋2MnO 2(s )＋H 2O (l )＝Zn (OH )2(s )＋Mn 2O 3(s )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：2MnO 2(s )＋H 2O (l )＋2e - ＝ Mn 2O 3(s )＋2OH -(aq )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0.2 mol 电子，锌的质量理论上减小6.5 g答案：C【板书】三、燃料电池【讲述】燃料电池包括：氢氧燃料电池，烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……（一）酸性氢氧燃料电池1、正负极材料正极室：通氧气（氧化剂）负极室：通氢气（燃料）电解质：H 2SO 4溶液使用铂电极2、工作机制总反应：2H 2 + O 2 = 2H 2O负极：2H 2 －4e － = 2H +正极：O 2 + 4H + + 4e － = 2H 2O3、优缺点缺点：体积较大、附属设备较多优点：能量转换率高、清洁、对环境友好（二）、其它燃料电池四、书写电极反应式应注意以下几点：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CO 2形式存在，在碱性溶液中以CO 32－形式存在）；4．溶液中不存在O 2－：在酸性溶液中它与H ＋结合成H 2O 、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH －；【练习巩固】：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2H 2+O 2=2H 2O ，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H 2－4e － = 4H ＋，则其正极反应式为 O 2+4e －+4H +=2H 2O 碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O 2+2H 2O ＋4e －＝4OH －，则其负极反应可表示为2H 2－4e －＋4OH － ＝4H 2O2、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： CH 4＋10OH －－8e －＝CO 32－＋ 7H 2O此时电池内总的反应式：CH 4+2O 2+2KOH=K 2CO 3+3H 2O【课堂练习】 P78 习题1、2、3【小结】：KOH 溶液 CH 4 O 2 H 2O板书设计第二节化学电源一、一次电池（一）、碱性锌锰电池1、正负极材料正极：MnO2负极：Zn电解质：KOH2、工作机制负极：Zn + 2OH－－2e－= Zn(OH)2（氧化反应）正极：2MnO2 + 2H2O+2e－=2MnOOH + 2OH－（还原反应）总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O =2MnOOH＋Zn(OH)23、优缺点（二）、其它一次电池：1、锌银电池（纽扣电池）负极：Zn +2OH－－2e－=ZnO+H2O正极：Ag2O + H2O+ 2e－= 2Ag + 2OH－总反应：Zn+Ag2O =ZnO+2Ag二、二次电池：（一）、铅蓄电池1、正负极材料正极：PbO2负极：Pb电解质：H2SO4溶液2、工作机制①放电过程负极：Pb(s) + SO42－(aq) －2e－= PbSO4 (s) （氧化反应）正极：PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42－(aq) + 2e－= PbSO4 (s)+ 2H2O(l) （还原反应）放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)放电 充电 阴极：(接电源负极) PbSO 4 (s) +2e- =Pb(s) + SO 42－ (aq) （还原反应） 阳极：（接电源正极）2PbSO 4 (s)+2H 2O(l)－2e －= PbO 2(s) + H +(aq) + SO 42－(aq) （氧化反应）充电过程总反应：2PbSO 4(s)+2H 2O(l)=Pb(s)+PbO 2(s)+2H 2SO 4(aq)铅蓄电池的充放电过程：Pb(s)+PbO 2(s)+2H 2SO 4(aq) 2PbSO 4(s)+2H 2O(l)3、优缺点（二）其它二次电池三、燃料电池（一）酸性氢氧燃料电池1、正负极材料正极室：通氧气（氧化剂）负极室：通氢气（燃料）电解质：H 2SO 4溶液使用铂电极2、工作机制总反应：2H 2 + O 2 = 2H 2O负极：2H 2 －4e － = 2H +正极：O 2 + 4H + + 4e － = 2H 2O3、优缺点（二）、其它燃料电池四、书写电极反应式应注意以下几点：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CO 2形式存在，在碱性溶液中以CO 32－形式存在）；4．溶液中不存在O 2－：在酸性溶液中它与H ＋结合成H 2O 、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH －；。