鲁科版高中化学选修四 1-3-2 化学电源(教案)

1-3-2 化学电源

教学目标

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。

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。

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。教学重点：

电池正负极的判断及简易电池的制作。

教学难点：

简易电池的制作

教学过程：

【复习提问】

1、什么是原电池？构成原电池要有哪些条件？

2、熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在1500℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阴极反应式：O2 + 2CO2 + 4e—→ 2CO32—

阳极反应式：；

总电池反应式: 。

【引入新课】根据原电池工作的原理制成能够实际应用的原电池就是化学电源。常见的化学电源可以分为以下几类。

【板书】二、化学电源

一次电池

放电时——原电池反应

（一）分类二次电池（可充电电池）

充电时——电解池反应

燃料电池

【教师】下面我们来看看几种比较重要的化学电源，看看它们工作时所发生的反应。

【板书】（二）几种重要的电池

【阅读】指导学生阅读课本P23——P25。

【讲解并板书】

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

负极：Zn →Zn2+ + 2e—正极：2NH4+ + 2e—→ 2NH3 + H2

总方程式：Zn + 2NH4Cl = ZnCl2 + 2NH3 + H2

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。

（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：

负极：Zn + 2OH—→ZnO +H2O + 2e—

正极：MnO2 +2H2O + 2e—→M n(O H)2+2OH—

总方程式：Zn + MnO2 +2H2O = ZnO + M n(O H)2

【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】

PbO2

H 2SO 4溶液

【讲解】铅蓄电池是有很多个这样的电池串联而成的。Pb 作负极，PbO 2作正极。

【板书】2、铅蓄电池

放电时：

负极：Pb + SO 42— → PbSO 4 + 2e —

正极：PbO 2 + 4H + + SO 42— + 2e — → PbSO 4 + 2H 2O

总方程式：Pb + PbO 2 + 2H 2SO 4 === 2PbSO 4 + 2H 2O

【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PbSO 4变成Pb ，正极产生的PbSO 4变成PbO 2。由PbSO 4变成Pb ，Pb 的化合价降低，要得到电子，接在电源的负极，由PbSO 4变成PbO 2，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：

H 2SO 4溶液

【板书】充电时：

阴极（电池的负极）：PbSO 4 + 2e — → Pb + SO 42—

阳极（电池的正极）：PbSO 4 + 2H 2O → PbO 2 + 4H + SO 42— + 2e —

总方程式：2PbSO 4 + 2H 2O === Pb + PbO 2 + 2H 2SO 4

【教师】综合起来的反应，看书上P24和P25。这种电池还有一个缺点，就是太重了，单位重量电极材料释放的电能小。下面我们看看一种新型的燃料电池。

【板书】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

A 、氢氧燃料电池

碱性电解液：

正极：2H 2 + 4OH — → 4H 2O + 4e — 负极：O 2 + 2H 2O + 4e — → 4OH —

2

燃料气（含催化剂）

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）

【课堂练习】1、（1999年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：1/2H2+NiO(OH) Ni(OH)2根据此反应式

判断下列叙述中正确的是（）

A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大

B．电池放电时，镍元素被氧化

C．电池充电时，氢元素被还原

D．电池放电时，H2是负极

2、（2006广东）某可充电的锂离子电池以LiMn2O2为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电

固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+ LiMn2O4= Li2Mn2O4。下列说法正确的是（）

A.放电时，LiMn2O4发生氧化反应

B.放电时，正极反应为：Li++ LiMn2O4+e—= Li2Mn2O4

C.充电时，LiMn2O4发生氧化反应

D.充电时，阳极反应为：Li++ e—= Li

3、如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作

用下提供质子(H)和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。下列说法中正确的是（）

A．左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇

C．电池负极的反应式为：

CH3OH + H2O →CO2+ 6H++ 6e—

D．电池的正极反应式为：O2+2H2O+4e—→4OH—

【作业】P31 2 P33 8

【板书设计】二、化学电源

一次电池

放电时——原电池反应

（一）分类二次电池（可充电电池）