高中化学第二单元 化学能与电能的转化第2课时教学设计及反思

这是一份高中化学第二单元 化学能与电能的转化第2课时教学设计及反思，共4页。教案主要包含了核心素养发展目标，教学重难点，教学方法，教学过程等内容，欢迎下载使用。
一、核心素养发展目标
1.通过对常见化学电源的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型。
2.提高对原电池本质。
二、教学重难点
重点：常见化学电源的分析的电极反应式书写；
难点：常见化学电源的分析的电极反应式书写。
三、教学方法
探究法、总结归纳法、分组讨论法等
四、教学过程
【导入】展示常见的化学电源图片
【问】理想的化学电源的特点：
【生】单位质量或单位体积输出的能量多，质量小，体积小，内阻小，寿命长……
【问】如何实现？
【讲解】化学电源按其反应原理分类：
①一次电池：结构简单。
②二次电池：反复使用。
③燃料电池：连续工作
④新型电池
【展示】碱性干电池、银锌电池
【讲解】一次电池
又叫干电池
一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用。使用最广泛的一次电池是干电池，如普通锌锰干电池、碱性锌锰电池等。
【展示】普通锌锰干电池的构造示意图
【生】负极：锌，正极：石墨棒
电解质溶液：氯化铵和氯化锌溶液
【展示】碱性锌锰电池的构造示意图
【生】负极反应物：锌粉，正极反应物：二氧化锰
电解质溶液：氢氧化钾溶液
【讲解】碱性锌锰干电池总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 。
【生】①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
②正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
【展示】纽扣式银锌电池的构造示意图
【生】负极反应物：锌粉，正极反应物：Ag2O，电解质溶液：KOH溶液。
【讲解】总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
【生】①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
【展示】二次电池图片
【讲解】二、二次电池
二次电池又称为充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生，因此二次电池可以多次重复使用。铅蓄电池是最常见的二次电池。
铅蓄电池构造，优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
铅蓄电池的电极反应物(Pb、PbO2)和放电后的产物(PbSO4)均以固体形式附着在电极材料表面。
目的：使电极反应物和产物富集在电极材料表面，充、放电时可以循环转化，实现电池重复使用。
Pb＋PbO2＋2H2SO4eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))2PbSO4＋2H2O
【生】放电反应原理
负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。
①负极反应式是Pb＋SOeq \\al(2－,4)－2e－===PbSO4 ；
②正极反应式是PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋2H2O ；
③放电过程中，负极质量的变化是增大，电解质溶液pH的变化是增大。
【问】充电反应原理？
【生】充电反应原理
①阴极(发生还原反应)反应式是 PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq \\al(2－,4) ；
②阳极(发生氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4) ；
③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。
【讲解】随着信息技术的发展，为了适应移动通信、便携式电脑和各种电子产品等的广泛使用，科研工作者不断研制出小型化、高比能量、工作寿命长、不需要特殊维护的二次电池。目前已开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。
【展示】镍氢电池、钴酸锂-石墨锂电池
【展示】燃料电池应用领域
【讲解】燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电池。燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是在工作时不断从外部输入，同时将电极反应产物不断排出电池，因此燃料电池能连续不断地提供电能。
电池总反应： 2H2 + O2 = H2O
【展示】碱性环境下燃料电池图片
【生】负极：氢气 正极： 氧气 电解质溶液：氢氧化钾溶液
负极反应式2H2－4e－＋4OH－===4H2O
正极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－
【讲解】碱性溶液电极反应式不能出现H＋
【展示】酸性环境下燃料电池图片
【生】负极：氢气 正极： 氧气 电解质溶液：硫酸
负极反应式2H2－4e－===4H＋
正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2O
【讲解】酸性溶液电极反应式不能出现OH－
【展示】甲烷燃料电池、肼燃料电池
【生】完成相关电极反应式
【课堂小结】师生共同完成。
【课堂练习】
1、某电池以K2FeO4和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液。下列说法不正确的是( )
A．锌为电池的负极
B．正极反应式为2FeOeq \\al(2－,4)＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度增大
D．电池工作时OH－向负极迁移
答案：B
2、研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( )
A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl
B．每生成1 ml Na2Mn5O10转移2 ml电子
C．Na＋不断向“水”电池的负极移动
D．AgCl是还原产物
答案：B名称
电解质
电极反应和总反应
甲烷燃料电池
KOH
总反应：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
负极：CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O
甲烷燃料电池
H2SO4
总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O
正极：2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
负极：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
肼燃料电池
KOH
总反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
负极：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O
电池类型
原理
工艺及目的
一次电池
原电池原理
加入隔膜分隔氧化剂与还原剂，减少电池自损耗。
二次电池
原电池及电解池原理
将相关活性物质富集在电极材料表面，实现物质循环转化。
燃料电池
原电池原理
燃料和氧化剂连续由外部提供，保持电极材料和离子导体稳定，能够实现连续工作。