高中人教版 (新课标)第二节 化学电源教案及反思

课题

4.2化学电源

授课人

张黎

课时安排

1课时

课型

新授

授课时间

第18周

课标依据

了解电池的一般分类,.掌握几种典型电池的用途和特点. .掌握几种典型化学电池的电极反应化学电池的反应原理 

教材分析

前一节已经学习了电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置。本课时主要是让学生了解几种常见的化学电源在社会生产中的应用；通过碱性锌锰电池、蓄电池和燃料电池进一步理解原电池的概念和原理；了解化学电源的发展以及电池对环境造成的污染，增强环保意识。

学情分析

前的第一课时学习了：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。

三维目标

知识与能力

了解一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用；会判断电池的优劣。

过程与方法

本设计以开放式教学为指导思想，辅助以视频、讨论、归纳等手段，让学生在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。

情感态度与价值观

认识化学电源在人类生产、生活中的重要地位；了解环境保护在生产生活中的重要作用。培养学生的自主学习能力，信息搜集处理能力及团队合作精神。

教学重难点

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 

教学难点

化学电池的反应原理是教学难点

教法

与

学法

通过学生参与收集有关一次电池、二次电池、燃料电池的材料，视频展示、课堂讨论交流以及联系前面所学知识，将各类电池的结构特点、反应原理、性能、以及适用范围进行归纳总结，让学生主动对化学电池的反应原理进行建构。

信息技术应用分析

知识点

学习目标

媒体内容与形式

使用方式

媒体来源

课程导入

了解一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理

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电池的分类及介绍

掌握一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用；会判断电池的优劣。

电子白板

（特效交互功能）

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课堂小结

认识化学电源在人类生产、生活中的重要地位；了解环境保护在生产生活中的重要作用

视频展示

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教

学

活

动

设

计

师生活动

设计意图

批注

一、复习原电池相关知识

[引入]1、讨论交流如果没有电池我们的生活会变成什么样？

2、引导以Cu-Zn 原电池为例让学生回顾有关原电池的知识。

【学生思考、讨论】

1．构成原电池的条件

2．原电池的原理（以Cu-Zn 原电池为例）

负极（Zn）：Zn – 2e = Zn 2+

正极（Cu）：2H+ +2e = H2↑

总反应：Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2↑

二、引入伏打电池

【视频展示】

电池的历史和伏打电池

【学生讨论总结】

伏打电池有什么缺陷？

电解质为硫酸溶液，不便于携带，伏打电池工作持续性差不能够推广使用

分析伏打电池的缺陷

【提问】

如果你是伏打，你想如何对你的电池进行改进？

【讨论交流】……

【汇报结果】

①     将电解质制成固体；开发高能电池 

培养学生分析、归纳能力；培养学生的创新思维能力

导入碱性锌锰电池

【视频展示】

碱性锌锰电池的构造

【提问】

碱性锌锰电池的反应原理

【学生讨论交流】

电极反应：

负极：Zn(s)+ 2OH-(aq) -2e-  = Zn(OH)2(S)

正极：2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e-=2MnOOH(s) + 2OH-(aq)

总反应：

Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)=2MnOOH(s)+ Zn(OH)2(S)

分析讨论碱性锌锰电池优缺点

【要求学生交流】碱性锌锰电池的主要的性能、使用范围，应用前景以及缺陷等方面的知识。

【汇报总结】优点：比普通电池性能好，它的比能量和可储存时间均由提高，适用于大电流和连续放电，是民用电池的升级换代产品。缺点：放电完了，不能再用

引入蓄电池，引导学生分析、讨论其反应原理

导入二次电池

【视频展示】

铅蓄电池的构造

【提问】

铅蓄电池电池的反应原理

【汇报交流】电极反应：(放电时) 可以自发进行

负极：Pb(s)+ SO42-(aq) - 2e- = PbSO4(s)

正极：PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)+ 2e- = PbSO4(s) + 2H2O(l)

总反应：Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

 电极反应：(充电时) 不能自发进行

阴极：PbSO4(s)+ 2e-  =  Pb(s)+ SO42-(aq)

阳极：PbSO4(s) + 2H2O(l) - 2e- = PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42- (aq)

总反应：2PbSO4(s) + 2H2O(l)= Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)

学生进一步分析讨论蓄电池的优缺点

【要求学生讨论】蓄电池在应用中存在的优缺点。

【汇报总结】优点：电压稳定，使用方便，安全可靠，价格低廉，可多次重复使用。

缺点：比能量低，笨重，废弃电池污染环境

学生讨论交流形电池对环境造成的污染

展示资料幻灯片：

对自然环境威胁最大的五种物质：铬、镉、铜、铅、汞及对人类造成的危害；

干电池的负极材料：锌汞齐，1节1号干电池会使1 m2 的土地永久实效，而仅我国一年就生产各种电池上亿节。

学生相互交流上述各种电池的共同缺陷【提出问题】：

上述各种电池的共同缺陷是什么？如何改进？

分析：

干电池中的汞、蓄电池中的铅、镉，三种金属都是对自然环境威胁最大的物质，都会造成环境污染

引入燃料电池，引导学生分析、讨论其反应原理

【视频导出】

燃料电池，展示氢氧料电池，分析其反应原理

酸性介质电极反应：

负极：2H2 - 4e- = 4H+

正极：O2 + 4H+ +  4e- = 2H2O

总反应： 2H2 + O2 = 2H2O

碱性介质的电极反应：

负极：2H2 +4OH-- 4e- =  4H2O

正极：O2 + 2H2O + 4e-=4OH-

总反应： 2H2 + O2 = 2H2O

学生进一步分析讨论燃料电池的优缺点

【提出问题】：

燃料电池有哪些优缺点？

【汇报总结】优点：能量转换率高；可组合成燃料电池发电站，废弃物少，噪音低。

缺点：输出电压低，需串联使用，体积较大；需连续供给反应物，排除生成物，附属设备多

引导学生探讨电池优劣的判断标准以及对未来的电池的设想。【学生讨论】

电池优劣的判断标准什么？

你设想未来的电池应该具有那些特点？

【引领学生完成课堂总结】

从复习所学知识，引出原电池在生活中的应用，激发学生的学习兴趣。

学会分析化学理论和实际应用的差别，培养学生的语言表达能力

培养学生分析、归纳能力；培养学生的创新思维能力

培养学生应用知识解决实际问题

理解事物都具有两面性，培养学生合作探究的能力

进一步培养学生应用知识研究实际问题能力

培养学生的语言表达能力和归纳能力

培养学生的环保意识

学生会书写不同条件下氢气燃料电池的电极反应

培养学生的语言表达能力和归纳能力

通过“总结”提升学生认知能力和学习能力

当堂检测

有效练习

1．下列有关化学电池的说法中正确的是(   ) 

A．化学电池只能将化学能转化为电能

 B．燃料电池能将全部化学能转化为电能

C．锌银电池比能量大，电压稳定，储存时间长

D．一次电池包括干电池和蓄电池

2．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“＋”，另一个接线柱旁标有“－”。关于标有“＋”的接线柱，下列说法中正确的是(     ) 

A．充电时作阳极，放电时作正极

 B．充电时作阳极，放电时作负极 

C．充电时作阴极，放电时作负极

 D．充电时作阴极，放电时作正极

作业布置

绩优学案及配套检测卷相关练习

板书设计

第二节  化学电源

一、复习原电池

1．构成原电池的条件

2．原电池的原理

二、碱性锌锰电池

电极反应：

负极：Zn(s)+ 2OH-(aq) -2e-  = Zn(OH)2(S)

正极：2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e-=2MnOOH(s) + 2OH-(aq)

总反应：Zn(s)+ 2MnO2(s)+ 2H2O(l)=2MnOOH(s)+ Zn(OH)2(S)

三、铅蓄电池

电极反应：(放电时) 可以自发进行

负极：Pb(s)+ SO42-(aq) - 2e- = PbSO4(s)

正极：PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)+ 2e- = PbSO4(s) + 2H2O(l)

总反应：Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

 电极反应：(充电时) 不能自发进行

阴极：PbSO4(s)+ 2e-  =  Pb(s)+ SO42-(aq)

阳极：PbSO4(s) + 2H2O(l) - 2e- = PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)

总反应：2PbSO4(s) + 2H2O(l)= Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)

四、氢氧燃料电池

1、酸性介质的电极反应：

负极：2H2 - 4e- = 4H+

正极：O2 + 4H+ +  4e- = 2H2O

总反应： 2H2 + O2 = 2H2O

2、碱性介质的电极反应：

负极：2H2 +4OH-- 4e- =  4H2O

正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-

总反应： 2H2 + O2 = 2H2O

教学反思

1．本节课通过复习原电池结合学生已知道的电池，让学生相互交流总结了几种常见的化学电源在社会生产中的应用；通过碱性锌锰电池、蓄电池和燃料电池进一步理解原电池的概念和原理；了解化学电源的发展与环境污染，增强环保意识。本课时充分体现以学生的“学”为中心的教学方式，且有利于学生掌握和理解本节知识。

2．本节课讲授的电池，其种类繁多、用途广泛不宜讲得太繁杂。对感兴趣的学生可以让他们自己去进行课外阅读以加深对化学电源有更深层次的了解。

备注

1.主备教案的内容全部用小四宋体字，二次备课的内容中要删除的内容将字的颜色改为红色（不要真删除），自己添加的所有内容用宋体蓝色字。

2．命名格式要求：序号、章、节、名称(课时)。如：【1】28.1锐角三角函数(1)。