教学[来源:学|科|网] 课题[来源:学_科_网] 专题[来源:学科网] 专题1化学反应与能量变化 枣庄八中南校 陈秀花[来源:学_科_网Z_X_X_K]   节题 化学电源（二课时）  教学目标 知识与技能 了解常见化学电源工作原理，能正确书写原电池的正负电极反应式及电池反应方程式。常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池； 认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池； 学习化学电池的构成，电极反应式及总反应式的书写。       过程与方法 通过实验探究化学能转化为电能的装置，培养实验探究能力。   情感态度 与价值观 感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观，增强学生的环保意识。  教学重点 原电池工作原理  教学方法： 阅读、启发、讨论式  教学难点 电极反应式的正确书写。  教学准备 常见电池。  教 学 过 程 教师主导活动 学生主体活动   [复习引入]1、构成原电池的条件是什么？ [引入] 生活生产中我们有哪些化学电池。 [[师]原电池的原理是什么呢？ [师]我们以前所学的原电池有哪些缺点？ [板书] 第二节 化学电源 [阅读]课本P73—74上，回答下列问题： [投影问题]①实用电池的特点； ②什么是一次电池，什么是二次电池？ ③判断一种电池优劣的标准是什么？ [师]①电池的两极各发生了什么反应？ ②电池正、负两极应该如何确定？ [师]电池可以分为一次电池和二次电池，比如：干电池是一次电池。 [板书]一、一次电池 [展示] 展示学生解剖的干电池让学生观察并回答： [投影问题]干电池的两极材料是什么？ 电解质溶液是什么？ 两极反应式如何书写？ 总反应如何书写？ [师]下面我们学习几种化学电池。请同学们先观察几种电池示意图： [师]根据示意图你能说明电池的种类吗？ [过渡]原电池结构简单，时间一长，就不能产生电流，因而没有实用价值。下面介绍根据原电池原理制作的实用电池，他们已被广泛用于日常生活、生产和科学技术等方面。 [生] 四个条件 （1）有活泼性不同的两种金属（或一种是非金属导体，如石墨）作电极 （2）要有电解质溶液； （3）要形成闭合回路。 （4）自发的氧化还原反应 [生]一般情况 ①活泼的金属为负极，发生氧化反应。 不活泼的金属为正极，发生还原反应。 [生] 锌锰电池（干电池）、铅蓄电池、燃烧电池（氢氧燃烧电池、甲烷燃烧电池）等。   [讲解]化学电源按其工作性质和储存方式可分为一次电池或原电池、二次电池或可充电电池、储存电池、燃料电池四大类。电极一般由电极材料与添加剂（提高导电性能，如金属粉、碳粉等）。正极为金属氧化物、负极为活泼金属。使用何种化学电源往往根据其其用途综合考虑几方面因素（时间、温度等）。   教 学 过 程 教师主导活动 学生主体活动    名称 电极材料 电极反应式  碱性锌 锰干电池 负极为锌，正极为金属棒，电解质溶液为氢氧化钾（原氯化铵、氯化锌） 负：Zn+20H--2e-=Zn(OH)2    正：2H2O +2MnO2 +2e-=2MnOOH+20H-    电池：Zn+2H2O+2MnO2 =2MnOOH+Zn(OH)2  银锌纽 扣电池 电极分别是Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，电池反应的产物是ZnO和Ag， 负：Zn+20H--2e-=ZnO +H2O    正：Ag2O +H2O +2e-=2Ag+20H-    电池：Zn+Ag2O =2Ag+ZnO  铅蓄 电池 电极分别是Pb、PbO2，电解质是一定浓度的硫酸， 充电时电极分别是PbS04 [师]找找原电池和电解池电极反应和总反应的关系？ 负：Pb+S042—-2e =PbS04    正：Pb02+4H++S042—+2e-=PbS04+2H2O 电池：Pb+Pb02+2H2S04=2PbS04+2H2O    电池：Pb+Pb02+2H2S04=2PbS04+2H2O 阴极：PbSO4 + 2e— = Pb+ SO42— 阳极：PbSO4+2H2O-2e—= Pb02+4H++S042— 总反应：2PbS04+2H2O= Pb+Pb02+2H2S04 [生]阴极和负极 阳极和正极 互为颠倒  氢氧 燃料 电池 一般用30％K0H溶液作这种电池的电解质溶液。电极可用含有催化剂的多孔石墨电极(负极中催化剂可用铂或钯，正极中催化剂可用AgO或CoO) 负：2H2-4e-+40H-= 4H2O    正：O2+2H2O+4e-=40H-    电池反应式： 2H2+ O2= 2H2O  甲烷 燃料 电池 电解质溶液为氢氧化钾溶液 负极：CH4 + 10OH- -8e === CO32- + 7H2O    正极：2 O2+4 H2O +8e = 8OH-    CH4 + 2OH- +2O2= CO32-+3H2O    说明：1、燃烧电池的电解质有磷酸（酸性溶液）、氢氧化钠（碱性溶液）、熔融氧化锆（ZrO2）、质子交换膜（H+）。 2、锂电池工作原理：负极（ Li）、正极（过渡金属氧化物） 电池反应：xLi+MoS2=LixMoS2 教 学 过 程 教师主导活动 学生主体活动   [总结]电极反应的书写： 1．原电池的正负极确定 a.由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强的金属为负极（一般负极材料与电解质溶液发生反应），但不是绝对的。如Mg-Al-HCl溶液构成的原电池中，负极为 ，但Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中，负极为  . b.根据反应的类型判断：可根据总反应式来分析电极是发生氧化反应还是还原反应，若发生氧化反应，则为负极，若发生还原反应，则为正极。 2．书写电极反应注意的问题 a.电极反应是一种离子反应，遵循书写离子方程式的一切规则（如“拆”、“平”）；两电极反应式中得失电子数目一般相等。 b.负极失电子所得氧化产物、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CO2形式存在、在碱性溶液中以CO32-形式存在）； c.溶液中不存在O2-——在酸性溶液中它H＋与结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与H2O结合成OH-。 d.两极反应相加得到总反应，总反应减去负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应得到负极反应。 e.对于可逆电池反应，要弄清楚充电和放电的方向，放电过程体现原电池原理，充电过程体现电解池原理。  板书计划 1．原电池的正负极确定 2．书写电极反应注意的问题   教学反思： 本节内容应联系生活实际，向综合性、应用性和实践性转化。因此本节课的设计应注意：挖掘原电池的原理和组成条件，使学生认识到化学知识与工农业生产、科学发展、日常生活有密切的联系，以激发学生学习化学的兴趣。更重要的是启发学生运用化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。   [课后练习] 1．（07天津）天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材 料碳（C6）中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2 + C6 CoO2 + LiC6 ，下列说法正确的是 A．充电时，电池的负极反应为 LiC6 － e－ == Li + C6 B．放电时，电池的正极反应为 CoO2 + Li＋ + e－ == LiCoO2 ， C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质 D．锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低 2．（05广东）一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2—。下列对该燃料电池说法正确的是 A．电池的总反应是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O B．在熔融电解质中，O2—由负极移向正极 C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e—==2 O2— D．通入丁烷的—极是正极，电极反应为：C4H10+26e—+13O2—==4CO2+5H2O 3．（06广东）某可充电的锂离子电池以LiMn2O4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 4．（06江苏）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为 负极反应：C6Li－xe－===C6Li1－x＋xLi+（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料） 正极反应：Li1－xMO2＋xLi+＋x e－===LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物） 下列有关说法正确的是 A．锂离子电池充电时电池反应为C6Li＋Li1－xMO2===LiMO2＋C6Li1－x B．电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金属锂所消耗的质量最小 C．锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动 D．锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1－x＋xLi+＋x e－===C6Li 5．我国首先研制的以铝-空气-海水电池为能源的新型航标灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而源源不断地产生电流，其能量比干电池高20～50倍。试推测此种新型电池可能的基本结构：__________是负极，__________是正极。电极反应式为 。 6.航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢-氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应的化学方程式均可表示为2H2+O2=2H2O。酸式氢-氧燃料电池中的电解质是酸，其负极反应为2H2-4e-=4H+，则其正极反应为 ；碱式氢氧燃料电池中的电解质是碱，其正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应为 。
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