江苏省平潮高级中学集体备课教案——必修2 《第二章 化学反应与能量》第二节 化学能与电能

教 案

课题：第二章 第二节 化学能与电能(二) 知识 与 教 技能 学 目 过程 与 方法 1、 在探究设计原电池实验的过程中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工 2、 能对自己的化学学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习化学的能力 授课班级 课 时 在获得原电池概念和组成条件的基础上，能设计出一些原电池实验，学习实验研究的方法 情感 1、有参与化学科技活动的热情，有将原电池知识应用于生产、生活实践的意价值2、了解原电池对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题，逐步形成可持观 续发展的思想 的 态度 识，能够对与化学有关的社会和生活问题作出合理的判断 重 点 在实验探究的基础上认识原电池的组成及应用 难 点 对研究成果以及学习过程和结果的评价和反思 知识拓展------原电池的应用 ①制作化学电源 ②加快反应速率： 知 ③判断金属活动性的强弱 识 ④揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 结 二、发展中的化学电源(chemical power source) 构 1．干电池( dry cell) —2+与 负极（锌筒）：Zn —2e= Zn； +－：正极：2NH4+2e=2NH3+H2 板 正极（石墨）书 电池的总反应式为：Zn +2NH+= Zn2++ 2NH+H432 设 副反应：H2+2MnO2=Mn2O3+H2O 4NH3+Zn2+=[Zn(NH3)4]2+ 计 2、充电电池 (1) 铅蓄电池(storage battery) 负极：Pb-2e-+SO42－=PbSO4 正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4(2)镍氢电池 负极：H2 +2OH— —2e—= 2H2O 正极：2NiO(OH) +2H2O +2e— = 2Ni(OH)2 +2OH— 放电总反应式：H2 + 2NiO(OH) = 2Ni(OH)2 （3）碱性蓄电池 2PbSO4+2H2O 1银锌电池： 负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- ○银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O+H2O2 镉镍电池： ○负极：Cd＋2OH－-2e－=Cd（OH）2 正极：2NiO（OH）+2e－+2H2O=2Ni（OH）2+2OH－ 2Ag+Zn(OH)2 镉镍电池充电和放电的总化学方程式为： 2NiO（OH）＋Cd＋2H2O(4) 锂电池 负极：Li - e- = Li+ 正极：MnO2 + e- = MnO2- 总反应式：Li + MnO2 = LiMnO2 3．燃料电池(fuel cell) (1) 氢氧燃料电池 （碱性）电极反应：负极：2H2+4OH——2e—=4H2O 正极：O2+2H2O+2e—=4OH— 电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O 若电解质溶液为稀H2SO4 负极：2H2 —4e—=4H+ 正极：O2+ 4H+ + 4e—= 2H2O 放电总反应式： 2H2 + O2 = 2H2O (2) 甲烷氧气燃料电池 负极：CH4+10OH—-8e－=CO32－+7H2O 正极：2O2+4H2O+8e－=8OH－ 电池的总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 教学过程 教学步骤、内容 ［知识回顾］1、原电池的原理 2、简单的原电池的正负极和电子流向如何？ 2Ni（OH）2＋Cd（OH）2 教学方法、手段、师生活动 ［过］上节课我们重点学习了原电池的原理和构成条件，那么原电池的原理又是如何应用在我们的生产生活领域上的呢？ ［板书］知识拓展------原电池的应用 ①制作化学电源 ②加快反应速率： ［讲］例如，实验室制H2 时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。 ［板书］③判断金属活动性的强弱 ④揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 ［讲］钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀 ［讲］有一位非常喜欢赶时髦的富商决定建造一艘海上游艇，为了使游艇奢侈豪华，他不惜重金让造船师用昂贵、漂亮、对海水有很强抗腐蚀能力的镍铜合金将船底包起来，由于这种合金的金属强度不够大，造船师又不得不用特种钢来制造游艇的许多零件。在一片赞美声中，游艇缓缓驶进了大海，畅游于碧海波涛中。可是未过几周，这艘游艇底部变得千疮百孔，过早结束了它的使命。你能解释其中的原因吗？ 拓展：请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe + Cu2+= Cu + Fe2+设计成一个原电池。1、电解液：硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液2、电极材料：负极铁，正极铜、石墨或比铁不活。泼的其他金属3、电极反应式：负极: Fe －2e -= Fe .2+ [引言]人们应用原电池原理，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等，以满足不同需要。我们课我们具体来学习几种利用化学能转变为电能的化学电源。 正极:Cu2++2e -= Cu . [板书] 二、发展中的化学电源(chemical power source) ［讲］最古老的电池 —— 巴格达电池 1936年6月，伊拉克考古学家在巴格达城郊，发现了大量公元前二百多年属于波斯王朝时代的文物，其中包括一些奇怪的陶制器皿和生锈的铜管、铁棒。陶制器皿有点像花瓶，高15厘米，呈淡黄色，瓶里装满了沥青，沥青之中有个铀管，直径2.6厘米，高9厘米，铀管中又有一层沥青，并有一根锈迹斑斑的铁棒。 [讲]上述原电池的结构较简单，携带也不方便，当今的电池工业已能制造出各种各样的实用电池。实用电池一般应具有的特点是：能产生稳定而具有较高电压的电流：安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生较小的影响，下面我们来简单介绍几种常见电池和新型电池。 [板书] 1．干电池( dry cell) ［讲］干电池是用锌制圆筒型外壳作负极，位于中央的顶盖有铜的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2和炭黑(Zn—Mn电池) [板书]负极（锌筒）：Zn —2e—= Zn2+； 正极（石墨）：正极：2NH4++2e－=2NH3+H2 电池的总反应式为：Zn +2NH4+= Zn2++ 2NH3+H2 副反应：H2+2MnO2=Mn2O3+H2O 4NH3+Zn2+=[Zn(NH3)4]2+ [讲]淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两极的析出速率。ZnCl2的作用是吸收NH3。MnO2作用是吸收正极放出的H2生成MnO(OH) ，从而消除电极正极H2的集结现象，防止产生极化。干电池是一次性电池，放电后不能再使用，内部氧化还原反应不可逆。为提高使用寿命，用KOH代替NH4Cl来提高性能。 干电池的主要用途是录音机、闪光灯、手电筒、电动玩具、袖珍电视机以及电极、空调摇控器等。 ［过］充电电池又称二次电池 。可充电电池是两极都参加反应的电池。这是一种发展较快的原电池，如铅蓄电池、银锌电池、（纽扣电池）、锂电池、爱迪生蓄电池等，它们的负极是较活泼的金属，正极一般是金属氧化物。放电时，负极被氧化。正极材料的氧化物被还原，充电时的电极反应与放电时相反。 [板书]2、充电电池 (1) 铅蓄电池(storage battery) [讲]铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。 [板书]负极：Pb-2e-+SO4=PbSO4 2－