《化学能与电能》教学设计.docx

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《化学能与电能》教学设计

　　三维目标：

①通过实验探究初步认识一些常见的化学电源。

知识与技能：

②能从能量转化、装置、电极反应等方面区别充电和放电反应。

　　③初步了解化学电源在生产和生活中的应用。

　　过程与方法：

①学会运用观察、实验、查阅资料等多种方法获取信息。

　　②通过对几种新型实用电池的认识，提高自主学习化学的能力。

　　情感、态度①将电池的知识应用于生产实际，使学生体会学以致用。

　　与价值观②通过了解电池对社会的贡献，逐步形成可持续发展的思路。

　　教学重点：

各种电池的区别及优缺点教学难点：

能量转化、装置、电极反应等方面区别充电和放电反应教学方法：

分析比较法教学准备：

多媒体课件、实验用品教学过程：

第二课时

　　【复习】请同学们利用铜和硝酸银的反应设计一个原电池，指出正负极，写出电极反应。

　　[引言]干电池是我们常用的电池，干电池大家非常熟悉，其实干电池是化学电源的一种，化学电源就是利用原电池原理制造的具有实际应用价值的各种电池。

它的内部构造大家清楚吗？

它的放电原理是什么？

下面让我们具体来了解化学电源。

　　化学电源就是利用原电池原理制造的具有实际应用价值的各种电池，简称电池。

　　二、发展中的化学电源

　　1、干电池最早使用的，大家熟悉的干电池——锌锰电池。

它是一种一次性电池，放电后不能充电（内部的氧化还原反应是不可逆的）。

　　[观察]干电池的外型，说出在日常生活中的用途，了解干电池的内部结构。

　　【图片和实物展示】①干电池的构造：

石墨棒、MnO2糊、NH4Cl糊、锌筒。

　　②电极反应：

正极：

2NH4++2e-=2NH3+H2负极：

Zn－2e-→Zn2+总反应：

Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO（OH）ZnCl2+4NH3=[Zn（NH3）4]Cl2③优缺点：

优点：

体积小，携带方便。

　　缺点：

一次性电池，放电之后不能充电。

锌皮被腐蚀而穿导致电解液外溢。

废旧电池污染环境。

　　④改进：

外壳套上金属筒或塑料筒的方法改成了防漏电池；将糊状NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上作了改进，制成了碱性锌锰电池，延长了电池的使用寿命。

　　[思考与交流]干电池即使不使用，过一段时间也会失效，在购买、保存和使用干电池方面你有何经验和建议？

提示：

购买后及时使用；电器暂时不用时，将电池及时取出；新旧电池不要混合使用；旧电池要集中处理等等。

　　[过渡]干电池虽然有体积小，携带方便等优点，但是一次性电池，放电之后不能充电，易造成污染。

所以，可充电电池是一种实用价值更高的电池，现在广泛的应用于各种电器中。

　　【问题】请同学们举例说明，哪些电器中使用了可充电电池。

汽车用的电瓶是一种什么样的化学电源？

　　2、充电电池充电电池又称为二次电池，它在放电时进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行（利用直流电进行充电），使电池恢复到放电前的’状态。

这样可以实现：

化学能转换为电能（放电）、再由电能转变为化学能（充电）的循环。

（1）铅蓄电池①结构：

　　[展示]铅蓄电池（简称蓄电池）：

②电池反应（放电）：

正极：

PbO2+4H++SO42-+2e-→PbSO4+2H2O负极：

Pb+SO42--2e-→PbSO4总反应：

PbO2+4H++SO42-+Pb==2PbSO4+2H2O③优缺点优点：

可以循环使用，更加经济实用。

　　缺点：

由于电池制造工艺等方面存在不足，实际上冲放电电池的

　　冲放电次数仍有限制，且使用是否得当，对电池的工作状态及寿命影响很大。

　　应用：

最早使用的充电电池是铅蓄电池。

目前，汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池。

（2）镍镉电池由于现代社会对耗电量高的便携式电器需求很大，所以化学家研制了新型的封闭式体积小的充电电池——镍镉电池。

　　①电池反应（放电）：

正极：

2NiO（OH）+2H2O+2e-→2Ni（OH）2+2OH负极：

Cd+OH--2e-→Cd（OH）2总反应：

Cd+2NiOOH+2H2O=Cd（OH）2+2Ni（OH）2②优缺点：

优点：

体积小携带方便，可镍镉电池以反复充电500次以上。

　　缺点：

镉是致癌物质，废弃的镍镉电池如不回收，会严重污染环境，这制约了镍镉电池的发展。

镍氢电池的面世初步解决了这个问题。

　　应用：

广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。

　　（3）锂离子电池目前，手机常见电池类别有：

Ni-MH（镍氢电池）、Li-ion（锂电池）、LiB（液体锂离子电池）、LiP（聚合物锂离子电池）。

　　优点：

重量小，绿色环保。

　　缺点：

能量储存少，使用时间短。

　　应用：

笔记本电脑、移动电话、数码照相机、摄像机等等。

　　【思考与交流】课本43页

　　【过渡】燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，通过燃烧释放的热能再转化为电能（如火力发电），其能量转化率不高。

我们来学习一种新型电池—燃料电池。

　　3、燃料电池

　　【分析】燃料电池就是利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂（如O2）反应所放出的化学能直接转化为电能的一种高效、对环境友好的装置。

燃料电池的能量转化率理论上可以高达85%~90%（现在实际利用率已达到40%~60%）。

　　①燃料电池组成：

燃料：

氢气、甲烷（天然气）、甲醇、乙醇、汽油等。

　　氧化剂：

氧气、空气等。

　　电极：

石墨电解质：

硫酸或KOH溶液

　　【思考与交流】从组成上看，燃料电池与普通干电池和可充电电池有何不同？

燃料电池与普通干电池和可充电电池比较：

普通干电池和可充电电池反应物储存于电池内部，燃料电池反应物不是储存于电池内部，由外部设备提供。

电池装置只是反应器。

　　②电极反应：

以氢氧燃料电池为例：

电解质：

H2SO4负极：

2H2－4e-＝4H+；正极：

O2＋4H+＋4e-＝2H2O总反应：

2H2＋O2＝2H2O电解质：

KOH正极：

O2+2H2O+4e-→4OH-；负极：

2H2+4OH-－4e-→4H2O总反应：

2H2+O2==2H2O③优点：

燃料可以从外部源源不断的输入，能量利用率高，减少废电池的污染，电池反应产物对环境没有污染。

〖过渡〗其实最好最清洁、最经济、最实用的能源是太阳，我们可以探究以下太阳能的利用。

　　〖板书设计〗

　　二、发展中的化学电源

　　1、干电池（锌锰电池）

　　2、充电电池：

（1）铅蓄电池

（2）镍镉电池

　　（3）锂离子电池

　　3、燃料电池

　　【《化学能与电能》教学设计】