6.1.3常见的化学电源 教学设计 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 第3课时 常见化学电源 【核心素养】 1.证据推理与模型认知：根据氧化还原反应模型及配平原则进行电极反应式的书写。 2.科学探究与创新意识：通过实验科学制备氢氧燃料电池，锻炼学生设计实验能力和培养创新意识。 3.科学态度与社会责任：了解新型电池的环保及为人类生活带来的便利，培养学生向心科学、服务社会的责任意识。 【教学重难点】 重点：燃料电池的电极反应式的书写 难点：燃料电池的电极反应式的书写 【教学过程】 【新课引入】根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，以满足不同的用电需要。常见的锌锰干电池石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。在使用过程中，电子由锌筒（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。 【板书】一、一次电池——放电之后不能充电的电池 1.锌锰干电池 总反应：Zn+2NH4+ +2MnO2 =Zn2++2NH3↑ +2MnOOH 负极（锌筒）：Zn - 2e- = Zn2+ 正极（石墨棒）：2MnO2 +2NH4+ + 2e- = 2MnOOH + 2NH3↑ 优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快，放电过程中易气涨或漏液。 2. 锌银电池 以锌为负极，银的氧化物为正极，氢氧化钾（或钠）溶液为电解液 总反应：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag 负极：Zn + 2OH-﹣2e- = Zn(OH)2 正极：Ag2O + 2e- + H2O = 2Ag + 2OH- 优点：体积小，适用于电子表和电子计算器 【教师活动】有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。这种充电电池属于二次电池。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 【板书】二、二次电池 1.概念：二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 2.能量转化： 3. 实例：铅酸蓄电池、镍氢电池、镍-镉碱性蓄电池、锂离子电池等。 3、 常见的二次电源 1. 铅酸蓄电池放电 充电 Pb+PbO2+2H2SO4 ⇌ 2PbSO4+2H2O 正极： PbO2 负极： Pb 电解质溶液：稀硫酸 负极：Pb – 2e- + SO42- = PbSO4 正极：PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O 缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉 2. 镍-镉碱性蓄电池放电 充电 总反应：Cd + 2NiO(OH) + 2H2O ⇌ Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 负极(Cd)：Cd－2e-＋2OH-＝ Cd(OH)2 正极(NiO(OH))：2NiO(OH)＋2e-＋2H2O＝2Ni(OH)2＋2OH- 特点：体积小，比铅蓄电池寿命长，可充电超过500次。 缺点：镉是致癌物质，废弃的镍镉电池若不回收，会严重污染环境。 应用：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——新一代可充电的绿色电池 特点：以密度最小的金属锂作为电池的负极，跟用质量相同的其他金属相比较，使用寿命大大延长。 应用：笔记本电脑、移动电话、数码照相机、摄像机等低功耗电器。 锂亚硫电池总反应式：8Li＋3SOCl2 ＝6LiCl＋Li2SO3＋2S 负极：8Li－8e- ＝ 8Li+ 正极：3SOCl2＋8e-＝6Cl-＋SO32-＋2S 【课堂练习】 1.下列有关锌锰干电池的说法中正确的是( ) A.锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料 B.在外电路中电子从碳棒流向锌外壳 C.电流从锌流到碳棒上 D.在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动 2.汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下： PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O 根据此反应判断，下列叙述中正确的是( ) A.Pb是正极 B.PbO2得电子，被氧化 C.负极反应是Pb＋SO42-－2e－=PbSO4 D.电池放电时，溶液的酸性增强 【过渡】除这些常用的电池外，还有一些电池正逐渐走进或已经走进我们的生活，如燃料电池。 【学生活动】阅读教材P39 科学·技术·社会 4、 燃料电池 1.氢氧燃料电池 总反应：2H2+O2 = 2H2O ①酸性电解质溶液(H2SO4) 负极：2H2－4e- = 4H+ 正极：O2＋4e-＋4H+ = 2