专题一 第二节 电池的类型（教学设计）-【中职专用】高中化学同步精品课堂（高教版2023·加工制造类）

专题一 电化学基础与金属防护 第二节 电池的类型（教学设计） 课程标准 1.了解常见化学电池的类型及工作原理； 2.知道废旧电池的资源化处理方法，认识保护环境的重要性 教学目标 1.通过常见化学电池的类型及工作原理，培养学生宏观辨识与微观探析、现象观察与规律认知、实验探究与创新意识等化学学科核心素养； 2.通过废旧电池的资源化处理，培养学生科学态度和社会责任等化学学科核心素养 教学过程 【情景与问题】 手机在现代社会中的使用率极高，手机的续航能力是许多人挑选手机的考虑因素之一，电池容量也就成为一个重要参数。手机的电池，可以反复进行充电和放电。而用于电视、空调遥控器的电池使用一段时间后，却不能充电。这是为什么呢？ 【新课讲解】 电池是依据原电池原理制造的化学电源，使用方便，应用十分广泛。不仅在日常生活中经常使用，在航天航空、深海潜水器等高科技领域也有重要的作用。根据不同的用途，人们制造了各种类型的电池，如图T1-2-1所示。电池主要包括一次电池、二次电池、燃料电池等几大类。 【观察与认知】 [实验方案] 准备好小刀、螺丝刀、镊子等工具，戴好手套、口罩，在做好安全防护的情况下，以小组为单位，拆解废旧的锌锰干电池。实验完成后，废弃的电池需按垃圾分类的要求进行投放。 （1）观察锌锰干电池的内部结构，与同学讨论锌锰干电池的工作原理； （2）解释锌锰干电池使用时间长未及时更换，出现漏液现象的原因。 主要构件 正极 负极 电解质溶液 成分 工作原理 【新课讲解】 一、一次电池 1.锌锰干电池 (1)锌锰干电池是最常见的一次电池，价格便宜、携带方便，目前仍是产量很大的电池，特别适用于间歇式放电，如遥控器。 (2)结构：锌制外壳作负极，中央有铜帽的石墨作正极，填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液；填充MnO2粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化现象。 (3)一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫作干电池 (4)特点： a：一次性电池，不可逆 b：NH4Cl显酸性，会腐蚀锌筒，用KOH代替NH4Cl能提高性能，延长寿命 c:放电量小，放电过程中易气涨或漏液 d.优点：制作简单，价格便宜 e.缺点：放电时间短，放电后电压下降快 (5)工作原理： 总反应为： Zn+2MnO2+2NH4Cl==Zn(NH3)2Cl2 + 2MnO(OH) 负极：Zn－2e－ + 2NH4+ = [Zn(NH3)2]2+ + 2H＋ 正极：2MnO2 + 2H+ + 2e－ =2MnO(OH) 2.锌银电池 (1)锌银电池是一种比能量高、电压稳定的水溶液电池，常制成纽扣式电池，广泛用于微型电子设备。常见的锌银电池负极是锌，正极是氧化银，电解质是氢氧化钾。 (2)用途：电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的。 (3)结构：银锌电池是一种纽扣式大容量电池，Zn作 负极，Ag2O作正极，电解质溶液为KOH溶液。 (4)工作原理： 总反应为： Zn +Ag2O + H2O = 2Ag + Zn(OH)2 负极：Zn－2e－+ 2OH－==Zn(OH)2 正极：Ag2O + H2O +2e－==2Ag + 2OH－ [注意]：在写电极产物时，要注意电解质溶液的酸碱性。 [思考探究]一次电池在使用过程中有何局限性？ 【观察与认知】 观察图T1-2-6所示的铅蓄电池充电、放电示意图，结合查阅的铅蓄电池的资料，讨论铅蓄电池怎样产生电流。 图T1-2-6  铅蓄电池充电、放电示意图 【新课讲解】 二、二次电池 二次电池又叫充电电池（蓄电池），可逆、循环。 1.铅蓄电池 (1) 铅蓄电池在国民经济和社会发展中发挥着重要作用，广泛应用于汽车、船舶、航空、电力、通信、军工等领域，尤其在内燃机启动、大规模储能等应用领域更是占据稳固的地位。 (2) 结构：铅蓄电池是一种用途广泛的二次电池，结构如图T1-2-5所示。它由两组栅栏状极板交替排列而成，负极板上覆盖铅（Pb），正极板上覆盖二氧化铅（PbO2），30%的稀硫酸溶液作电解质。 图T1-2-5 铅蓄电池构造图 工作原理： 总反应为： 放电： 负极：Pb- 2e-+ SO42 - =PbSO4 正极：PbO2+4H++SO42- + 2e- = PbSO4 +2H2O 充电： 阴极: 与外接电源负极相连 PbSO4+2e- =Pb+ SO42- 阳极: 与外接电源正极相连 PbSO4 +2H2O-2e- = PbO2 + 4H++ SO42- 注意： 铅蓄电池放电时，pH增大 铅蓄电池放电时，正负极质量均增加 2.二次电源的充电与放电 3.新型二次电池 镍镉电池:体积小，便于携带。可重复使用500次以上。寿命比铅蓄电池长。 镍氢电池:一种体积小、安全性能高，清洁无污染、无记忆效应的二次电池，可以和锌锰电池、镉镍电池互换使用，也可以作为动力车的动力源。 金属空气电池:一类成本低、比能量高、性能稳定的新型能源电池，可代替银锌电池用于国防，如鱼雷、导弹，也可用于手表、助听器等 锂离子电池:高效耐用、质量小、没有记忆效应、自放电率低，而且可以在较大的温度范围内使用，是对环境比较友好的绿色电池。是笔记本计算机、数码相机、手机等现代数码产品的主流电源，已成为许多电动汽车选用的动力电源。 三、燃料电池 燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，它的负极为燃料电极，正极为氧化剂电极。通过两个电极上发生的氧化、还原反应，产生电流，实现化学能与电能的转化。 结构： 正极—助燃剂（氧气） 负极—燃料（H2 CO CH4 C2H6 C2H5OH等） 电极材料—一般不参加反应，传导电子 特点： 原料不断补充、产物不断排出 优点：能量转化率高，可持续使用，对环境友好 用途：宇宙飞船，应用前景广阔 氢氧燃料电池 总反应为：2H2＋O2===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋ 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O 图T1-2-10所示为质子交换膜氢氧燃料电池(PEMFC)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$