1.2化学能转化为电能-电池第2课时-教学设计 2025-2026学年高二上学期化学鲁科版选择性必修1

选必1第1章第2节化学能转化为电能-电池 第2课时 教学设计 【课标分析】 1． 以原电池为例认识化学能可以转化为电能,从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。 2． 体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。 3． 能举出化学能转化为电能的实例,能辨识简单原电池的构成要素,并能分析简单原电池的工作原理。 【教学目标】 1.了解化学电源种类并认识化学电源在实际生活中的应用。 2.掌握一次电池、二次电池的反应原理并能书写电极反应式。 3.理解常见的氢氧燃料电池的工作原理，并能设计简易氢氧燃料电池。 4.会书写不同介质条件下，其他燃料电池的电极反应。 【评价目标】 1． 能利用典型的原电池装置,设计简易氢氧燃料电池。 2． 初步掌握二次电池、燃料电池电极反应式的书写。 【教学重难点】 一次电池、二次电池及燃料电池电极反应式的书写 【教法与学法】 问题导学法、自主探究学习法、合作学习法 以问题探究式为主，多媒体为辅，探究实验相结合，充分引导学生主动学习，逐步完成知识上的思维进阶。 【教学准备】 实验药品：KOH 溶液，稀硫酸，K2SO4 溶液，石墨棒； 实验仪器：长颈漏斗，U 形管，橡胶塞，导线，电流表，电源。 【教学过程】 【情境引入】 原电池是各种化学电源的雏形,我们现在使用的各种化学电源都是科技人员在原电池这一理论模型的基础之上,研制出的性能更好的各种实用电池。根据原电池原理,人们设计了多种电池。如锌锰电池、铅蓄电池、小型燃料电池、锌银电池、锂离子电池。这些电池广泛应用于通信、交通、文化、办公及家用电子产品,在高科技行业中也有着特殊的应用。在日常生活和学习中,你用过哪些电池呢? 【驱动问题1】指出上述电池中哪些是一次电池?哪些是二次电池? 【驱动问题2】一次电池和二次电池有什么区别? 【驱动问题3】对比分析酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池,指出它们的电解质溶液,并分析这两种锌锰干电池在使用的过程中有什么不同？ 【驱动问题4】碱性锌锰干电池的电池反应为Zn+2MnO2+H2O2MnOOH+ZnO。写出该电池的电极反应。 【驱动问题5】写出铅蓄电池放电时的电极反应,分析放电过程中,负极质量的变化及电解质溶液pH的变化。 【驱动问题6】写出铅蓄电池充电时的电极反应;分析充电时,阴、阳极分别与直流电源的哪极相连。 【知识点一】一次电池与二次电池 1.锌锰干电池 项目 酸性锌锰干电池 碱性锌锰干电池 电极 　　　　作负极,　　　　作正极  电解质 氯化铵和氯化锌 氢氧化钾 电极 反应 负极 正极 2MnO2+2N+2e-Mn2O3+2NH3+H2O　　　　　　　　 电池反应 2.铅蓄电池 (1)电极材料 (2)电解质溶液:　　　　　　溶液。  (3)原理 【思维模型 】二次电池的反应规律 【反馈训练1】 热激活电池(又称热电池)可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物一旦受热熔融，电池瞬间即可输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。 根据示意图解答： (1)负极反应物为____，发生_____反应，电极反应式为_______________。 (2)正极反应物为______，发生_____反应，电极反应式为________________。 (3)电池工作时Li＋向________________移动。 (4)常温时，电池不能释放电能的原因是_______________________________________________。 【反馈训练2】 一种可充电锂离子电池—钴酸锂-石墨锂电池，其电池反应为 LixCy＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋Cy。 (1)写出电池放电时的电极反应式。 负极：______________________；正极：_______________________________。 (2) 简述放电和充电过程中Li＋运动情况。 【情境引入】 播放氢燃料电池汽车承载冬奥期间交通运行，为运动员、工作人员提供接送服务和其所具有的优越性能 【驱动问题7】请同学们利用上节课所学的知识，能不能设计出氢氧燃料电池？ 【探究任务】写出设计思路，绘制实验装置图，实施实验并记录实验现象。 【思考与讨论】氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应分析下面3种氢氧燃料电池的工作原理示意图，完成表格内容。 装置 电池反应：2H2＋O2===2H2O 传导离子 A 负极 _________________________ ____ 正极 _________________ B 负极 __________________ ____ 正极 ________________________ C 负极 ______________________________ _____ 正极 ________________________ 【知识点二】燃料电池 (1)工作原理：将反应物分别不断地输入电池的两极，通过燃料在负极发生 反应、氧化剂在正极发生 反应，实现一个相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转化为电能。 (2)常见类型：除了氢气外，甲烷、甲醇和乙醇等也可用作燃料电池的负极反应物。氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，它可以使用不同的电解质如KOH溶液、H3PO4溶液、熔融碳酸盐、固体电解质作为离子导体。 (3)主要特点：电极不参与反应，电池的正、负极反应物分别是氧化剂和燃料。 (4)燃料电池优点：能量利用效率高 、可连续使用和污染 等优点。 【即时练习3】用CH3OH气体代替H2作燃料，则得到甲醇燃料电池。 写出下列燃料电池的电极反应式和总反应方程式。 (1)CH3OH－H2SO4溶液－O2构成的燃料电池： 负极反应式：____________________________________________________， 正极反应式：____________________________________________________， 总反应式：______________________________________________________。 (2)CH3OH－KOH溶液－O2构成的燃料电池： 负极反应式：____________________________________________________， 正极反应式：____________________________________________________， 总反应式：_____________________________________________________。 【驱动问题8】 如何书写燃料电池的电极反应式？ 【思维模型 】 书写燃料电池电极反应式的三步骤 —— —— —— 【交流拓展】 根据本节课所学内容讨论以下问题： 1. 查阅资料总结出单液原电池与双液原电池相比优劣之处 2. 指导学生阅读课本P14，追根寻源 “铜锌原电池的电流是怎样产生的” 3. 寻找生活中常见的化学电源，并尝试用原电池思维模型解释其动力来源 【归纳提升】 教学环节 驱动问题与任务 教师活动 学生活动 设计意图 一次电池 【驱动问题1】指出上述电池中哪些是一次电池?哪些是二次电池? 【驱动问题2】一次电池和二次电池有什么区别? 【驱动问题3】对比分析酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池,指出它们的电解质溶液,并分析这两种锌锰干电池在使用的过程中有什么不同？ 【驱动问题4】碱性锌锰干电池的电池反应为Zn+2MnO2+H2O2MnOOH+ZnO。写出该电池的电极反应。 [情境引入] 展示图片——生活中常见的各类电池 组织交流、讨论 展投学生答案 【多媒体展示】 【归纳总结】锌锰干电池的电极反应式 自主学习 交流讨论 按照分组讨论交流并总结归纳，进而进行展示。 二次电池 【驱动问题5】写出铅蓄电池放电时的电极反应,分析放电过程中,负极质量的变化及电解质溶液pH的变化。 【驱动问题6】写出铅蓄电池充电时的电极反应;分析充电时,阴、阳极分别与直流电源的哪极相连。 组织交流、讨论 [教师分析] 铅蓄电池的工作原理：放电过程装置为原电池，充电过程是电解池。 【多媒体展示】铅蓄电池的放电和充电过程的电极反应式 【思维模型 】二次电池的反应规律 【学生讨论后归纳】 【反馈训练】1.热激活电池(又称热电池)可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物一旦受热熔融，电池瞬间即可输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl+Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。 根据示意图解答： (1)负极反应物为____，发生___反应，电极反应式为___。 (2)正极反应物为___，发生___反应，电极反应式为____ (3)电池工作时Li＋向__移动。 (4)常温时，电池不能释放电能的原因是_____ 2.一种可充电锂离子电池——钴酸锂-石墨锂电池，其电池反应为LixCy＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋Cy。 (1)写出电池放电时的电极反应式。 负极：_____；正极：______。 (2) 简述放电和充电过程中Li＋运动情况。 通过实验和启发性的问题，激发学生探究、再学习的欲望。提高科学探究能力。 燃料电池 【驱动问题7】请同学们利用上节课所学的知识，能不能设计出氢氧燃料电池？ 【驱动问题8】 如何书写燃料电池的电极反应式？ 【情境引入】 播放氢燃料电池汽车承载冬奥期间交通运行，为运动员、工作人员提供接送服务和其所具有的优越性能 【探究任务】写出设计思路，绘制实验装置图，实施实验并记录实验现象。 [多媒体展示] [教师分析] 氢氧燃料电池的工作原理：电池反应，离子导体，电极材料，电极反应物 [多媒体展示]氢氧燃料电池的工作原理动画 【思考与讨论】氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应分析下面3种氢氧燃料电池的工作原理示意图，完成表格内容。 [多媒体展示]燃料电池电极反应式书写的方法 按照分组开展试验并得出探究结果，进而进行展示。 [分组讨论1]：氢氧燃料电池工作原理（观看氢氧燃料电池工作原理动画演示） [分组讨论2]：氢氧燃料电池电极反应式书写，完成表格 【反馈训练】3.甲烷燃料电池成本远低于以氢气为燃料的传统燃料电池。 (1)在酸性（H2SO4）介质中 负极反应式：__________； 正极反应式：__________； 总反应式：_________ (2)在碱性(KOH溶液)介质中 负极反应式：__________ 正极反应式：__________ 总反应式：_________ 诊断和发展学生实验探究氢氧燃料电池工作原理的水平 感性、直观地认识燃料电池工作原理 通过练习，加深对电解质电离燃料电池工作原理的理解，体验学习的乐趣。同时规范化学用语。 【交流拓展】 根据本节课所学内容讨论以下问题： 1. 查阅资料 了解锂离子电池的工作原理。 2. 指导学生阅读课本P18，知识支持 “氢氧燃料电池中的电极反应” 交流讨论 放手让学生“归纳”，提高学生的分析、推理能力 【课堂小结】 使学生真实地感受到化学学习的潜在价值，感受化学的无穷魅力。 学科网（北京）股份有限公司 $$