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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池优质教案设计
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池优质教案设计，共16页。教案主要包含了新知预习，锂电池等内容，欢迎下载使用。
第二课时 化学电源
课题： 4.1.2 化学电源
课时
1
授课年级
高二
课标要求
课程目标：
了解不同类型的化学电源，包括干电池、铅酸蓄电池、锂离子电池，燃料电池等，了解其标注要求和使用条件，能够进行简单的选型和使用。
学习目标：
培养学生的科学素养和实践能力，通过实验和实践活动，让学生加深对原电池和化学电源的理解和掌握，提高自己的观察力和实践能力。
教材
分析
本节课的内容是人教版选择性必修1第四章第一节的第2课时《化学电源》的内容。
首先，教材通过生动的实验和图表，帮助学生理解化学电源的工作原理和形成条件。通过实验操作和观察，学生能够了解不同类型的化学电源的特点和使用条件，加深对化学电源的理解和掌握。
其次，教材注重与实际生活的联系，通过案例分析和讨论，让学生更好地理解化学现象和能源利用。教材通过分析化学电源在生产生活中的应用，让学生了解化学电源的实际应用和重要性，以及如何选择合适的化学电源。
此外，教材强调了化学电源在现代社会中的重要性和发展趋势，让学生了解化学电源在新能源领域中的地位和作用。通过介绍不同类型的化学电源，如锂离子电池、燃料电池等，让学生了解未来化学电源的发展方向和潜力。
最后，教材注重学生的主体性地位，通过多样化的教学方法，如任务驱动式学习、小组讨论等，提高学生的自主学习能力和团队合作精神。通过实验操作和讨论，学生能够自主探究、合作交流，加深对化学电源的理解和掌握。
在本节的第二课时课时学习上主要介绍了三类生活中常见的化学电源一次电池（锌锰干电池）、二次电池（铅酸蓄电池）、燃料电池（氢氧燃料电池）。目的在于使学生在学习了原电池原理后，能够利用原电池原理从微观上对生活中的化学电池及其变化进行分类表征，能运用相关的化学用语说明各类电池的有关变化。通过对燃料电池装置的设计和原理探究，培养学生科学探究能力与创新意识。
教学目标
1.知道化学电源的分类方法。
2熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。
3.了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，培养良好的环保意识。
重点
难点
重点：
（1）化学电池的工作原理；
（2）燃料电池电极反应式的书写
难点：掌握几种典型化学电池的电极反应
核心素养
宏观辨识与微观探析
能从宏观与微观结合的视角对电池及其变化进行分类和表征。能运用相关的化学用语说明各类电池的有关变化，能分析电池中的物质变化和伴随发生的能量转化与电池结构之间的关系。
科学探究与创新意识
根据实验方案，通过对氢氧燃料电池的学习，可以独立完成其他燃料电池的工作原理。
科学态度与社会责任
了解化学电源的广泛应用及废旧电池对环境的危害，在实践中逐步形成保护环境的观念。
学情分析
首先，对于高中生来说，他们在必修化学课程中已经学习了基本的化学原理和实验操作技能，为学习化学电源奠定了基础。同时，学生在日常生活中也接触到了不同类型的化学电源，如干电池、充电电池等，对化学电源有一定的认知和了解。
然而，学生在学习化学电源时可能会遇到一些困难。例如，不同类型的化学电源的工作原理和物质转换过程比较复杂，需要进行深入的了解和研究。学生还需理解和应用电化学相关基础知识，如电池电势、原电池等概念，进一步把握化学电源的特点和使用条件。另外，实践能力的培养也是一个难点。学生进行实践和探索，亲身感受到电化反应的性质，也是教学中应该予以强化的一种目标体系之一。
所以需要根据对学生实际的认知水平、知识储备、学习动机、兴趣爱好等方面的了解，制定合适的教学目标和方法，以帮助学生更好地理解和掌握化学电源的知识和技能。
总的来说，学生对化学电源有一定的认知和了解，但在深入理解和应用方面还存在一定的困难。学情分析有助于教师制定合适的教学目标和教学方法，提高教学效果和质量。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
环节一、
情景导入
生活情境
【环节设计】
教学环节
设计意图
知识回顾：原电池工作原理，讨论生活中的化学电源
通过原电池的日常生活中的应用介绍，引导学生所学的知识进行化学电源的学习
介绍一次电源的工作原理，通过对比讲解碱性锌锰电池
通过碱性锌锰电池的学习，引导学生如何思考电池的优化需求及发展路线。
介绍二次电源，通过对铅酸蓄电池的构造及电极反应式
通过铅酸蓄电池的学习，引导学生学习二次电池放电原理，拓展充电原理及电极反应式
自主学习锂电池的工作原理，同时讲解燃料电池
通过学习锂电池，燃料电池，引导学生掌握陌生电极反应式的书写方法；
一、知识回顾
一、原电池的知识总结
1．定义：将化学能转化的电能的装置叫做原电池 。
2．组成条件
（1）两个活泼性不同的电极
【注意】
①其中一个电极的金属性相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属。
②燃料电池中两极选石墨或铂电极。
（2）电解质溶液
（3）电极用导线相连并插入电解液，构成闭合回路
（4）自发的氧化还原反应
3．原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向
外电路中电子的流向：负极——导线——正极
外电路中电流的流向：正极——导线——负极
内电路中离子的迁移：阴离子移向负极溶液，阳离子移向正极溶液。
二、新知预习
【导入】
化学电源作为一种能量转换装置，在日常生活中具有广泛的应用。它可以为我们提供电力，如手机、笔记本电脑等电子设备都需要电池来供电。随着科技的发展，电池的性能和安全性也在不断提高。我们也可以进一步思考化学电源在电动汽车中的应用，它作为电动汽车的动力来源，能够将化学能转化为电能，为车辆提供动力。
随着电动汽车的普及和发展，它对环境的贡献不容忽视。电动汽车相较于传统燃油汽车，可以减少燃油排放和环境污染，符合环保意识和社会发展趋势。化学电源在电动汽车中的应用和推广具有重要意义，它可以促进环保意识的普及和可持续发展。
【互动环节】
【问题1】老师将学生分为小组讨论思考，结合生活中的电池使用，怎么判断优劣？
【学生1】表明自己使用手机，看手机待机时长；
【学生2】通过自己使用的充电宝，观察电池体积大小，输出的功率等；
【学生3】结合自己用的一些小的电器，通过可以反复充电的电池判断电池价值。
【老师】对学生的生活中的常识表示肯定，总结判断电池的优劣指标。
判断电池优劣的指标（简单了解）
1.比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。2.比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。
3.电池的可储存时间的长短。
【问题2】同学们刚才列举了很多种电池，那么这些电池都如何分类的？
【学生】电池可以分为一次电池，充电电池（二次电池）。。。
【老师】对化学电源分类，概念进行总结：
【投影】
化学电源的分类：化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等
①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电
②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生
③燃料电池：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源
【交流】使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。
【对应练习1】下列说法错误的是( )
A．依据原电池的原理设计出了化学电源
B．原电池是化学电源的雏形
C．判断电池的正负极只需看其正负极材料的活泼性
D．氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源
【答案】 C
【解析】 判断电池的正、负极不仅与电极材料有关，还与电解质溶液有关。
【对应练习2】下列电池不属于化学电池的是( )
A．碱性干电池B．铅蓄电池C．燃料电池D．太阳能电池
【答案】D
【解析】常见的电源：碱性干电池、蓄电池、燃料电池，可以将化学能转化为电能，而太阳能电池是太阳能转化为电能的装置，不是化学电池，故选D。
【对应练习3】下列有关电池的说法错误的是( )
A．手机中用的锂离子电池属于二次电池
B．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
C．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
D．铅蓄电池使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
【答案】C
【解析】A项，手机中用的锂离子电池是一类放电后可以再充电而反复使用的电池，属于二次电池，A正确；B项，甲醇燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源，B正确；C项，铜锌原电池工作时，锌为负极，铜为正极，电子沿外电路从负极锌流向正极铜，C错误；D项，铅蓄电池使用一段时间后电解质硫酸消耗，酸性减弱，导电能力下降，D正确；故选C。
通过
原电池的回顾，引导学生熟悉生活中的化学电源。并讨论常见电池的优劣特点。
环环节二
化学电源工作原理的学习
活动一、
常见的化学电源
一、一次电池—碱性锌锰电池
【过渡】老师介绍一次电池的定义及特点。
一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电。常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池等
【引导】
（1）阅读教材P99页内容，思考什么叫一次电池？碱性锌锰电池和锌银电池各有何特点？
【讨论1】观察教材图示锌锰电池的结构，讨论锌锰干电池的正负极。
【投屏】1普通锌锰干电池
常见的锌锰干电池的构造如图所示。其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。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。
【讨论2】通过已学的原电池知识，从图示中判断干电池的正、负电极，分小组讨论书写普通锌锰干电池的两极电极式。
【总结】
负极：Zn﹣2e- === Zn2+ 正极：2MnO2 + 2NH4+ + 2e- === 2MnO(OH) + 2NH3↑
总反应：Zn + 2MnO2 + 2NH4+ === Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑
【讨论3】老师抛出问题，家里常用的锌锰干电池耐久性如何，使用有哪些弊端？
【老师】弊端：酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀
【讨论4】我们根据使用经验已经了解普通的锌锰干电池不耐久，那如何改进这种弊端呢？改进方式如下：
①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池
②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池
【板书】一次电池——碱性锌锰电池
【小组讨论】碱性锌锰电池与普通锌锰干电池相比，是用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。那我们根据普通锌锰干电池书写碱性锌锰电池的电极式。
【板书】
负极：Zn + 2OH-﹣2e-==Zn(OH)2 正极： 2MnO2 + 2H2O + 2e- ==2MnO(OH) + 2OH-
总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O == 2MnO(OH) + Zn(OH)2
【对应练习4】关于化学能、电能与原电池下列判断不正确的是( )
A．利用原电池装置，可以将化学能转化为电能
B．燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，能量转化率可高达100%
C．人们日常使用的电能主要来自火力发电
D．最早使用的锌锰干电池的寿命和性能都不如改进后的碱性锌锰电池
【答案】B
【解析】A项，原电池装置，是将化学能转化为电能的装置，故A正确； B项，燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，但是在使用过程中还伴随着放出热量，能量转化率不可高达100%，故B错误；C项，人们日常使用的电能主要来自火力发电，故C正确；D项，最早使用的锌锰干电池电解质溶液显酸性容易腐蚀锌皮，寿命和性能都不如改进后的碱性锌锰电池，故D正确；故选B。
二、二次电池—铅酸蓄电池
【思考】阅读教材P97页内容，思考什么叫二次电池？铅酸蓄电池有何特点？
【交流1】二次电池又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
【交流2】铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，深灰色所示的正极板，板上覆盖有二氧化铅。浅灰色所示的负极板上覆盖有铅单质。硫酸作为电解质溶液，铅酸蓄电池的电压稳定，使用方便，安全可靠，价格低廉，在生产生活中使用广泛。例如铅酸蓄电池多用于启动和维持汽车用电系统的正常运转。
【投屏】铅酸蓄电池的结构示意图
【分析】根据原电池的构成条件，判断原电池的正负极。
【交流3】其负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。
【分析】以铅酸蓄电池的放电反应和充电反应分析如下：
【老师】铅酸蓄电池放电过程是进行的氧化还原反应，就是我们学过的原电池原理。
【引导】老师引导学生书写铅酸蓄电池放电时的两极反应式：
【板书】
负极：Pb(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)－2e－===PbSO4(s)；
正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。
总反应式：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) ==2PbSO4(s)＋2H2O(l)
【讨论】铅酸蓄电池充电时的反应原理与放电时是逆向进行（一般通过充电器将交流电转变为直流电进行充电），使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现将化学能转变为电能（放电），再由电能转变为化学能（充电）的循环。
【分组讨论】通过铅酸蓄电池的放电电极反应式的书写，我们又学习了充电过程的原理是放电的逆反应，引导学生小组讨论并写出充电时的电极反应式。
【提示】充电过程中的装置，得电子的电极为阴极，失电子的电极为阳极。
【老师】阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋ SO42-；阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋ SO42-
总反应：2PbSO4 + 2H2O === Pb + PbO2 +4H+ + 2SO42-
【总结】铅酸蓄电池是一个二次可充电电池，引导学生熟悉铅酸蓄电池的整体工作原理的总反应式。
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)
【讨论】你能说出铅酸蓄电池的优缺点吗？(分组讨论)
【总结】
(1)优点:可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉,在生产、生活中应用广泛。
(2)缺点:比能量低、笨重,废弃的电池污染环境。
【对应练习4】下列关于铅蓄电池的说法中正确的是( )
A．在放电时，正极发生的反应是Pb+SO42-=PbSO4+2e-
B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4+2e-=Pb+ SO42-
【答案】B
【解析】A项，电池放电时正极发生还原反应，电极反应为PbO2+4H++2e-+SO42-=PbSO4+2H2O；C项，电池充电时硫酸的浓度应不断增大；D项，电池充电时阳极应发生氧化反应。
三、锂电池
【小组讨论】生活中，工作中常用的手机，笔记本，以及近几年的电动汽车，这些用电器中应用的电池，大家了解有多少，大家分组讨论。
【学生1】认为这些电池据了解属于锂电池；
【学生2】认为这类电池是可以充电的，属于二次电池；
【学生3】认为这些电池质量小、体积小、储存和运输能量大。
【老师】引导学生阅读课本P97页“资料卡片”，拓展讲解锂电池。
【设问】1.金属锂的性质有哪些？如果做电极，直接接触电解质溶液是否可以？
2. Li的摩尔质量是7g/ml,当转移1ml的电子时需要锂的质量是多少？和其他金属比较，这一点有哪些优势？
【教师讲解】
1.因此金属物理有较强的还原性。易与水和氧气发生反应，所以电池中不能含水，同时电池要严格的密封，防止金属锂与空气接触而燃烧。
2.转移1ml电子时，消耗金属的质量图
【引导学习】
【投屏】锂电池工作原理示意图（网络图片）
放电时，负极材料—嵌锂石墨；正极材料—钴酸锂；电解质溶液—六氟磷酸锂
电极反应式：
【思路引导】
通过对正负极的分析，引导学生明确电极的最终产物，书写正负极。
负极：LixCy﹣xe- === Cy + xLi+
正极：Li1-xCO2 + xLi+ + xe- === LiCO2
总反应：Li1-xCO2 + LixCy === LiCO2 + Cy
【对应练习5】新型LiFePO4可充电锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠。已知该电池放电时的正极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4，负极反应式为Li-e-=Li+。下列说法中正确的是( )
A．充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连
B．放电时电池总反应为FePO4+Li++e-=LiFePO4
C．放电时电池内部Li+向负极移动
D．放电时，在正极上Li+得电子被还原
【答案】A
【解析】B项，放电时电池总反应为FePO4+Li=LiFePO4；C项，放电时电池内部Li+向正极移动；D项，在正极上FePO4得电子被还原。
梳理思路，重新认识原电池与化学电源之间的关系。引导学生对化学电源的功能判断，以及化学电源的未来趋势与应用进行思考。
观察锂离子电池的构造，根据已有知识书写电极反应方程式。
活动二、新型电池——燃料电池
活动三、双液原电池的原理
【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。
【讲解】燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
【思考】阅读教材P98页内容，什么是“高效、环境友好”电池？氢氧燃料电池有何特点？
【交流1】①燃料电池因反应成分，产物无污染，又称为“高效、环境友好”电池。
【交流2】②氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2===2H2O。
【交流3】③氢氧燃料电池在不同介质（酸和碱）中的电极反应
【引导】根据模式电极反应式的书写方法，引导学生书写氢氧燃料电池在不同介质（酸和碱）中的电极反应式。
、
【板书】
1.酸性条件：
负极： 2H2 - 4e- === 4H+ 正极：O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O
总反应：2H2 + O2 === 2H2O
2.碱性条件：
负极：2H2 + 4OH- - 4e- === 4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-
总反应：2H2 + O2 === 2H2O
【提问】你知道的燃料电池有哪些？
【结论】氢氧燃料电池、甲烷电池、甲醇燃料电池、肼燃料电池等。
【分组讨论】燃料电池的特点是什么？
【老师总结】
（1）燃料电池中，燃料（还原性气体等）作负极，发生氧化反应，氧化剂（通常为氧气）作正极发生还原反应
（2）燃料电池的电极材料一般为惰性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等
（3）燃料电池在使用过程中，并没有发生燃料与氧化剂之间的直接燃烧，而是在两极之间发生了放电，将化学能转化为电能。
【思考】燃料电池与一次电池、二次电池相比有什么不同？
【老师】一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件，它工作时，燃料和氧化剂连续由外部供给，在电极上不断进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。
【讨论】学习了燃料电池，引导同学总结此类型电池的优点。
【老师】燃料电池的能量转化率远高于普通燃烧过程，可以持续使用，噪音低，不污染环境。既利于节约能源，又绿色环保，具有广阔的发展前景，被誉为“绿色发电站”
【对应训练5】下列图示都是原电池原理在化学电源中的应用。
下列有关说法中正确的是( )
A．铅蓄电池在放电时，其负极是铅电极
B．氢氧燃料电池中，H2所在电极发生的反应为H2-2e-+2OH-=2H2O
C．氢氧燃料电池中，通入O2的一极为负极
D．铅蓄电池放电后，PbO2极质量减小
【答案】A
【解析】A项，铅蓄电池在放电时，铅是负极，由铅变成硫酸铅，A正确；B项，氢氧燃料电池中，电解质溶液为酸性，所以H2所在电极发生的反应为H2-2e-=2H+，B错误；C项，氢氧燃料电池中，通入O2的一极为正极，C错误；D项，铅蓄电池放电后，PbO2极变成PbSO4，质量增重，D错误；故选A。
【对应练习6】下列说法中正确的是( )
A. 镍氢电池、锂离子电池和锌锰干电池都是二次电池
B. 氢氧燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池
C. 铅酸蓄电池放电的时候正极材料是铅，负极材料是二氧化铅
D. 铅酸蓄电池充电时将化学能转化为电能
【答案】B
【解析】A.镍氢电池、锂电池为二次电池，锌锰干电池为一次电池，故A错误；
B.氢氧燃料电池产物为H2O，不污染环境，故B正确；
C.铅蓄电池放电的时候，Pb被氧化，为原电池的负极，PbO2被还原，为原电池的正极，故C错误；
D.铅蓄电池充电时是将电能转化为化学能，故D错误；
故选B。
利用已有知识，预测物质的性质，培养利用所学解决实际问题的能力。
实验探究（验证）预测（猜想），培养观察、分析能力，体验科学研究的基本方法。
课堂总结
一、碱性锌锰电池
负极
Zn + 2OH-﹣2e-==Zn(OH)2
正极
2MnO2 + 2H2O + 2e- ==2MnO(OH) + 2OH-
总反应
Zn + 2MnO2 + 2H2O == 2MnO(OH) + Zn(OH)2
二、铅酸蓄电池
充电放电工作原理
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
放电
负极
Pb + SO42-﹣2e- === PbSO4
正极
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- === PbSO4 + 2H2O
总反应
Pb + PbO2 + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O
充电
阴极
PbSO4＋2e－===Pb＋ SO42-
阳极
PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋ SO42-
总反应
2PbSO4 + 2H2O === Pb + PbO2 +4H+ + 2SO42-
三、氢氧燃料电池
电解质
酸性溶液
碱性溶液
总反应
2H2 + O2 === 2H2O
负极反应式
2H2 - 4e- === 4H+
2H2 + 4OH- - 4e- === 4H2O
正极反应式
O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O
O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-
板书
设计
4.1.2 化学电源
一、化学电池
（一）一次电池（以碱性锌锰电池为例）
1.普通锌锰干电池
负极：Zn﹣2e- === Zn2+ 正极：2MnO2 + 2NH4+ + 2e- === 2MnO(OH) + 2NH3↑
总反应：Zn + 2MnO2 + 2NH4+ === Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑
2.碱性锌锰干电池
负极：Zn + 2OH-﹣2e-==Zn(OH)2 正极： 2MnO2 + 2H2O + 2e- ==2MnO(OH) + 2OH-
总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O == 2MnO(OH) + Zn(OH)2
（二）、二次电池(以铅酸蓄电池为例)
放电工作时：
总反应式：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)
负极：Pb(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)－2e－===PbSO4(s)；
正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。
充电过程中的装置，得电子的电极为阴极，失电子的电极为阳极。
阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋ SO42-；阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋ SO42-
总反应：2PbSO4 + 2H2O === Pb + PbO2 +4H+ + 2SO42-
（三）、燃料电池(以氢氧燃料电池为例)
1.酸性条件：
负极： 2H2 - 4e- === 4H+ 正极：O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O
总反应：2H2 + O2 === 2H2O
2.碱性条件：
负极：2H2 + 4OH- - 4e- === 4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-
总反应：2H2 + O2 === 2H2O
教学
反思
教学内容反思：
本节课的主要教学内容包括原电池的工作原理和几种常见化学电源（如干电池、铅酸蓄电池、锂电池等）的制作与应用。在教学过程中，注意将理论与实验相结合，引导学生通过实验探究原电池的工作原理。同时，我也注重介绍各种化学电源的制作与应用，让学生了解化学电源在日常生活和工业生产中的应用。然而，在教学过程中，我发现学生对一些复杂的化学反应和电化学知识掌握不够扎实，需要加强基础知识的教学。
教学方法反思：
本节课中，我采用了多种教学方法，如讲解、演示、实验探究等。通过这些教学方法的应用，学生能够更好地理解和掌握原电池的工作原理和化学电源的制作与应用。然而，在教学过程中，我发现一些学生缺乏主动思考和探究的精神，需要加强对学生思维能力的培养。此外，在教学过程中，也应该注重与学生之间的互动和交流，以便更好地了解学生的学习情况和需求。
学生表现反思：
在本节课中，大部分学生能够积极参与教学过程，认真听讲、思考和探究。然而，也有部分学生在基础知识掌握方面存在一定困难，需要更多的关注和帮助。此外，在教学过程中，我发现学生的实验操作能力和观察能力有待提高。
个人感悟反思：
在本节课的教学过程中，我深刻认识到化学是一门实践性很强的学科，需要注重理论与实践的结合。同时，在教学过程中，我也应该注重培养学生的思维能力和实验探究能力，以便更好地适应未来的学习和工作需求。此外，我也应该不断反思自己的教学方法和手段，以便更好地满足学生的学习需求和提高教学效果。
课后作业
【练习1】下列有关电池的说法错误的是( )
A．手机中用的锂离子电池属于二次电池
B．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
C．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
D．铅蓄电池使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
【答案】C
【解析】A项，手机中用的锂离子电池是一类放电后可以再充电而反复使用的电池，属于二次电池，A正确；B项，甲醇燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源，B正确；C项，铜锌原电池工作时，锌为负极，铜为正极，电子沿外电路从负极锌流向正极铜，C错误；D项，铅蓄电池使用一段时间后电解质硫酸消耗，酸性减弱，导电能力下降，D正确；故选C。
【练习2】燃料电池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)与氧化剂反应，将反应物的化学能转化为电能的装置，通常用氢氧化钾作电解质。回答下列问题：
(1)已知某燃料电池的总反应为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，电池中有一极的电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，该电极是燃料电池的 (填“正”或“负”)极，另一个电极上的电极反应式为 。
(2)随着电池不断放电，电解质溶液的碱性逐渐 (填“增强”“减弱”或“不变”)
(3)通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率 (填“大于”“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。
【答案】(1)负 4H2O+2O2+8e-=8OH- (2)减弱 (3)大于
【解析】(1)根据电极反应式可知，甲烷失去电子，作电池的负极，正极反应式可以用电池总反应式减去负极反应式得到。(2)从电池总反应可知反应过程消耗KOH，所以溶液的碱性减弱。
【练习3】下列有关四个常用电化学装置的叙述中，正确的是( )
图Ⅰ碱性锌锰电池
图Ⅱ铅蓄电池
图Ⅲ
图Ⅳ氢氧燃料电池
A. 图Ⅰ所示电池中，MnO2是正极，电极反应式是2H2O+2e−=H2↑+2OH−
B. 图Ⅱ所示电池放电过程中，当外电路通过1ml电子时，理论上负极板的质量增加96g
C. 图Ⅲ所示装置没有形成原电池
D. 图Ⅳ所示电池中，不管KOH溶液换成H2SO4溶液还是Na2SO4溶液，电池总反应式不变
【答案】D
【解析】A.图Ⅰ所示电池中，正极上MnO2得电子发生还原反应，电极反应式是：MnO2+H2O+e−=MnO(OH)+OH−，故A错误；
B.图Ⅱ所示电池放电过程中，当外电路通过1ml电子时，负极反应Pb−2e−+SO42−=PbSO4，理论上负极板增加的的质量(是0.5ml的硫酸根的质量)即增加48g，故B错误；
C.图Ⅲ所示装置满足原电池形成条件，形成了原电池 ，故C错误；
D.图Ⅳ所示电池中，不管KOH溶液换成H2SO4溶液还是Na2SO4溶液，电池总反应式都为：2H2+O2=2H2O，故D正确。
第二课时 化学电源
课题： 4.1.2 化学电源
课时
1
授课年级
高二
课标要求
课程目标：
了解不同类型的化学电源，包括干电池、铅酸蓄电池、锂离子电池，燃料电池等，了解其标注要求和使用条件，能够进行简单的选型和使用。
学习目标：
培养学生的科学素养和实践能力，通过实验和实践活动，让学生加深对原电池和化学电源的理解和掌握，提高自己的观察力和实践能力。
教材
分析
本节课的内容是人教版选择性必修1第四章第一节的第2课时《化学电源》的内容。
首先，教材通过生动的实验和图表，帮助学生理解化学电源的工作原理和形成条件。通过实验操作和观察，学生能够了解不同类型的化学电源的特点和使用条件，加深对化学电源的理解和掌握。
其次，教材注重与实际生活的联系，通过案例分析和讨论，让学生更好地理解化学现象和能源利用。教材通过分析化学电源在生产生活中的应用，让学生了解化学电源的实际应用和重要性，以及如何选择合适的化学电源。
此外，教材强调了化学电源在现代社会中的重要性和发展趋势，让学生了解化学电源在新能源领域中的地位和作用。通过介绍不同类型的化学电源，如锂离子电池、燃料电池等，让学生了解未来化学电源的发展方向和潜力。
最后，教材注重学生的主体性地位，通过多样化的教学方法，如任务驱动式学习、小组讨论等，提高学生的自主学习能力和团队合作精神。通过实验操作和讨论，学生能够自主探究、合作交流，加深对化学电源的理解和掌握。
在本节的第二课时课时学习上主要介绍了三类生活中常见的化学电源一次电池（锌锰干电池）、二次电池（铅酸蓄电池）、燃料电池（氢氧燃料电池）。目的在于使学生在学习了原电池原理后，能够利用原电池原理从微观上对生活中的化学电池及其变化进行分类表征，能运用相关的化学用语说明各类电池的有关变化。通过对燃料电池装置的设计和原理探究，培养学生科学探究能力与创新意识。
教学目标
1.知道化学电源的分类方法。
2熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。
3.了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，培养良好的环保意识。
重点
难点
重点：
（1）化学电池的工作原理；
（2）燃料电池电极反应式的书写
难点：掌握几种典型化学电池的电极反应
核心素养
宏观辨识与微观探析
能从宏观与微观结合的视角对电池及其变化进行分类和表征。能运用相关的化学用语说明各类电池的有关变化，能分析电池中的物质变化和伴随发生的能量转化与电池结构之间的关系。
科学探究与创新意识
根据实验方案，通过对氢氧燃料电池的学习，可以独立完成其他燃料电池的工作原理。
科学态度与社会责任
了解化学电源的广泛应用及废旧电池对环境的危害，在实践中逐步形成保护环境的观念。
学情分析
首先，对于高中生来说，他们在必修化学课程中已经学习了基本的化学原理和实验操作技能，为学习化学电源奠定了基础。同时，学生在日常生活中也接触到了不同类型的化学电源，如干电池、充电电池等，对化学电源有一定的认知和了解。
然而，学生在学习化学电源时可能会遇到一些困难。例如，不同类型的化学电源的工作原理和物质转换过程比较复杂，需要进行深入的了解和研究。学生还需理解和应用电化学相关基础知识，如电池电势、原电池等概念，进一步把握化学电源的特点和使用条件。另外，实践能力的培养也是一个难点。学生进行实践和探索，亲身感受到电化反应的性质，也是教学中应该予以强化的一种目标体系之一。
所以需要根据对学生实际的认知水平、知识储备、学习动机、兴趣爱好等方面的了解，制定合适的教学目标和方法，以帮助学生更好地理解和掌握化学电源的知识和技能。
总的来说，学生对化学电源有一定的认知和了解，但在深入理解和应用方面还存在一定的困难。学情分析有助于教师制定合适的教学目标和教学方法，提高教学效果和质量。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
环节一、
情景导入
生活情境
【环节设计】
教学环节
设计意图
知识回顾：原电池工作原理，讨论生活中的化学电源
通过原电池的日常生活中的应用介绍，引导学生所学的知识进行化学电源的学习
介绍一次电源的工作原理，通过对比讲解碱性锌锰电池
通过碱性锌锰电池的学习，引导学生如何思考电池的优化需求及发展路线。
介绍二次电源，通过对铅酸蓄电池的构造及电极反应式
通过铅酸蓄电池的学习，引导学生学习二次电池放电原理，拓展充电原理及电极反应式
自主学习锂电池的工作原理，同时讲解燃料电池
通过学习锂电池，燃料电池，引导学生掌握陌生电极反应式的书写方法；
一、知识回顾
一、原电池的知识总结
1．定义：将化学能转化的电能的装置叫做原电池 。
2．组成条件
（1）两个活泼性不同的电极
【注意】
①其中一个电极的金属性相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属。
②燃料电池中两极选石墨或铂电极。
（2）电解质溶液
（3）电极用导线相连并插入电解液，构成闭合回路
（4）自发的氧化还原反应
3．原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向
外电路中电子的流向：负极——导线——正极
外电路中电流的流向：正极——导线——负极
内电路中离子的迁移：阴离子移向负极溶液，阳离子移向正极溶液。
二、新知预习
【导入】
化学电源作为一种能量转换装置，在日常生活中具有广泛的应用。它可以为我们提供电力，如手机、笔记本电脑等电子设备都需要电池来供电。随着科技的发展，电池的性能和安全性也在不断提高。我们也可以进一步思考化学电源在电动汽车中的应用，它作为电动汽车的动力来源，能够将化学能转化为电能，为车辆提供动力。
随着电动汽车的普及和发展，它对环境的贡献不容忽视。电动汽车相较于传统燃油汽车，可以减少燃油排放和环境污染，符合环保意识和社会发展趋势。化学电源在电动汽车中的应用和推广具有重要意义，它可以促进环保意识的普及和可持续发展。
【互动环节】
【问题1】老师将学生分为小组讨论思考，结合生活中的电池使用，怎么判断优劣？
【学生1】表明自己使用手机，看手机待机时长；
【学生2】通过自己使用的充电宝，观察电池体积大小，输出的功率等；
【学生3】结合自己用的一些小的电器，通过可以反复充电的电池判断电池价值。
【老师】对学生的生活中的常识表示肯定，总结判断电池的优劣指标。
判断电池优劣的指标（简单了解）
1.比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。2.比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。
3.电池的可储存时间的长短。
【问题2】同学们刚才列举了很多种电池，那么这些电池都如何分类的？
【学生】电池可以分为一次电池，充电电池（二次电池）。。。
【老师】对化学电源分类，概念进行总结：
【投影】
化学电源的分类：化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等
①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电
②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生
③燃料电池：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源
【交流】使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。
【对应练习1】下列说法错误的是( )
A．依据原电池的原理设计出了化学电源
B．原电池是化学电源的雏形
C．判断电池的正负极只需看其正负极材料的活泼性
D．氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源
【答案】 C
【解析】 判断电池的正、负极不仅与电极材料有关，还与电解质溶液有关。
【对应练习2】下列电池不属于化学电池的是( )
A．碱性干电池B．铅蓄电池C．燃料电池D．太阳能电池
【答案】D
【解析】常见的电源：碱性干电池、蓄电池、燃料电池，可以将化学能转化为电能，而太阳能电池是太阳能转化为电能的装置，不是化学电池，故选D。
【对应练习3】下列有关电池的说法错误的是( )
A．手机中用的锂离子电池属于二次电池
B．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
C．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
D．铅蓄电池使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
【答案】C
【解析】A项，手机中用的锂离子电池是一类放电后可以再充电而反复使用的电池，属于二次电池，A正确；B项，甲醇燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源，B正确；C项，铜锌原电池工作时，锌为负极，铜为正极，电子沿外电路从负极锌流向正极铜，C错误；D项，铅蓄电池使用一段时间后电解质硫酸消耗，酸性减弱，导电能力下降，D正确；故选C。
通过
原电池的回顾，引导学生熟悉生活中的化学电源。并讨论常见电池的优劣特点。
环环节二
化学电源工作原理的学习
活动一、
常见的化学电源
一、一次电池—碱性锌锰电池
【过渡】老师介绍一次电池的定义及特点。
一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电。常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池等
【引导】
（1）阅读教材P99页内容，思考什么叫一次电池？碱性锌锰电池和锌银电池各有何特点？
【讨论1】观察教材图示锌锰电池的结构，讨论锌锰干电池的正负极。
【投屏】1普通锌锰干电池
常见的锌锰干电池的构造如图所示。其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。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。
【讨论2】通过已学的原电池知识，从图示中判断干电池的正、负电极，分小组讨论书写普通锌锰干电池的两极电极式。
【总结】
负极：Zn﹣2e- === Zn2+ 正极：2MnO2 + 2NH4+ + 2e- === 2MnO(OH) + 2NH3↑
总反应：Zn + 2MnO2 + 2NH4+ === Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑
【讨论3】老师抛出问题，家里常用的锌锰干电池耐久性如何，使用有哪些弊端？
【老师】弊端：酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀
【讨论4】我们根据使用经验已经了解普通的锌锰干电池不耐久，那如何改进这种弊端呢？改进方式如下：
①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池
②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池
【板书】一次电池——碱性锌锰电池
【小组讨论】碱性锌锰电池与普通锌锰干电池相比，是用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。那我们根据普通锌锰干电池书写碱性锌锰电池的电极式。
【板书】
负极：Zn + 2OH-﹣2e-==Zn(OH)2 正极： 2MnO2 + 2H2O + 2e- ==2MnO(OH) + 2OH-
总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O == 2MnO(OH) + Zn(OH)2
【对应练习4】关于化学能、电能与原电池下列判断不正确的是( )
A．利用原电池装置，可以将化学能转化为电能
B．燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，能量转化率可高达100%
C．人们日常使用的电能主要来自火力发电
D．最早使用的锌锰干电池的寿命和性能都不如改进后的碱性锌锰电池
【答案】B
【解析】A项，原电池装置，是将化学能转化为电能的装置，故A正确； B项，燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，但是在使用过程中还伴随着放出热量，能量转化率不可高达100%，故B错误；C项，人们日常使用的电能主要来自火力发电，故C正确；D项，最早使用的锌锰干电池电解质溶液显酸性容易腐蚀锌皮，寿命和性能都不如改进后的碱性锌锰电池，故D正确；故选B。
二、二次电池—铅酸蓄电池
【思考】阅读教材P97页内容，思考什么叫二次电池？铅酸蓄电池有何特点？
【交流1】二次电池又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
【交流2】铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，深灰色所示的正极板，板上覆盖有二氧化铅。浅灰色所示的负极板上覆盖有铅单质。硫酸作为电解质溶液，铅酸蓄电池的电压稳定，使用方便，安全可靠，价格低廉，在生产生活中使用广泛。例如铅酸蓄电池多用于启动和维持汽车用电系统的正常运转。
【投屏】铅酸蓄电池的结构示意图
【分析】根据原电池的构成条件，判断原电池的正负极。
【交流3】其负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。
【分析】以铅酸蓄电池的放电反应和充电反应分析如下：
【老师】铅酸蓄电池放电过程是进行的氧化还原反应，就是我们学过的原电池原理。
【引导】老师引导学生书写铅酸蓄电池放电时的两极反应式：
【板书】
负极：Pb(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)－2e－===PbSO4(s)；
正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。
总反应式：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) ==2PbSO4(s)＋2H2O(l)
【讨论】铅酸蓄电池充电时的反应原理与放电时是逆向进行（一般通过充电器将交流电转变为直流电进行充电），使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现将化学能转变为电能（放电），再由电能转变为化学能（充电）的循环。
【分组讨论】通过铅酸蓄电池的放电电极反应式的书写，我们又学习了充电过程的原理是放电的逆反应，引导学生小组讨论并写出充电时的电极反应式。
【提示】充电过程中的装置，得电子的电极为阴极，失电子的电极为阳极。
【老师】阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋ SO42-；阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋ SO42-
总反应：2PbSO4 + 2H2O === Pb + PbO2 +4H+ + 2SO42-
【总结】铅酸蓄电池是一个二次可充电电池，引导学生熟悉铅酸蓄电池的整体工作原理的总反应式。
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)
【讨论】你能说出铅酸蓄电池的优缺点吗？(分组讨论)
【总结】
(1)优点:可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉,在生产、生活中应用广泛。
(2)缺点:比能量低、笨重,废弃的电池污染环境。
【对应练习4】下列关于铅蓄电池的说法中正确的是( )
A．在放电时，正极发生的反应是Pb+SO42-=PbSO4+2e-
B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4+2e-=Pb+ SO42-
【答案】B
【解析】A项，电池放电时正极发生还原反应，电极反应为PbO2+4H++2e-+SO42-=PbSO4+2H2O；C项，电池充电时硫酸的浓度应不断增大；D项，电池充电时阳极应发生氧化反应。
三、锂电池
【小组讨论】生活中，工作中常用的手机，笔记本，以及近几年的电动汽车，这些用电器中应用的电池，大家了解有多少，大家分组讨论。
【学生1】认为这些电池据了解属于锂电池；
【学生2】认为这类电池是可以充电的，属于二次电池；
【学生3】认为这些电池质量小、体积小、储存和运输能量大。
【老师】引导学生阅读课本P97页“资料卡片”，拓展讲解锂电池。
【设问】1.金属锂的性质有哪些？如果做电极，直接接触电解质溶液是否可以？
2. Li的摩尔质量是7g/ml,当转移1ml的电子时需要锂的质量是多少？和其他金属比较，这一点有哪些优势？
【教师讲解】
1.因此金属物理有较强的还原性。易与水和氧气发生反应，所以电池中不能含水，同时电池要严格的密封，防止金属锂与空气接触而燃烧。
2.转移1ml电子时，消耗金属的质量图
【引导学习】
【投屏】锂电池工作原理示意图（网络图片）
放电时，负极材料—嵌锂石墨；正极材料—钴酸锂；电解质溶液—六氟磷酸锂
电极反应式：
【思路引导】
通过对正负极的分析，引导学生明确电极的最终产物，书写正负极。
负极：LixCy﹣xe- === Cy + xLi+
正极：Li1-xCO2 + xLi+ + xe- === LiCO2
总反应：Li1-xCO2 + LixCy === LiCO2 + Cy
【对应练习5】新型LiFePO4可充电锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠。已知该电池放电时的正极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4，负极反应式为Li-e-=Li+。下列说法中正确的是( )
A．充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连
B．放电时电池总反应为FePO4+Li++e-=LiFePO4
C．放电时电池内部Li+向负极移动
D．放电时，在正极上Li+得电子被还原
【答案】A
【解析】B项，放电时电池总反应为FePO4+Li=LiFePO4；C项，放电时电池内部Li+向正极移动；D项，在正极上FePO4得电子被还原。
梳理思路，重新认识原电池与化学电源之间的关系。引导学生对化学电源的功能判断，以及化学电源的未来趋势与应用进行思考。
观察锂离子电池的构造，根据已有知识书写电极反应方程式。
活动二、新型电池——燃料电池
活动三、双液原电池的原理
【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。
【讲解】燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
【思考】阅读教材P98页内容，什么是“高效、环境友好”电池？氢氧燃料电池有何特点？
【交流1】①燃料电池因反应成分，产物无污染，又称为“高效、环境友好”电池。
【交流2】②氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2===2H2O。
【交流3】③氢氧燃料电池在不同介质（酸和碱）中的电极反应
【引导】根据模式电极反应式的书写方法，引导学生书写氢氧燃料电池在不同介质（酸和碱）中的电极反应式。
、
【板书】
1.酸性条件：
负极： 2H2 - 4e- === 4H+ 正极：O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O
总反应：2H2 + O2 === 2H2O
2.碱性条件：
负极：2H2 + 4OH- - 4e- === 4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-
总反应：2H2 + O2 === 2H2O
【提问】你知道的燃料电池有哪些？
【结论】氢氧燃料电池、甲烷电池、甲醇燃料电池、肼燃料电池等。
【分组讨论】燃料电池的特点是什么？
【老师总结】
（1）燃料电池中，燃料（还原性气体等）作负极，发生氧化反应，氧化剂（通常为氧气）作正极发生还原反应
（2）燃料电池的电极材料一般为惰性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等
（3）燃料电池在使用过程中，并没有发生燃料与氧化剂之间的直接燃烧，而是在两极之间发生了放电，将化学能转化为电能。
【思考】燃料电池与一次电池、二次电池相比有什么不同？
【老师】一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件，它工作时，燃料和氧化剂连续由外部供给，在电极上不断进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。
【讨论】学习了燃料电池，引导同学总结此类型电池的优点。
【老师】燃料电池的能量转化率远高于普通燃烧过程，可以持续使用，噪音低，不污染环境。既利于节约能源，又绿色环保，具有广阔的发展前景，被誉为“绿色发电站”
【对应训练5】下列图示都是原电池原理在化学电源中的应用。
下列有关说法中正确的是( )
A．铅蓄电池在放电时，其负极是铅电极
B．氢氧燃料电池中，H2所在电极发生的反应为H2-2e-+2OH-=2H2O
C．氢氧燃料电池中，通入O2的一极为负极
D．铅蓄电池放电后，PbO2极质量减小
【答案】A
【解析】A项，铅蓄电池在放电时，铅是负极，由铅变成硫酸铅，A正确；B项，氢氧燃料电池中，电解质溶液为酸性，所以H2所在电极发生的反应为H2-2e-=2H+，B错误；C项，氢氧燃料电池中，通入O2的一极为正极，C错误；D项，铅蓄电池放电后，PbO2极变成PbSO4，质量增重，D错误；故选A。
【对应练习6】下列说法中正确的是( )
A. 镍氢电池、锂离子电池和锌锰干电池都是二次电池
B. 氢氧燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池
C. 铅酸蓄电池放电的时候正极材料是铅，负极材料是二氧化铅
D. 铅酸蓄电池充电时将化学能转化为电能
【答案】B
【解析】A.镍氢电池、锂电池为二次电池，锌锰干电池为一次电池，故A错误；
B.氢氧燃料电池产物为H2O，不污染环境，故B正确；
C.铅蓄电池放电的时候，Pb被氧化，为原电池的负极，PbO2被还原，为原电池的正极，故C错误；
D.铅蓄电池充电时是将电能转化为化学能，故D错误；
故选B。
利用已有知识，预测物质的性质，培养利用所学解决实际问题的能力。
实验探究（验证）预测（猜想），培养观察、分析能力，体验科学研究的基本方法。
课堂总结
一、碱性锌锰电池
负极
Zn + 2OH-﹣2e-==Zn(OH)2
正极
2MnO2 + 2H2O + 2e- ==2MnO(OH) + 2OH-
总反应
Zn + 2MnO2 + 2H2O == 2MnO(OH) + Zn(OH)2
二、铅酸蓄电池
充电放电工作原理
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
放电
负极
Pb + SO42-﹣2e- === PbSO4
正极
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- === PbSO4 + 2H2O
总反应
Pb + PbO2 + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O
充电
阴极
PbSO4＋2e－===Pb＋ SO42-
阳极
PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋ SO42-
总反应
2PbSO4 + 2H2O === Pb + PbO2 +4H+ + 2SO42-
三、氢氧燃料电池
电解质
酸性溶液
碱性溶液
总反应
2H2 + O2 === 2H2O
负极反应式
2H2 - 4e- === 4H+
2H2 + 4OH- - 4e- === 4H2O
正极反应式
O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O
O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-
板书
设计
4.1.2 化学电源
一、化学电池
（一）一次电池（以碱性锌锰电池为例）
1.普通锌锰干电池
负极：Zn﹣2e- === Zn2+ 正极：2MnO2 + 2NH4+ + 2e- === 2MnO(OH) + 2NH3↑
总反应：Zn + 2MnO2 + 2NH4+ === Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑
2.碱性锌锰干电池
负极：Zn + 2OH-﹣2e-==Zn(OH)2 正极： 2MnO2 + 2H2O + 2e- ==2MnO(OH) + 2OH-
总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O == 2MnO(OH) + Zn(OH)2
（二）、二次电池(以铅酸蓄电池为例)
放电工作时：
总反应式：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)
负极：Pb(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)－2e－===PbSO4(s)；
正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。
充电过程中的装置，得电子的电极为阴极，失电子的电极为阳极。
阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋ SO42-；阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋ SO42-
总反应：2PbSO4 + 2H2O === Pb + PbO2 +4H+ + 2SO42-
（三）、燃料电池(以氢氧燃料电池为例)
1.酸性条件：
负极： 2H2 - 4e- === 4H+ 正极：O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O
总反应：2H2 + O2 === 2H2O
2.碱性条件：
负极：2H2 + 4OH- - 4e- === 4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-
总反应：2H2 + O2 === 2H2O
教学
反思
教学内容反思：
本节课的主要教学内容包括原电池的工作原理和几种常见化学电源（如干电池、铅酸蓄电池、锂电池等）的制作与应用。在教学过程中，注意将理论与实验相结合，引导学生通过实验探究原电池的工作原理。同时，我也注重介绍各种化学电源的制作与应用，让学生了解化学电源在日常生活和工业生产中的应用。然而，在教学过程中，我发现学生对一些复杂的化学反应和电化学知识掌握不够扎实，需要加强基础知识的教学。
教学方法反思：
本节课中，我采用了多种教学方法，如讲解、演示、实验探究等。通过这些教学方法的应用，学生能够更好地理解和掌握原电池的工作原理和化学电源的制作与应用。然而，在教学过程中，我发现一些学生缺乏主动思考和探究的精神，需要加强对学生思维能力的培养。此外，在教学过程中，也应该注重与学生之间的互动和交流，以便更好地了解学生的学习情况和需求。
学生表现反思：
在本节课中，大部分学生能够积极参与教学过程，认真听讲、思考和探究。然而，也有部分学生在基础知识掌握方面存在一定困难，需要更多的关注和帮助。此外，在教学过程中，我发现学生的实验操作能力和观察能力有待提高。
个人感悟反思：
在本节课的教学过程中，我深刻认识到化学是一门实践性很强的学科，需要注重理论与实践的结合。同时，在教学过程中，我也应该注重培养学生的思维能力和实验探究能力，以便更好地适应未来的学习和工作需求。此外，我也应该不断反思自己的教学方法和手段，以便更好地满足学生的学习需求和提高教学效果。
课后作业
【练习1】下列有关电池的说法错误的是( )
A．手机中用的锂离子电池属于二次电池
B．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
C．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
D．铅蓄电池使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
【答案】C
【解析】A项，手机中用的锂离子电池是一类放电后可以再充电而反复使用的电池，属于二次电池，A正确；B项，甲醇燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源，B正确；C项，铜锌原电池工作时，锌为负极，铜为正极，电子沿外电路从负极锌流向正极铜，C错误；D项，铅蓄电池使用一段时间后电解质硫酸消耗，酸性减弱，导电能力下降，D正确；故选C。
【练习2】燃料电池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)与氧化剂反应，将反应物的化学能转化为电能的装置，通常用氢氧化钾作电解质。回答下列问题：
(1)已知某燃料电池的总反应为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，电池中有一极的电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，该电极是燃料电池的 (填“正”或“负”)极，另一个电极上的电极反应式为 。
(2)随着电池不断放电，电解质溶液的碱性逐渐 (填“增强”“减弱”或“不变”)
(3)通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率 (填“大于”“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。
【答案】(1)负 4H2O+2O2+8e-=8OH- (2)减弱 (3)大于
【解析】(1)根据电极反应式可知，甲烷失去电子，作电池的负极，正极反应式可以用电池总反应式减去负极反应式得到。(2)从电池总反应可知反应过程消耗KOH，所以溶液的碱性减弱。
【练习3】下列有关四个常用电化学装置的叙述中，正确的是( )
图Ⅰ碱性锌锰电池
图Ⅱ铅蓄电池
图Ⅲ
图Ⅳ氢氧燃料电池
A. 图Ⅰ所示电池中，MnO2是正极，电极反应式是2H2O+2e−=H2↑+2OH−
B. 图Ⅱ所示电池放电过程中，当外电路通过1ml电子时，理论上负极板的质量增加96g
C. 图Ⅲ所示装置没有形成原电池
D. 图Ⅳ所示电池中，不管KOH溶液换成H2SO4溶液还是Na2SO4溶液，电池总反应式不变
【答案】D
【解析】A.图Ⅰ所示电池中，正极上MnO2得电子发生还原反应，电极反应式是：MnO2+H2O+e−=MnO(OH)+OH−，故A错误；
B.图Ⅱ所示电池放电过程中，当外电路通过1ml电子时，负极反应Pb−2e−+SO42−=PbSO4，理论上负极板增加的的质量(是0.5ml的硫酸根的质量)即增加48g，故B错误；
C.图Ⅲ所示装置满足原电池形成条件，形成了原电池 ，故C错误；
D.图Ⅳ所示电池中，不管KOH溶液换成H2SO4溶液还是Na2SO4溶液，电池总反应式都为：2H2+O2=2H2O，故D正确。
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