高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池优质课教案设计

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池优质课教案设计，共8页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学过程，设计意图，引入课题，思考交流，课堂专练，规律小结等内容，欢迎下载使用。


第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第2课时 教学设计
【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。
【教学重难点】
1.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
2.难点：
掌握几种典型化学电池的电极反应
【教学过程】
1.新课导入
【引入】上节课我们已经学习了有关原电池的相关知识，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池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。每种化学电池的性能也不尽相同。
你认识这些电池吗？你认为哪种电池更好，理由是什么？
2.新课讲授
【投影】展示一组常用电池的图片
【设计意图】让学生在视觉上感受一下常用电池，让学生以后对日常生活中的常用电池引起注意。
【设问】根据原电池原理，设计和生产的种类繁多的化学电源在生产生活中得到广泛的应用。那么在日常生活和学习中，如何判断电源优劣判断？
【讲解】1.判断一种电池的优劣或是否适合某种用途，主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少（比能量）或者输出功率的大小（比功率），以及电池可储存时间的长短。
【师】这些电源与我们的生活和生产息息相关，同时也成为我们生活、生产的一个重要组成部分，事实上这些电源的发明和发现凝结着无数科学家长期研究的结果，且常用的电池远远不止这几种。
【讲解】实际上电池主要分三种，前面同学们说到的干电池、锂电池、蓄电池、微型纽扣电池都是将化学能转变为电能的装置，因此都属于化学电池；另外两种分别是太阳能电池和原子能电池。
【引入课题】有关太阳能电池和原子能电池的知识，感兴趣的同学课后可到图书馆或网上查阅相关资料，今天我们主要研究化学电池的相关知识。
【师】化学电源分三种，一次电池、二次电池和燃料电池
【投影】2、分类

【讲解】一次电池就是放电后不可再充电的电池，也叫干电池。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。燃料电池是一种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。
【过渡】实用的电池中常要添加其他成分，其实际工作原理也比较复杂。下面我们介绍一些电池的主要工作原理。
【投影】
普通锌锰电池
碱性锌锰电池


锌筒
石墨棒
MnO2和C
普通锌锰电池的结构
NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等

【讲解】这两种都是比较常见的一次电池，下面以碱性锌锰电池为例进行说明。
【师】二、一次电池
1、普通锌锰电池
1.基本构造:
2.组成：正极:碳棒;负极:Zn;电解质: NH4Cl糊。
3.工作原理：
负极反应: Zn -2e-＝Zn2+;
正极反应: 2NH4 + + 2e‾ = 2NH3 ↑ + H2 ↑;
总反应: Zn + 2NH4 + =Zn2+ + +2NH3 ↑+ H2 ↑
4.特点: 制作简单、价格便宜、使用寿命短、易泄露
【思考交流】锌锰干电池即使不用，放置过久，也可能会漏液失效，这是为什么？在使用和保存时又应该注意哪些方面？
【讲解】锌锰电池在使用和放置过程中，锌会溶解，锌筒会逐渐变薄，内部糊状电解质会泄漏出来，使电器腐蚀，长时间不用，应从电器中取出，密封储存于低温干燥处。为了防止泄露，外壳套上防腐金属或塑料筒，制成防漏电池
【讲解】
2、碱性锌锰电池
1.基本构造:
2.组成：正极:MnO2;负极:Zn;电解质:KOH。
3.工作原理：
负极反应:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2;
正极反应:2MnO2+2e-+2H2O=2MnOOH+2OH-;
总反应:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。
4.特点:碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好,它的比能量和可储存时间均有所提高,适用于大电流和连续放电。广泛用于个人音响、照相机、闪光灯、 电动玩具等各种电器
【课堂专练】见课件
【讲解】蓄电池种类也很多，有铅蓄电池、镉镍电池、锌银电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池等，这里我们介绍一种铅酸蓄电池，它是一种常见的二次电池，它由两组栅状极板交替排列而成。
【投影】

【师】三、二次电池(以铅蓄电池为例)
1.基本构造
2.组成：
负极:Pb。正极:PbO2。电解质:H2SO4溶液。
3.工作原理
(1)放电时。
负极:Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)；
正极:
PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O；
总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)。
(2)充电时。
铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。
阴极:PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)；
阳极:PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)；
总反应:2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)。
上述充放电反应可写成一个化学方程式:
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。
【讲解】
2、镍镉电池
特点：体积小、便于携带，可重复使用500次以上、寿命比铅蓄电池长。
用途：广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。。
镉有致癌作用，废弃的镍镉电池如不回收，会严重污染环境，有被镍氢电池取代的趋势。
3、锂离子电池--新一代可充电的绿色电池
特点：电压高、质量轻、贮存时间长等
用途：已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流电池。
【课堂专练】见课件
【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。
【师】燃料电池与一次电池、二次电池相比有什么不同？
【结论】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。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。是一种能量转化率高、可持续使用、对环境友好的化学电池。
(例如：H2和O2的燃料电池，CH4和O2的燃料电池)
【提问】你知道的燃料电池有哪些？
【结论】氢氧燃料电池、甲醇燃料电池、肼燃料电池等。
【探究】下面我们就以氢氧燃料电池为例来说明其工作原理。
【师】四、燃料电池(以氢氧燃料电池为例)
1.基本构造
2.组成：
负极:H2。正极:O2。电解质:酸溶液或碱溶液。
3．电池总反应：2H2＋O2=2H2O。
4．氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应式
介质
负极反应式
正极反应式
酸性
2H2－4e－===4H＋
O2＋4H＋＋4e－=2H2O
中性
2H2－4e－===4H＋
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
碱性
2H2－4e－＋4OH－=4H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
【课堂专练】见课件
【规律小结】1、燃料电池结构特征及应用
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
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
2、燃料电池中不同介质环境下的正极反应
（1）碱性溶液：O2+4e-+2H2O=4OH-
（2）酸性溶液：O2+ 4e-+ 4H+=2H2O
（3）能传导O2-的固体介质：O2 + 4e-= 2O2－
（4）熔融碳酸盐介质：O2 +4e- +2CO2= 2CO32－
3、书写电极反应式应注意事项
a．确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应的物质；
b.电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）
c．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
d．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在)；
e．溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。
【课堂专练】见课件
【讲解】减少污染、节约资源
电池中含有大量的重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池能污染60万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。
【课堂专练】见课件
【经验分享】
如何科学合理地使用电池？
【课堂小结】

【板书设计】
4.1.2 化学电源
一、化学电池
1.分类
2.优点
3.判断电池优劣的主要标准
二、一次电池（以碱性锌锰电池为例）
三、二次电池(以铅蓄电池为例)
四、燃料电池(以氢氧燃料电池为例)