1.2.2化學能與電能的轉化-化學電源（第2課時）一、核心素養發展目標1.通過對常見化學電源的分析，建立對原電池過程系統認識的思維模型。2.提高對原電池本質。二、教學重難點重點：常見化學電源的分析的電極反應式書寫；難點：常見化學電源的分析的電極反應式書寫。三、教學方法探究法、總結歸納法、分組討論法等四、教學過程【導入】展示常見的化學電源圖片【問】理想的化學電源的特點：【生】單位質量或單位體積輸出的能量多，質量小，體積小，內阻小，壽命長……【問】如何實現？【講解】化學電源按其反應原理分類：①一次電池：結構簡單。②二次電池：反復使用。③燃料電池：連續工作④新型電池【展示】堿性干電池、銀鋅電池【講解】一次電池又叫干電池一次電池中發生氧化還原反應的物質大部分被消耗后就不能再使用。使用最廣泛的一次電池是干電池，如普通鋅錳干電池、堿性鋅錳電池等。【展示】普通鋅錳干電池的構造示意圖【生】負極：鋅，正極：石墨棒電解質溶液：氯化銨和氯化鋅溶液【展示】堿性鋅錳電池的構造示意圖【生】負極反應物：鋅粉，正極反應物：二氧化錳電解質溶液：氫氧化鉀溶液【講解】堿性鋅錳干電池總反應式為Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2?！旧竣儇摌O反應式是Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；②正極反應式是2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－【展示】紐扣式銀鋅電池的構造示意圖【生】負極反應物：鋅粉，正極反應物：Ag2O，電解質溶液：KOH溶液?！局v解】總反應式為Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag?！旧竣儇摌O反應式是Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；②正極反應式是Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－?！菊故尽慷坞姵貓D片【講解】二、二次電池二次電池又稱為充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質獲得再生，因此二次電池可以多次重復使用。鉛蓄電池是最常見的二次電池。鉛蓄電池構造，優點：電壓穩定、使用方便、安全可靠、價格低廉鉛蓄電池的電極反應物(Pb、PbO2)和放電后的產物(PbSO4)均以固體形式附著在電極材料表面。目的：使電極反應物和產物富集在電極材料表面，充、放電時可以循環轉化，實現電池重復使用。Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4＋2H2O【生】放電反應原理負極是Pb，正極是PbO2，電解質溶液是H2SO4溶液。①負極反應式是Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4；②正極反應式是PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O；③放電過程中，負極質量的變化是增大，電解質溶液pH的變化是增大。【問】充電反應原理？【生】充電反應原理①陰極(發生還原反應)反應式是PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)；②陽極(發生氧化反應)反應式是PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)；③充電時，鉛蓄電池正極與直流電源正極相連，負極與直流電源負極相連。【講解】隨著信息技術的發展，為了適應移動通信、便攜式電腦和各種電子產品等的廣泛使用，科研工作者不斷研制出小型化、高比能量、工作壽命長、不需要特殊維護的二次電池。目前已開發出鎳鎘電池、鎳氫電池、銀鋅電池、鋰電池和鋰離子電池等新型二次電池?！菊故尽挎嚉潆姵?、鈷酸鋰-石墨鋰電池【展示】燃料電池應用領域【講解】燃料電池是利用燃料和氧化劑之間發生的氧化還原反應，將化學能直接轉化為電能的化學電池。燃料電池的氧化劑和還原劑不是儲藏在電池內部，而是在工作時不斷從外部輸入，同時將電極反應產物不斷排出電池，因此燃料電池能連續不斷地提供電能。電池總反應：2H2+O2=H2O【展示】堿性環境下燃料電池圖片【生】負極：氫氣正極：氧氣電解質溶液：氫氧化鉀溶液負極反應式2H2－4e－＋4OH－=4H2O正極反應式O2＋2H2O＋4e－=4OH－【講解】堿性溶液電極反應式不能出現H＋【展示】酸性環境下燃料電池圖片【生】負極：氫氣正極：氧氣電解質溶液：硫酸負極反應式2H2－4e－=4H＋正極反應式O2＋4H＋＋4e－=2H2O【講解】酸性溶液電極反應式不能出現OH－【展示】甲烷燃料電池、肼燃料電池【生】完成相關電極反應式名稱電解質電極反應和總反應甲烷燃料電池KOH總反應：CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O正極：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－負極：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O甲烷燃料電池H2SO4總反應：CH4＋2O2=CO2＋2H2O正極：2O2＋8H＋＋8e－=4H2O負極：CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋肼燃料電池KOH總反應：N2H4＋O2=N2＋2H2O正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－負極：N2H4＋4OH－－4e－=N2＋4H2O【課堂小結】師生共同完成。電池類型原理工藝及目的一次電池原電池原理加入隔膜分隔氧化劑與還原劑，減少電池自損耗。二次電池原電池及電解池原理將相關活性物質富集在電極材料表面，實現物質循環轉化。燃料電池原電池原理燃料和氧化劑連續由外部提供，保持電極材料和離子導體穩定，能夠實現連續工作。【課堂練習】1、某電池以K2FeO4和鋅為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解質溶液。下列說法不正確的是()A．鋅為電池的負極B．正極反應式為2FeOeq\o\al(2－,4)＋10H＋＋6e－=Fe2O3＋5H2OC．該電池放電過程中電解質溶液濃度增大D．電池工作時OH－向負極遷移答案：B2、研究人員最近發明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發電，在海水中電池總反應可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl=