《化學能與電能》教學設計
三維目標：
①通過實驗探究初步認識一些常見的化學電源。
知識與技能：
②能從能量轉(zhuǎn)化、裝置、電極反應等方面區(qū)別充電和放電反應。
③初步了解化學電源在生產(chǎn)和生活中的應用。
過程與方法：
①學會運用觀察、實驗、查閱資料等多種方法獲取信息。
②通過對幾種新型實用電池的認識，提高自主學習化學的能力。
情感、態(tài)度
①將電池的知識應用于生產(chǎn)實際，使學生體會學以致用。
與價值觀
②通過了解電池對社會的貢獻，逐步形成可持續(xù)發(fā)展的思路。
教學重點：
各種電池的區(qū)別及優(yōu)缺點
教學難點：
能量轉(zhuǎn)化、裝置、電極反應等方面區(qū)別充電和放電反應
教學方法：
分析比較法
教學準備：
多媒體課件、實驗用品
教學過程：
第二課時
【復習】
請同學們利用銅和硝酸銀的反應設計一個原電池，指出正負極，寫出電極反應。
[引言] 干電池是我們常用的電池，干電池大家非常熟悉，其實干電池是化學電源的一種，化學電源就是利用原電池原理制造的具有實際應用價值的各種電池。它的內(nèi)部構(gòu)造大家清楚嗎？它的放電原理是什么？下面讓我們具體來了解化學電源。
化學電源就是利用原電池原理制造的具有實際應用價值的各種電池，簡稱電池。
二、發(fā)展中的化學電源
1、干電池
最早使用的，大家熟悉的干電池——鋅錳電池。它是一種一次性電池，放電后不能充電（內(nèi)部的氧化還原反應是不可逆的）。
[觀察]干電池的外型，說出在日常生活中的用途，了解干電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
【圖片和實物展示】
①干電池的構(gòu)造：石墨棒、MnO2糊、NH4Cl糊、鋅筒。
②電極反應：
正極：2NH4++ 2e- = 2NH3+H2 負極：Zn － 2e- → Zn2+
總反應：Zn +2NH4+= Zn2++ 2NH3+H2
2MnO2+H2=2MnO(OH) ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2
③優(yōu)缺點：
優(yōu)點：體積小，攜帶方便。
缺點：一次性電池，放電之后不能充電。鋅皮被腐蝕而穿導致電解液外溢。廢舊電池污染環(huán)境。
④改進：外殼套上金屬筒或塑料筒的方法改成了防漏電池；將糊狀NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上作了改進，制成了堿性鋅錳電池，延長了電池的使用壽命。
[思考與交流] 干電池即使不使用，過一段時間也會失效，在購買、保存和使用干電池方面你有何經(jīng)驗和建議？
提示：購買后及時使用；電器暫時不用時，將電池及時取出；新舊電池不要混合使用；舊電池要集中處理等等。
[過渡]干電池雖然有體積小，攜帶方便等優(yōu)點，但是一次性電池，放電之后不能充電，易造成污染。所以，可充電電池是一種實用價值更高的電池，現(xiàn)在廣泛的應用于各種電器中。
【問題】
請同學們舉例說明，哪些電器中使用了可充電電池。汽車用的電瓶是一種什么樣的化學電源？
2、充電電池
充電電池又稱為二次電池，它在放電時進行的氧化還原反應，在充電時可以逆向進行（利用直流電進行充電），使電池恢復到放電前的狀態(tài)。這樣可以實現(xiàn)：化學能轉(zhuǎn)換為電能（放電）、再由電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能（充電）的'循環(huán)。
（1）鉛蓄電池
①結(jié)構(gòu)：
[展示] 鉛蓄電池（簡稱蓄電池）：
②電池反應（放電）：
正極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- → PbSO4 + 2H2O
負極：Pb + SO42- - 2e- → PbSO4
總反應：PbO2 + 4H+ + SO42- + Pb ==2PbSO4 + 2H2O
③優(yōu)缺點
優(yōu)點：可以循環(huán)使用，更加經(jīng)濟實用。
缺點：由于電池制造工藝等方面存在不足，實際上沖放電電池的沖放電次數(shù)仍有限制，且使用是否得當，對電池的工作狀態(tài)及壽命影響很大。
應用：最早使用的充電電池是鉛蓄電池。目前，汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池。
（2）鎳鎘電池
由于現(xiàn)代社會對耗電量高的便攜式電器需求很大，所以化學家研制了新型的封閉式體積小的充電電池——鎳鎘電池。
①電池反應（放電）：
正極：2NiO(OH) + 2H2O + 2e- → 2Ni(OH)2 + 2OH-
負極：Cd + OH- - 2e- → Cd(OH)2
總反應：Cd + 2NiOOH + 2H2O = Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
②優(yōu)缺點：
優(yōu)點：體積小攜帶方便，可鎳鎘電池以反復充電500次以上。
缺點：鎘是致癌物質(zhì)，廢棄的鎳鎘電池如不回收，會嚴重污染環(huán)境，這制約了鎳鎘電池的發(fā)展。鎳氫電池的面世初步解決了這個問題。
應用：廣泛用于收錄機、無線對講機、電子閃光燈、電動剃須刀等。
（3）鋰離子電池
目前，手機常見電池類別有：Ni-MH（鎳氫電池）、Li-ion（鋰電池）、LiB（液體鋰離子電池）、LiP（聚合物鋰離子電池）。
優(yōu)點：重量小，綠色環(huán)保。
缺點：能量儲存少，使用時間短。
應用：筆記本電腦、移動電話、數(shù)碼照相機、攝像機等等。
【思考與交流】
課本43頁
【過渡】
燃料燃燒是一種劇烈的氧化還原反應，通過燃燒釋放的熱能再轉(zhuǎn)化為電能（如火力發(fā)電），其能量轉(zhuǎn)化率不高。我們來學習一種新型電池—燃料電池。
3、燃料電池
【分析】
燃料電池就是利用原電池的工作原理將燃料和氧化劑（如O2）反應所放出的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種高效、對環(huán)境友好的裝置。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率理論上可以高達85%~90%（現(xiàn)在實際利用率已達到40%~60%）。
①燃料電池組成：
燃料：氫氣、甲烷（天然氣）、甲醇、乙醇、汽油等。
氧化劑：氧氣、空氣等。
電極：石墨
電解質(zhì)：硫酸或KOH溶液
【思考與交流】
從組成上看，燃料電池與普通干電池和可充電電池有何不同？
燃料電池與普通干電池和可充電電池比較：普通干電池和可充電電池反應物儲存于電池內(nèi)部，燃料電池反應物不是儲存于電池內(nèi)部，由外部設備提供。電池裝置只是反應器。
②電極反應：以氫氧燃料電池為例：
電解質(zhì)：H2SO4
負極：2H2－4e- ＝4H+； 正極：O2＋ 4H+＋4e-＝ 2H2O
總反應：2H2＋O2＝2H2O
電解質(zhì)：KOH
正極：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-；負極：2H2 + 4OH- － 4e- → 4H2O
總反應：2H2 + O2 == 2H2O
③優(yōu)點：燃料可以從外部源源不斷的輸入，能量利用率高，減少廢電池的污染，電池反應產(chǎn)物對環(huán)境沒有污染。
〖過渡〗其實最好最清潔、最經(jīng)濟、最實用的能源是太陽，我們可以探究以下太陽能的利用。
〖板書設計〗
二、發(fā)展中的化學電源
1、干電池（鋅錳電池）
2、充電電池：（1）鉛蓄電池 （2）鎳鎘電池 （3）鋰離子電池
3、燃料電池
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