2023高中化学化学电源教案
常见的电池大多是化学电源。它在国民经济、科学技术、军事和日常生活方面均获得广泛应用。接下来是小编为大家整理的2020高中化学化学电源教案，希望大家喜欢!
2020高中化学化学电源教案一
化学电源
一、促进观念建构的教学分析
1.教材及课标相关内容分析
前一节已经学习了电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置。本课时主要是让学生了解几种常见的化学电源在社会生产中的应用;通过碱性锌锰电池、蓄电池和燃料电池进一步理解原电池的概念和原理;了解化学电源的发展以及电池对环境造成的污染，增强环保意识。
2.学生分析：
前的第一课时学习了：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。
3.我的思考：
通过视频、学生讨论、交流等方式导出生活中同学们熟悉的各种电池的发展过程，增强学生的创新精神;然后依次的分析，各种化学电源的原理，电池的缺陷，既增强了学生的分析，综合，应变能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。
二、体现观念建构的教学目标
1.知识与技能：
了解一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用;会判断电池的优劣。 2.过程与方法：
本设计以开放式教学为指导思想，辅助以视频、讨论、归纳等手段，让学生在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。
3.情感态度价值观：
认识化学电源在人类生产、生活中的重要地位;了解环境保护在生产生活中的重要作用。培养学生的自主学习能力，信息搜集处理能力及团队合作精神。
三、教学重、难点及处理策略
一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用 是教学重点，化学电池的反应原理是教学难点。本节课主要通过学生参与收集有关一次电池、二次电池、燃料电池的材料，视频展示、课堂讨论交流以及联系前面所学知识，将各类电池的结构特点、反应原理、性能、以及适用范围进行归纳总结，让学生主动对化学电池的反应原理进行建构。
四、促进观念建构的教学整体思路与教学结构图
教师活动 学生活动
五、促进观念建构的教学过程
六、板书设计
第二节 化学电源
一、复习原电池 1.构成原电池的条件
2.原电池的原理(以Cu-Zn 原电池为例) 负极(Zn)：Zn – 2e = Zn 2+ 正极(Cu)：2H+ +2e = H2↑ 总反应：Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2↑ 二、碱性锌锰电池
电极反应：
负极：Zn(s)+ 2OH(aq) -2e= Zn(OH)2(S)
正极：2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e=2MnOOH(s) + 2OH(aq)
总反应：Zn(s)+ 2MnO2(s)+ 2H2O(l)=2MnOOH(s)+ Zn(OH)2(S)
三、铅蓄电池
电极反应：(放电时) 可以自发进行
负极：Pb(s)+ SO4(aq) - 2e= PbSO4(s)
正极：PbO2(s) + 4H(aq)+ SO4(aq)+ 2e = PbSO4(s) + 2H2O(l)
总反应：Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s) + 2H2O(l)
电极反应：(充电时) 不能自发进行
阴极：PbSO4(s)+ 2e = Pb(s)+ SO4(aq)
阳极：PbSO4(s) + 2H2O(l) - 2e = PbO2(s) + 4H(aq)+ SO4(aq)
总反应：2PbSO4(s) + 2H2O(l)= Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)
四、氢氧燃料电池
1、酸性介质的电极反应：
负极：2H2 - 4e- = 4H+
正极：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
总反应： 2H2 + O2 = 2H2O
2、碱性介质的电极反应：
-
2-2
--+ 2-- 2-+ 2--2-- ---- 负极：2H +4OH- 4e = 4HO -
22正极：O + 2HO + 4e= 4OH
总反应： 2H2 + O2 = 2H2O
七、学案
教学目标：
1.了解电池的一般分类，
2.掌握几种典型电池的用途和特点.
3.掌握几种典型化学电池的电极反应化学电池的反应原理
学生学习内容：
一、课前准备
1、想一想如果没有电池我们的生活会变成什么样?
2、你知道的化学电池有那些?如何对它们进行分类?
3、你如何判断电池的优劣?
二、几种典型电池
1.碱性锌—锰干电池：
2020高中化学化学电源教案二
知识与技能：
1、了解电池的分类、优点以及质量优劣的判断标准。
2、了解电池工业发展的现状和前景。
3、掌握常见的几种化学电池的反应原理、性能及其应用。
过程与方法：
通过阅读、观察、对比、分析、讨论等方法，了解常见的几种化学电池在性能和应用上的优缺点。运用上一节学习的原电池原理分析常见的几种化学电池的工作原理，并能写出相应的电极反应式和总的化学方程式。
情感态度与价值观：
让学生在对原电池的技术产品——各种化学电源的原理、应用有一个较为理性的认识后，感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观，增强学生的环保意识。
教学重点：一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其应用。
教学难点：化学电池的反应原理。
教学过程：
[引入] 在日常生活和学习，你用过哪些电池?其中哪些属于化学电池?它们在哪些方面得到应用?
[投影] 介绍几种化学电源。
[学生阅读]：课本P74，
[问题讨论]：
化学电源与其它电源相比较有哪些优点?
判断电池的优劣标准主要是什么?
目前化学电池主要分为哪几大类?主流产品有哪些?在性能方面它们各自有何特点?产生电能的基本原理是什么?
[几类常见化学电池的介绍]
一、一次电池
[讲解] 1、干电池构造
[投影] 介绍干电池构造。
[学生练习] 书写干电池的电极方程式。
[提问] (1)有什么不足之处?怎样进行改进?
(2)不改变Zn取材，如何使它放电电流大幅度提高?
[讲解] 随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。体积小、性能好的碱性锌-锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。
[学生阅读] 课本P75，了解碱性锌锰电池的构造和工作原理。
[结合投影讲解] 碱性锌锰电池的构造和工作原理。
[学生练习] 书写电极反应式。
[投影] 普通锌锰电池和碱性锌锰电池的放电曲线图。
[学生讨论] 找出碱性锌锰电池的优点。
资料介绍：
[学生阅读] 课本P75，了解锌银原电池，锂电池。
[问题讨论] 干电池的使用极大的浪费了有限的金属资源，怎样解决这个问题?
二、二次电池
[结合投影讲解] 蓄电池的结构，播放蓄电池的充电和放电动画。
[学生练习] 书写蓄电池放电时的电极方程式。
三、燃料电池
[学生阅读] 课本P77
[问题讨论]
什么是燃料电池?
用什么作电极材料?它们的作用是什么?
燃料电池的工作原理。
写出电极反应的离子方程式和总反应化学方程式。
2020高中化学化学电源教案三
一、教材分析
1、教材的地位及其作用
本节内容人教版化学选修四的第四章第二节，课程标准对其要求是通过查阅资料了解常见电源种类及其工作原理。前面关于原电池的学习，是了解化学能怎样转换成电能的理论性问题，而本节教学是要进一步了解依据原电池原理开发的技术产品――化学电池。
化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，小到手表、单放机、儿童玩具、大到航空航天、卫星通信，几乎无处不在。因此学生在过去的学习和生活中已经对许多不同类型的电池有所了解，本节内容也正是为了要学生能自觉的将自己已经积累的感性知识与新课教学内容紧密联系起来。
2、教材内容分析：
在具体知识方面，教科书概要性地介绍了电池的分类、优点以及质量优劣的判断标准，并以三大类型电池――一次电池、二次电池、燃料电池的相关知识为主线，以碱性锌锰电池、铅蓄电池和氢氧燃料电池为代表，简单介绍了电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。本节内容注重电化学知识与科技发展的紧密联系，教科书中提供了“锌银电池”、“锂电池”“微型燃料电池”等阅读材料，目的是帮助学生了解电池工业发展的现状和前景。在教学中，我们还应密切关注能源、环保方面的时事新闻，关注科技发展的动态，以适时地为教学补充相关素材。
二、学生分析：
高二的学生能够通过对实验现象的观察、有关数据的分析和得出相关结论，具有一定的观察能力、实验能力和思维能力。而且通过前一阶段的学习，学生已经知道电池工作的基本原理，在这里，主要是结合现今科技的发展，使学生了解新型燃料电池的组成和工作原理;了解化学与人类生产、生活的密切关系，发展学生学习化学的兴趣。
三、教学目标：
知识与技能：了解电池的一般分类;了解常见的化学电源的种类及其原理，知道它们在生产生活和国防中的应用; 掌握几种典型化学电池的电极反应
过程和方法：学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息;结合生产、生活实际，学习常见化学电池的组成和应用，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力;善于与人合作，具有团队精神。
情感态度和价值观：感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观。
四、教学重难点：
掌握几种典型电池的用途和特点;
掌握几种典型化学电池的电极反应。
五、课时安排：一课时
六、教学过程：
[情景导入]：在日常生活中，你用过那些电池?你知道电池的其它应用吗?
[交流结果]：干电池、蓄电池、纽扣电池、燃料电池，电池可用于照明、电动车动力、手机电源、手表电源等，那么本节课我们来学习化学电源的有关知识。
[板 书]：第二节 化学电源
[指导阅读]：阅读教材74页，思考下列问题
1、目前化学电池主要分为哪几个大类?在性能等方面它们各有什么特点?
2、化学电池与其他能源相比有哪些优点?
3、判断电池的优劣标准主要是什么?
[板 书]：第二节、化学电源
1、概念：是将化学能转化为电能的装置
①、一次电池又称不可充电电池——如：干电池。
2、分类： ②、二次电池又称充电电池——蓄电池。
③、燃料电池。
①、能量转换效率高，供能稳定可靠。
3、优点： ②、可以制成各种形状和大小、不同电压的电池，使用方便。
③、易维护，可在各种环境下工作。
[看 图]：图4-2电池及其用途。面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要?
①、比能量：[符号(A·h/kg)，(A·h/L)]
[板 书]：4、电池优劣的判断标准： ②、比功率：[符号是W/kg，W/L)]
③、比时间：电池的储存时间的长短
[过 渡]：展示出几种一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等，下面介绍常见化学电池的工作原理和化学电池的电极反应。
[板 书]：一、一次电池
[讲 述]：最常见的一次电池为锌锰电池。传统的锌锰干电池，其正极材料采用活性较低的天然二氧化锰，隔离物是淀粉和面粉的浆糊隔离层，电解液是以NH4Cl为主的氯化铵、氯化锌水溶液，负极是锌筒。
[板 书] ：(1)普通锌锰电池的电极反应为：
负极：Zn - 2e- = Zn2+;
正极：2NH4++2e-= 2NH3+H2; 2MnO2+H2=2MnO(OH)
正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2++4NH3=[Zn(NH3(4]2+
总反应： Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3(2Cl2+Mn2O3+H2O
或2Zn+4NH4Cl+2MnO2=[Zn(NH3(4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O
[讲 述]：传统的锌锰干电池放电性能一般较差，容量较低。碱性锌锰电池又称碱锰电池，俗称碱性电池，用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，负极锌也由片状改变成粒状，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉，电性能得以很大提高。
(2)碱性锌锰电池的电极反应为：
负极(锌筒)：Zn +2OH-—2e—= Zn(OH)2;
正极(石墨)：正极：2MnO2+2H2O+2e-= 2MnOOH+2OH-
电池的总反应式为：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn(OH)2
[讲解分析]：碱性锌锰电池比普通锌锰干电池好，比能量和储存时间有所提高，使用于大电流和连续放电，是民用电池更新换代产品。
[指导阅读]：请阅读P75的资料卡片---银锌电池，思考银锌电池的工作原理是什么?
[板 书]：2、银锌电池：
负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O
正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O EMBED PBrush 2Ag+ ZnO
[讲解分析]：常见的钮扣电池也是银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。
优点：比能量电压稳定、储存时间长，使用于小电流和连续放电，常制成微型电池或纽扣电池等，如电子表或计算器上的电池。
[师]：一粒钮扣电池的电压达1(59 V，安装在电子表里可使用两年之久。
[典型例题]：例1、1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功，使用寿命长达10年之久.这种能源起搏器中安装了寿命最长、可靠性最高的锂—碳电池.这种电池容量大，电压稳定，能在-56.7～71.1℃温度范围内正常工作，现已在火箭、移动电话、笔记本电脑中广泛使用.它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质溶液.电池总反应为：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S.
(1)、此电池中_______作负极，电极反应为_______，_______作正极.
(2)、该电池用于心脏起搏器时，在生理上的作用是_______。
[答 案]：1、C 2、(1)锂，Li-e- =Li+，石墨.(2)起搏器遵循天然心脏的工作原理通过向心脏发送电脉冲以控制心脏的跳动。
[简单介绍]：3、锂电池：锂电池是金属锂作负极，石墨作正极，无机溶剂亚硫酰氯(SO2Cl2(在炭极上发生还原反应。电解液是由四氯铝化锂(LiAlCl4(溶解于亚硫酰氯中组成。它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应，生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。
8Li+3SO2Cl2=6LiCl+Li2SO3+2S
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其它金属作负极相比较，能在较小的体积和质量下能放出较多的电能，放电时电压十分稳定，贮存时间长，能在216(3—344(1K温度范围内工作，使用寿命大大延长。锂电池是一种高能电池，它具有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点，因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上，以及作为火箭、导弹等的动力资源。
[过 渡]：在一次电池的基础上发展的二次电池更加的经济实用，它在放电时进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行(一般是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。
[板 书]：二、二次电池
1、铅蓄电池
[指导阅读]：请阅读P76的图片---铅蓄电池，思考铅蓄电池的工作原理是什么?
[讲解分析] 铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。
[板 书]：⑴、放电的电极反应为：
负极：Pb+ EMBED Equation.2 -2e( =PbSO4↓
正极：PbO2+4H++ EMBED Equation.2 +2e( =PbSO4↓+2H2O
总反应式：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4↓+2H2O
[讲解分析]：铅蓄电池的电压正常情况下保持2(0 V，当电压下降到1(85 V时，即当放电进行到硫酸浓度降低，溶液密度达1(18 g / cm3时即停止放电，而需要将蓄电池进行充电，其电极反应为：
[板 书]：⑵、充电的电极反应：
阳极：PbSO4+2H2O-2e( =PbO2+4H++ EMBED Equation.2
阴极：PbSO4+2e( =Pb+ EMBED Equation.2
[讲 述]：1. 一次电池和二次电池均称为化学电源，化学电源的电极材料一般由能导电的物质组成，负极为还原性较强的物质(大多数是金属电极本身)，正极为氧化性较强的物质，电解液为酸、碱和盐溶液或某些熔融盐。其他原理与原电池的原理相同。
2. 一次电池只能放电一次，一次电池内部则简单得多，它不需要调节一次电池内部的氧化还原反应之间的可逆性变化，一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池，但内阻远比二次电池大，因此负载能力较低，另外，一次电池的自放电能力远小于二次电池。
[过 渡]：目前汽车上使用的电池，有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中。但是比较笨重。因此出现了大有发展前景的燃料电池
[板 书]：三、燃料电池
[师]：燃料电池是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池，所以燃料电池也是化学电源。
[讲 述]：1. 燃料电池与其它电池不同，它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮存在电池内，而是在工作时，不断地从外界输入，同时把电极反应产物不断排出电池。因此，燃料电池是名符其实地把能源中燃料燃烧反应产生的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。
2. 燃料电池的正极和负极都用多孔炭和多孔镍、铂、铁等制成。从负极连续通入氢气、煤气、发生炉煤气、水煤气、甲烷等气体;从正极连续通入氧气或空气。电解液可以用碱(如氢氧化钠或氢氧化钾等(把两个电极隔开。化学反应的最终产物和燃烧时的产物相同。
3. 当前广泛应用于空间技术的一种典型燃料电池就是氢氧燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活化电极，碳电极上嵌有微细分散的铂等金属作催化剂，如铂电极、活性炭电极等，具有很强的催化活性。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。
[板 书]：1、氢氧燃料电池(碱性)
⑴、电极反应： 负极：2H2+4OH——2e—=4H2O
正极：O2+2H2O+2e—=4OH—
⑵、电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O
氢氧燃料电池(酸性)
电极反应： 负极：2H2+4OH--4e-==4H2O
正极：O2+2H2O+4e-==4OH-
⑵、电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O
[讲 述]：优点：能量转化率高，达70%以上，且其燃烧的产物为水，因此不污染环境。
另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷(燃料(和氧气(氧化剂(。电极反应式为：
[板 书]：2、甲烷(燃料(和氧气(氧化剂(燃料电池：
负极：CH4+10OH--8e( = EMBED Equation.2 +7H2O;
正极：4H2O+2O2+8e( =8OH(。
电池总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
[归纳讲述]：能够燃烧的物质在一定条件下都能和相应的氧化剂(常用的是氧气)构成燃烧电池，可燃物(还原剂)做负极，氧化剂做正极。书写电极反应时要特别考虑电解质溶液的影响，尤其是电解质溶液的酸碱性。
[板 书]：3、书写由化学方程式书写电极反应式注意点：
①、找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质;
②、利用电荷守恒分别写出电极反应式;
③、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;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-;)
④、验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。
[简单介绍]：目前已研制成功的铝—空气燃料电池，它的优点是：体积小、能量大、使用方便、不污染环境、耗能少。这种电池可代替汽油作为汽车的动力，还能用于收音机、照明电源、野营炊具、野外作业工具等。并且这种电池的效率高、无污染，装置可持续使用。
[课堂小结]：任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池。氧化剂和还原剂之间转移电子要通过导线(导体)传递才能实现，这样就形成了电流，将化学能转变为电能。
七、板书设计：
第二节、化学电源
1、概念：是将化学能转化为电能的装置
①、一次电池又称不可充电电池——如：干电池。
2、分类： ②、二次电池又称充电电池——蓄电池。
③、燃料电池。
①、能量转换效率高，供能稳定可靠。
3、优点： ②、可以制成各种形状和大小、不同电压的电池，使用方便。
③、易维护，可在各种环境下工作。
①、比能量：[符号(A·h/kg)，(A·h/L)]
4、电池优劣的判断标准： ②、比功率：[符号是W/kg，W/L)]
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