归纳与整理教案和学案内容

（人教版）必修二

第二章

第二节

化学能与电能

发展中的化学电源（复习课）教学设计

云南民族大学附属中学

罗玉玲

三维目标：

知识与技能：了解常见化学电源的种类及其工作原理；

过程与方法：通过对化学电源原理的理解，进而掌握高考内容；

情感态度与价值观：对与电化学相关的社会热点问题能进行正确的价值判断。

教学重点：二次电池与燃料电池的电极反应式的书写。

教学难点：燃料电池的电极反应式的正确书写。

教学过程：

教学环节

教学内容

学生活动

设计意图

我们的生活中无处不“电”，普通电池、钮扣电池、手机电池，到现在电动汽车的专用电池。电池的发展可引谓日新月异。

入

最新的化学电源，发展到什么程度了？我们一起来看一段清华大学的研究视频。

这节课，我们一起重温化学电源的发展，并体会该内容在高考中的应用。

观看视频

原理

回顾

[师]首先回顾原电池的原理。

[板书]一、原电池的原理回顾

[师]请同学以铜锌原电池为例，分析原电池的反应原理。

由直观的图片到如今电池的发展，让学生体会科技

的进步。从而引出本节课的复习内容——发展中的化学电源。

通过原电池基本理论的回顾，总结出原电池[生1]原电池：化学能转化为电能的装置。

[生2]构成原电池的条件：两活动性不同的电极，插入到电解质溶液中，形成闭合的回路。

[生3]分析铜锌原电池的反应原理。

[生4]总结原电池的设计规律：

升者负极降者液，

1

[师]如何根据总反应式，设计出原电池？

只要惰者为正极。

设计的规律，便于分析后续的电池。

通过高考题的练习，完成对一次普通锌锰干电池的回顾，从而引出改进后的碱性锌锰电池，并引导学生对二者进行对比，增强对知识的理解，体会化学电源发展的必要性。

考点一

一次电池

[师]以单池原电池设计出的最早的电池称一次电池。接下来，以高考题为例来完成干电池的回顾。

[板书]二、发展中的化学电源

考点一 一次电池

1、干电池（普通锌锰干电池）

2、碱性锌锰干电池

[思考]1、锌锰干电池发明的很早，但是使用并不普遍，原因是什么？

2、在干电池的基础上，进行了何种改进？

3、通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？

4、根据碱性锌锰干电池的总反应式，写出两电极反应式。

[师]碱性锌锰电池，延长了电池的寿命和提高了性能。

[师]高考中，该电池是怎样考查的？

链接高考1、（2013·新课标II卷）锌锰电池（俗称干电池）在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造图如图（a）所示

（1）①普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH。该电池中，负极材料主要是______，电解质的主要成分是________，正极发生的主要反应是_____________________________。

②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是_______________________________

[生]普通锌锰干电池，外壳易变软，电解质溶液易流出。

[生]将负极改装在电池的内部，将酸性电解质溶液换成碱性。

[生]锌筒变软，电池表面变得不平整。MnO2

[生]

负极：Zn + 2OH + 2e= Zn(OH)2

--正极：2MnO2+2H2O + 2e=2MnOOH + 2OH

2、锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。下列说法错误的是(

)。

A.电池工作时,锌失去电子,电解液内部OH-向负极移动

B.电池正极的电极反应式为2MnO2(s)+H2O(l)+2e-

Mn2O3(s)+2OH-(aq) C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极

D.外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上减小

2 --

[板书] 3、银锌电池

据电池的总反应式，写出正极与负极的反应式。

考点二

[师]一次电池有什么缺点？一次电池走进千家万户后，科学家并没有停止探索的脚步。

[师]最早使用的充电电池是铅蓄电池，目前汽车上使用6.5 g

--[生]负极：Zn+ 2OH -2e = Zn(OH)2

--正极：Ag2O +H2O +2e =2Ag +2OH

[生]一次电池不能反复使用，浪费资源。

二次充电电池是在一次性电池的基础上发展的，它更加经济实电的电瓶大多仍是铅蓄电池。

用。

池

2--[师]写出铅蓄电池放电时两[生]

负极：Pb(s) + SO4 -2e =PbSO4 (s) （氧化反应）

+2--电极反应式，并对其进行分

正极：PbO2(s) + 4H+SO4 +2e =2PbSO4 (s) +2H2O 析。

（还原反应）

作为电解池时，阴阳极如何变为电解池时，负极变为阴极，正极变为阳极。

-2-写？

阴极：PbSO4 (s) +2e =Pb(s) + SO4 -2-

阳极：PbSO4 (s) +2e =Pb(s) + SO4

[板书]考点二

二次电池

1、

铅蓄电池

负极：Pb(s) + SO4

-2e

=PbSO4 (s)

+2-正极：PbO2(s) + 4H+SO4

-+2e =2PbSO4 (s) -阴极：PbSO4

(s) +2e

=Pb(s) 2-+ SO4 -阳极：PbSO4

(s) +2e

=Pb(s) 2-+ SO4 2、

镍铬碱性蓄电池

3、

锂离子电池

A．K 闭合时，d电极反应式：

－＋－

PbSO4＋2H2O－2e=PbO2＋4H＋SO42

[思考]铅蓄电池在高考题中B．当电路中转移0.2mol电子时，I中消耗的H2SO4为0.2 mol －如何考？

C．K闭合时，II中SO42向c电极迁移

D．K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极

甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为

[思考]二次电池的电极反应[生]先写负极的，据

总的—（负极）=（正极）

式如何写？

[师]二次电池发明后，科学

家并没有停止探索的脚步。

3

2--引领学生在体验电池发展的同时，体会科学技术对社会进步的影响。进而加强对该内容学习的兴趣。变被动学3、(2010福建卷∙11)铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋习为主2H2SO4=2PbSO4＋2H2O研读右图，下列判断不正确的是（

）

动

学习。同时用相应的高考题进行巩固。

考点

三

他们发现，燃料直接燃烧，

能量利用率不高，能否用原

电池的工作原理，将燃料和燃氧化剂反应所放出的化学能料直接转化为电能，以提高燃电料的利用率呢？燃料电池正池

是在这一思想下研制出来的。

[思考]燃料电池与干电池和蓄电池的区别是什么？

[板书]考点三

燃料电池

[师]据你的理解，完成相应的高考题。

[师]以甲烷燃料电池为例，将电解质溶液换成酸性、固态氧化物、熔融碳酸盐，则正极的反应式该如何写？

[生]

燃料电池是高效、环境友好的发电装置。能量转化率理论上可达85%—90%。

燃料电池与干电池和蓄电池的主要差别是：反应物不是储存在电池内部，而是由外设备提供燃料和氧化剂等。电池起一个反应器的作用。

4、(2012海南∙16)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为

KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示：

感受电池的发展历程。明确燃料电池的不同类型。能够借助燃料电池的模型，完成相应的高考题。

通过一个高考题，引出燃料电池在不同电解质环境下的电极反应式。

写出甲烷燃料电池正极、负极的电极反应式。

[生]板演

1、酸性电解质：

（-）CH4－8e＋2H2O===CO2＋8H

（+）2O2＋8e＋8H===4H2O 总CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2、碱性电解质：

（-）CH4－8e＋10OH===CO23＋7H2O －－－－＋－＋（+）2O2＋8e＋4H2O===8OH

2CH4＋2O2＋2OH===CO3＋3H2O －－－－3、固态氧化物作电解质

（-）CH4－8e＋4O2===CO2＋2H2O －－（+）2O2＋8e===4O2

－－CH4＋2O2===CO2＋2H2O 4

4、

熔融碳酸盐作电解质

（-）CH4－8e＋4CO23===5CO2＋2H2O －－（+）2O2＋8e＋4CO2===4CO23

－－CH4＋2O2===CO2＋2H2O [总结]燃料电池的电极反应式书写：总反应式写后，将正极电极反应式写完，总的—正极=负极

考点四

新型电池

震动动力充电电池：日本研制，摇动手即能完成充电，不必电力充电，可对手电筒及遥控器使用的2A、3A电池充电。

了解已有的新型电池，结合理论完成相新勺水充电：瑞典发明，针对应的高

考题，型偏远地带，无法接触到供电电设施，仅需一勺水，便可维听老师解说最新的电池。完成相应的高考题。

明确高池

持10小时手机使用电量。对

考中的水的要求也很低，咸水或泥5.化学家正在研究尿素动力燃料电池,尿液也能发电。用这种电新型化水都可以。

池直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水,又能发电。学电源

尿素燃料电池结构如图所示,下列有关叙述正确的是(

)。

均来源

于生活尿液电池：尿液做燃料，属实际。

微生物燃料电池，2013年英对与电国科学家研制。利用活体微化学相生物的新陈代谢将能量转化关的社

为电能。

会热点

A.电池工作时,H+移向负极

问题能

B.该电池用的电解质溶液是KOH溶液

进行正三维纳米结构电池：能在几C.甲电极上发生的电极反应为

确的价秒内快速充放电，可在汽车CO(NH2)2+H2O-6e- =CO2+N2+6H+

值判领域大展拳脚，还可用于医D.电池工作时,理论上每净化1 mol CO(NH2)2,消耗33.6 L O2

断。

药设备、激光器和军事领域。

6、(2015年全国Ⅰ卷,11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(

)。

5

A.正极反应中有CO2生成

B.微生物促进了反应中电子的转移

C.质子通过交换膜从负极区移向正

极区

D.电池总反应为C6H12O6+6O2= 6CO2+6H2O

结课

[师]化学能转换为电能的原理的发现和各式各样电池装置的发明，是储能和供能技术的巨大进步。是化学对人类的一项重大贡献，极大地推进了现代化进程。

未来，满足更多需要的电池还等同学们去发明。未来属于大家。

促进学习兴趣，有助于培养学生的科学探究的精神。

板书设计：

发展中的化学电源（复习课）

一、原电池的原理回顾

二、发展中的化学电源

考点一 一次电池

1、干电池（普通锌锰干电池）

2、碱性锌锰干电池

3、银锌电池

考点二

二次电池

1、

铅蓄电池

2--负极：Pb(s) + SO4 -2e =PbSO4 (s)

+2--正极：PbO2(s) + 4H+SO4 +2e =2PbSO4 (s) -2-阴极：PbSO4 (s) +2e =Pb(s) + SO4 -2-阳极：PbSO4 (s) +2e =Pb(s) + SO4 2、

镍铬碱性蓄电池

3、

锂离子电池

考点三

燃料电池

1、酸性电解质：

（-）CH4－8e＋2H2O===CO2＋8H

（+）2O2＋8e＋8H===4H2O

6

－＋－＋总CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2、碱性电解质：

（-）CH4－8e＋10OH===CO23＋7H2O －－－（+）2O2＋8e＋4H2O===8OH

2CH4＋2O2＋2OH===CO3＋3H2O －－－－3、固态氧化物作电解质

（-）CH4－8e＋4O2===CO2＋2H2O －－（+）2O2＋8e===4O2

－－CH4＋2O2===CO2＋2H2O 4、

熔融碳酸盐作电解质

（-）CH4－8e＋4CO23===5CO2＋2H2O －－（+）2O2＋8e＋4CO2===4CO23

－－CH4＋2O2===CO2＋2H2O