(共21张PPT)
聚焦思维进阶 促进模型建构
—《氧化还原反应与电化学》大单元教学设计
第3课时
（鲁科版 必修2 化学电源）
普通高中化学鲁科版高一下学期必修课程
【知识目标】
1.一次电池、二次电池、燃料电池的工作原理及电极反应。
2.掌握陌生、复杂化学电源的电极方程式书写方法。
3.应用所学知识设计简单的氢氧燃料电池。
【能力目标】
通过查阅资料、观看视频、讨论等手段，让学生在不断解决问题的过程中，将建构的理论知识加以应用，增强分析、解决实际问题的能力和创新精神。
【素养目标】
1.运用建立的原电池认知模型，合作探究锌锰干电池、铅蓄电池的工作原理，培养学生证据推理与模型认知的学科素养。
2. 增强科技意识，不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求。积极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染。培养学生科学态度与社会责任的素养。
学习目标
【模型建构】
装置
维度
原理
维度
负极
材料
正极
材料
离子
导体
电极反应物
反应过程
电极产物
化学电源
装置
要素
原理要素
还原剂
氧化剂
氧化产物
还原产物
失电子
得电子
电子移动方向
阳离子
阴离子
宏观
微观
Zn – 2e– = Zn2+
负极
材料：
Zn
正极
材料：
石墨
反应：
电解质（离子导体）：
NH4Cl、 ZnCl2
反应：
Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O
2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O
—
+
装置
要素
原理
要素
任务一
锌锰干电池（一次电池）
1、酸性锌锰干电池
优点：制作简单、价格便宜。
缺点：放电时间短，电压下降快。
Zn – 2e– + 2OH－ = Zn(OH)2
2MnO2 +2H2O +2e– =2MnO(OH) +2OH－
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2
负极
材料：
Zn
正极
材料：
石墨
反应：
电解质（离子导体）：
KOH
反应：
原理
要素
2、碱性锌锰干电池
装置
要素
陌生电极反应式书写模型
找还原剂、氧化产物
写出得失电子的数目
标价态列物质
配守恒
看环境
补离子
判得失写电子
②电荷守恒
③原子守恒
①电子守恒
找氧化剂、还原产物
酸性补H＋
碱性补OH－
给什么补什么
总结提升
一次电池的应用
一次电池的优点：
使用范围广
电压稳定
便于携带
……
不可回避的问题：
消耗量大，无法循环，
资源浪费，废弃物对环境的污染
铅蓄电池由两组平行的栅状铅合金极板交替排列作为主架，正极板上覆盖PbO2，负极板上覆盖Pb，电解质是硫酸（Pb相对原子质量：207）
1.画出电池装置图，分析铅蓄电池正负极材料、离子导体、电极反应物及产物
2.在此电池装置图的基础上标明电子和离子的移动方向、
书写电极反应式及总反应式
3.放电时，两极附近pH如何变化？
4.当电路中有2mole-转移时，正负极电极质量变化了多少？
任务二
铅蓄电池（二次电池）
(二) 二次电池
1、铅蓄电池
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O
Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s)
正极：
PbO2(s) + 4H++SO42- +2e- =PbSO4 (s) +2H2O
氧化反应
还原反应
负极：
正负极材料
正极：PbO2
负极：Pb
电解质：H2SO4溶液
装置要素
原理要素
比能量低
寿命短
产业链铅污染
……
思考：铅蓄电池解决了电池二次使用问题，它有哪些缺点？
燃料电池
任务三
1.燃料电池
燃料电池是一种连续地将_____和_______的化学能直接转化为_____的化学电源。燃料电池的电极本身不包含_________，只是一个催化转化元件。
燃料
氧化剂
电能
活性物质
燃料电池的特点
① 燃料和氧化剂连续的由外部供给，生成物不断地被排出，可以连续不断地提供电能。
② 电池内部的电极材料和离子导体在工作过程中不发生改变，使燃料电池可以持续工作。
小组合作探究下列问题
1. 氢氧燃料电池总方程式、正负极反应物是什么？如何获得反应物？
2.哪些物质可以用作氢氧燃料电池的电极材料？哪些物质可以用作氢氧燃料电池的离子导体？
3.设计氢氧燃料电池装置图，写出以硫酸为电解质的氢氧燃料电池电极反应式
4.还有哪些物质可以设计成燃料电池？
任务三
燃料电池
负极：2H2+4OH--4e-=4H2O
正极：O2+2H2O+4e-=4OH-
电池反应为：2H2+O2=2H2O
（2）碱性介质氢氧燃料电池的电极反应
（1）酸性介质氢氧燃料电池的电极反应
负极：2H2-4e-=4H+
正极：O2+4H++4e-=2H2O
电池反应为：2H2+O2=2H2O
任务三
装置
要素
原理
要素
燃料电池
一、电池的分类
二、陌生电极反应式的书写方法
标价态列物质
判得失写电子
看环境
补离子
配守恒
巩固练习
1．甲醇－空气燃料电池（DMFC）是一种高效、轻污染的车载电池，其工作原理如图所示。下列有关叙述正确的是（ ）
A．该装置能将电能转化为化学能
B．电流由乙电极经导线流向甲电极
C. b口通入空气，c口通入甲醇
D．负极的电极反应式为：CH3OH＋6OH－－6e－===CO2＋5H2O
B
2.铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2 Ni相对原子质量：59
下列有关该电池的说法不正确的是（ ）
A. 电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B. 电池放电时，负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2
C. 电池放电过程中，正极附近溶液的pH降低
D. 电池放电时，每转移2mole-，正极质量增加20g
C
巩固练习
约翰·古迪纳夫发现了LiCoO2等一系列正极材料，减少了枝晶短路的可能，进而大幅提升锂电池的稳定性 。
2019年诺贝尔化学奖得主
学以致用
锂离子电池
钴酸锂LiCoO2
2019诺贝尔化学奖得主
吉野彰将碳基材料用作负极，依旧用钴酸锂做正极，并采用聚乙烯或聚丙烯为隔膜，LiClO4的碳酸丙烯酯液为电解质溶液。确立了现代锂离子电池的基本框架。
一起向未来
拥有电池就是拥有未来
