化学电源[下学期]
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文档简介
《化学电源》教学设计
江阴市澄西中学 马建中
课 题：必修2专题2第三单元《化学能与电能的转化》 第二课时：化学电源
教学目标：
知识与能力：1.复习原电池的化学原理，掌握形成原电池的基本条件。
2.常识性介绍日常生活中常用的化学电源。并能从电极反应的角度认识常见电源的化学原理。
过程与方法：1.通过拆分干电池和学会自制简易电池培养学生观察能力与分析思维能力，并通过了解电池的化学组成而增强环保意识。
2.通过化学化学电源的使用史实引导学生以问题为中心的学习方法。学会发现问题、解决问题的方法。加深理解实践→认识→再实践→再认识的辨证唯物主义的思维方法。
情感态度价值观：1.通过原电池的发明、发展史，培养学生实事求是勇于创新的科学态度。
2.激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。
3.体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。
教学重点：常见化学电源的化学原理。
教学难点：常见化学电源的电极反应。
教学手段：实验探究法
教学用具：多媒体；燃料电池制取实验仪器、实验药品；自制的简易电池；打开的锌锰干电池
教学过程：
教学程序一：【事实引入】
格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女。当她开怀大笑的时候，人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的——这是她财富的标志；另一颗是不锈钢的——这是一次车祸后留下的痕迹。
另人百思不得其解的是，自从车祸以后，格林太太经常头疼，夜间失眠，心情烦燥……，医生搅尽了脑汁，病情仍未见好转……
一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因。
化学家发现了什么？他为格林太太开了一个什么样的药方？
由学生回答：因为“形成原电池”和医治方法为“都换成金牙或都换成不锈钢牙”很自然的引出形成原电池的三个条件：
组成原电池的条件：
①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极
②电极均插入电解质溶液中
③两极相连形成闭合回路
立即用多媒体展示相应的原电池图片，使学生的认识直观、清晰。
再很自然地引出利用原电池的原理我们已经制作使用的化学电池。
教学程序二：【展示分析】
学生展示自己所带的自制的简易化学电池，并和同桌一起分析自己制作的电池的工作原理，并思考相应的电极反应方程式。
教学程序三：【新授知识】
一、化学电源：
1、 人们依据原电池的反应原理，发明并制造了多种多样的化学电源。
展示常见化学电源的图片，使学生形成感性认识。
2、 化学电源的能量转化率是燃料燃烧所不可比拟的。
3、 化学电源有一次电池和二次电池之分。
二、常见化学电源的组成与反应原理：
1、一次电池：锌锰干电池
银锌纽扣电池
老师展示打开的锌锰干电池，和学生一起认识其内部构造和化学组成。并能从化合价的角度分析其电极反应。
锌锰干电池：
负极：(Zn) Zn – 2e- = Zn2+
正极：(MnO2和C) 2MnO2+2H2O+2e-==2MnO(OH)+2OH-
总反应方程式：Zn+2NH4Cl+2MnO2==Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)
银锌纽扣电池：
负极：Zn +2OH－-2e- =ZnO+H2O
正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－
总反应： Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
2、二次电池：铅蓄电池
镍氢电池
动画展示铅蓄电池的工作原理，掌握其电极反应。
负极：Pb + SO42- -2e- =PbSO4
正极：PbO2 + 4H++SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
介绍：铅蓄电池的充电过程即为放电过程的逆过程。
充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
铅蓄电池的充放电过程：
Pb+PbO2+2H2SO4 == 2PbSO4+2H2O
再介绍优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境
燃料电池：氢氧燃料电池
甲醇-空气燃料电池
动画展示氢氧燃料电池的工作原理，掌握其电极反应，特别是在环境是酸性和环境是碱性时电极反应的区别。
酸性电解质：
负极： 2H2-4e-==4H+
正极： O2+4H++4e-==2H2O
总反应：2H2+O2==2H2O
假如是碱性电解质呢？
小结：书写电极反应式的注意点：
1．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
2．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）；
3．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－。
教学程序四：【活动与探究巩固练习】
阅读教材P40绿底文字。
以小组为单位,制定实验方案,完成燃料电池的制取实验。
并分析得出该燃料电池实质上是先电解，再利用电解产生的气体作为燃料的燃料电池，所以相应的电极反应为：
负极： 2H2 - 4e- == 4H+
正极：O2 + H2O + 4e- == 4OH-
总反应：2H2 + O2 == 2H2O
教学程序五：【环境保护教育】
[讲述]人们应用原电池的原理制作了许多电池，如干电池、蓄电池以及供人造地球卫星、宇宙火箭、空间电视转播站使用的高能电池，等等。干电池在我们日常生活中的应用越来越广泛。干电池中有汞电池（纽扣式电池）、碱电池（普通电池）、锰电池（车用电池）之分，一般都含有对人体有害的汞和锰。干电池被埋入地下，二价锰在缺氧而有二氧化碳的条件下变成水溶性碳酸氢盐，污染水源，使饮用者锰中毒。不同类型的干电池均含有汞，随便焚烧干电池，会引起汞污染。因此，不要把废干电池与可燃性垃圾混在一起进行焚烧，而应将它们分拣出来，作为不可燃垃圾妥善处理，更不可向周围环境和水源乱扔干电池。
图片展示。
教学程序六：【作业布置】
完成练习册相关同步练习。
教学设计意图：
本节内容主要是通过生产生活中的实例说明化学能与电能的转化关系及其应用。其对上一课时的原电池的原理起复习巩固作用，而且通过可充电电池的认识，对下一课时的电解打下了伏笔，使学生产生强烈的进一步探究欲望。
在具体的教学安排上，通过事实引入，复习了原电池的形成条件和原理，引出根据原理自己制作简易电池并能和同学相互分析，并进一步巩固原电池的电极反应。对于教材上的一开始立即让学生制作燃料电池，我觉得学生很难接受和理解，所以把它安排在本课时结束前的活动探究，使学生在有一定理论支撑下进行有目的的实验探究。而不是只能简单的模仿，只是不知缘由地看热闹。而且这个实验一有燃料电池的制作，二有电解过程，是先电解，然后利用电解产物制作燃料电池的，所以通过这一探究很顺利地引入下一课时的电解。
对于铅蓄电池和氢氧燃料电池，我通过动画模拟的方法，有效地分解了难点，使学生看得清楚，看得明白，不但知道，而且懂得。
由于一个课时的时间问题，所以对三种电池都是择一加以系统分析，而对另一个实例点到即止，适当的留白给了学生课余更大的思维和探究空间。
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江阴市澄西中学 马建中
课 题：必修2专题2第三单元《化学能与电能的转化》 第二课时：化学电源
教学目标：
知识与能力：1.复习原电池的化学原理，掌握形成原电池的基本条件。
2.常识性介绍日常生活中常用的化学电源。并能从电极反应的角度认识常见电源的化学原理。
过程与方法：1.通过拆分干电池和学会自制简易电池培养学生观察能力与分析思维能力，并通过了解电池的化学组成而增强环保意识。
2.通过化学化学电源的使用史实引导学生以问题为中心的学习方法。学会发现问题、解决问题的方法。加深理解实践→认识→再实践→再认识的辨证唯物主义的思维方法。
情感态度价值观：1.通过原电池的发明、发展史，培养学生实事求是勇于创新的科学态度。
2.激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。
3.体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。
教学重点：常见化学电源的化学原理。
教学难点：常见化学电源的电极反应。
教学手段：实验探究法
教学用具：多媒体；燃料电池制取实验仪器、实验药品；自制的简易电池；打开的锌锰干电池
教学过程：
教学程序一：【事实引入】
格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女。当她开怀大笑的时候，人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的——这是她财富的标志；另一颗是不锈钢的——这是一次车祸后留下的痕迹。
另人百思不得其解的是，自从车祸以后，格林太太经常头疼，夜间失眠，心情烦燥……，医生搅尽了脑汁，病情仍未见好转……
一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因。
化学家发现了什么？他为格林太太开了一个什么样的药方？
由学生回答：因为“形成原电池”和医治方法为“都换成金牙或都换成不锈钢牙”很自然的引出形成原电池的三个条件：
组成原电池的条件：
①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极
②电极均插入电解质溶液中
③两极相连形成闭合回路
立即用多媒体展示相应的原电池图片，使学生的认识直观、清晰。
再很自然地引出利用原电池的原理我们已经制作使用的化学电池。
教学程序二：【展示分析】
学生展示自己所带的自制的简易化学电池，并和同桌一起分析自己制作的电池的工作原理，并思考相应的电极反应方程式。
教学程序三：【新授知识】
一、化学电源：
1、 人们依据原电池的反应原理，发明并制造了多种多样的化学电源。
展示常见化学电源的图片，使学生形成感性认识。
2、 化学电源的能量转化率是燃料燃烧所不可比拟的。
3、 化学电源有一次电池和二次电池之分。
二、常见化学电源的组成与反应原理：
1、一次电池：锌锰干电池
银锌纽扣电池
老师展示打开的锌锰干电池，和学生一起认识其内部构造和化学组成。并能从化合价的角度分析其电极反应。
锌锰干电池：
负极：(Zn) Zn – 2e- = Zn2+
正极：(MnO2和C) 2MnO2+2H2O+2e-==2MnO(OH)+2OH-
总反应方程式：Zn+2NH4Cl+2MnO2==Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)
银锌纽扣电池：
负极：Zn +2OH－-2e- =ZnO+H2O
正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－
总反应： Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
2、二次电池：铅蓄电池
镍氢电池
动画展示铅蓄电池的工作原理，掌握其电极反应。
负极：Pb + SO42- -2e- =PbSO4
正极：PbO2 + 4H++SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
介绍：铅蓄电池的充电过程即为放电过程的逆过程。
充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
铅蓄电池的充放电过程：
Pb+PbO2+2H2SO4 == 2PbSO4+2H2O
再介绍优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境
燃料电池：氢氧燃料电池
甲醇-空气燃料电池
动画展示氢氧燃料电池的工作原理，掌握其电极反应，特别是在环境是酸性和环境是碱性时电极反应的区别。
酸性电解质：
负极： 2H2-4e-==4H+
正极： O2+4H++4e-==2H2O
总反应：2H2+O2==2H2O
假如是碱性电解质呢？
小结：书写电极反应式的注意点：
1．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
2．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）；
3．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－。
教学程序四：【活动与探究巩固练习】
阅读教材P40绿底文字。
以小组为单位,制定实验方案,完成燃料电池的制取实验。
并分析得出该燃料电池实质上是先电解，再利用电解产生的气体作为燃料的燃料电池，所以相应的电极反应为：
负极： 2H2 - 4e- == 4H+
正极：O2 + H2O + 4e- == 4OH-
总反应：2H2 + O2 == 2H2O
教学程序五：【环境保护教育】
[讲述]人们应用原电池的原理制作了许多电池，如干电池、蓄电池以及供人造地球卫星、宇宙火箭、空间电视转播站使用的高能电池，等等。干电池在我们日常生活中的应用越来越广泛。干电池中有汞电池（纽扣式电池）、碱电池（普通电池）、锰电池（车用电池）之分，一般都含有对人体有害的汞和锰。干电池被埋入地下，二价锰在缺氧而有二氧化碳的条件下变成水溶性碳酸氢盐，污染水源，使饮用者锰中毒。不同类型的干电池均含有汞，随便焚烧干电池，会引起汞污染。因此，不要把废干电池与可燃性垃圾混在一起进行焚烧，而应将它们分拣出来，作为不可燃垃圾妥善处理，更不可向周围环境和水源乱扔干电池。
图片展示。
教学程序六：【作业布置】
完成练习册相关同步练习。
教学设计意图：
本节内容主要是通过生产生活中的实例说明化学能与电能的转化关系及其应用。其对上一课时的原电池的原理起复习巩固作用，而且通过可充电电池的认识，对下一课时的电解打下了伏笔，使学生产生强烈的进一步探究欲望。
在具体的教学安排上，通过事实引入，复习了原电池的形成条件和原理，引出根据原理自己制作简易电池并能和同学相互分析，并进一步巩固原电池的电极反应。对于教材上的一开始立即让学生制作燃料电池，我觉得学生很难接受和理解，所以把它安排在本课时结束前的活动探究，使学生在有一定理论支撑下进行有目的的实验探究。而不是只能简单的模仿，只是不知缘由地看热闹。而且这个实验一有燃料电池的制作，二有电解过程，是先电解，然后利用电解产物制作燃料电池的，所以通过这一探究很顺利地引入下一课时的电解。
对于铅蓄电池和氢氧燃料电池，我通过动画模拟的方法，有效地分解了难点，使学生看得清楚，看得明白，不但知道，而且懂得。
由于一个课时的时间问题，所以对三种电池都是择一加以系统分析，而对另一个实例点到即止，适当的留白给了学生课余更大的思维和探究空间。
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