一、核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)
1.通過對常見化學(xué)電源的分析，建立對原電池過程系統(tǒng)認(rèn)識的思維模型。
2.提高對原電池本質(zhì)。
二、教學(xué)重難點
重點：常見化學(xué)電源的分析的電極反應(yīng)式書寫；
難點：常見化學(xué)電源的分析的電極反應(yīng)式書寫。
三、教學(xué)方法
探究法、總結(jié)歸納法、分組討論法等
四、教學(xué)過程
【導(dǎo)入】展示常見的化學(xué)電源圖片
【問】理想的化學(xué)電源的特點：
【生】單位質(zhì)量或單位體積輸出的能量多，質(zhì)量小，體積小，內(nèi)阻小，壽命長……
【問】如何實現(xiàn)？
【講解】化學(xué)電源按其反應(yīng)原理分類：
①一次電池：結(jié)構(gòu)簡單。
②二次電池：反復(fù)使用。
③燃料電池：連續(xù)工作
④新型電池
【展示】堿性干電池、銀鋅電池
【講解】一次電池
又叫干電池
一次電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)大部分被消耗后就不能再使用。使用最廣泛的一次電池是干電池，如普通鋅錳干電池、堿性鋅錳電池等。
【展示】普通鋅錳干電池的構(gòu)造示意圖
【生】負(fù)極：鋅，正極：石墨棒
電解質(zhì)溶液：氯化銨和氯化鋅溶液
【展示】堿性鋅錳電池的構(gòu)造示意圖
【生】負(fù)極反應(yīng)物：鋅粉，正極反應(yīng)物：二氧化錳
電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液
【講解】堿性鋅錳干電池總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 。
【生】①負(fù)極反應(yīng)式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
②正極反應(yīng)式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
【展示】紐扣式銀鋅電池的構(gòu)造示意圖
【生】負(fù)極反應(yīng)物：鋅粉，正極反應(yīng)物：Ag2O，電解質(zhì)溶液：KOH溶液。
【講解】總反應(yīng)式為Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
【生】①負(fù)極反應(yīng)式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
②正極反應(yīng)式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
【展示】二次電池圖片
【講解】二、二次電池
二次電池又稱為充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，因此二次電池可以多次重復(fù)使用。鉛蓄電池是最常見的二次電池。
鉛蓄電池構(gòu)造，優(yōu)點：電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉
鉛蓄電池的電極反應(yīng)物(Pb、PbO2)和放電后的產(chǎn)物(PbSO4)均以固體形式附著在電極材料表面。
目的：使電極反應(yīng)物和產(chǎn)物富集在電極材料表面，充、放電時可以循環(huán)轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)電池重復(fù)使用。
Pb＋PbO2＋2H2SO4eq \(,\s\up7(放電),\s\d5(充電))2PbSO4＋2H2O
【生】放電反應(yīng)原理
負(fù)極是Pb，正極是PbO2，電解質(zhì)溶液是H2SO4溶液。
①負(fù)極反應(yīng)式是Pb＋SOeq \\al(2－,4)－2e－===PbSO4 ；
②正極反應(yīng)式是PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋2H2O ；
③放電過程中，負(fù)極質(zhì)量的變化是增大，電解質(zhì)溶液pH的變化是增大。
【問】充電反應(yīng)原理？
【生】充電反應(yīng)原理
①陰極(發(fā)生還原反應(yīng))反應(yīng)式是 PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq \\al(2－,4) ；
②陽極(發(fā)生氧化反應(yīng))反應(yīng)式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4) ；
③充電時，鉛蓄電池正極與直流電源正極相連，負(fù)極與直流電源負(fù)極相連。
【講解】隨著信息技術(shù)的發(fā)展，為了適應(yīng)移動通信、便攜式電腦和各種電子產(chǎn)品等的廣泛使用，科研工作者不斷研制出小型化、高比能量、工作壽命長、不需要特殊維護的二次電池。目前已開發(fā)出鎳鎘電池、鎳氫電池、銀鋅電池、鋰電池和鋰離子電池等新型二次電池。
【展示】鎳氫電池、鈷酸鋰-石墨鋰電池
【展示】燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域
【講解】燃料電池是利用燃料和氧化劑之間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電池。燃料電池的氧化劑和還原劑不是儲藏在電池內(nèi)部，而是在工作時不斷從外部輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池，因此燃料電池能連續(xù)不斷地提供電能。
電池總反應(yīng)： 2H2 + O2 = H2O
【展示】堿性環(huán)境下燃料電池圖片
【生】負(fù)極：氫氣 正極： 氧氣 電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液
負(fù)極反應(yīng)式2H2－4e－＋4OH－===4H2O
正極反應(yīng)式O2＋2H2O＋4e－===4OH－
【講解】堿性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)H＋
【展示】酸性環(huán)境下燃料電池圖片
【生】負(fù)極：氫氣 正極： 氧氣 電解質(zhì)溶液：硫酸
負(fù)極反應(yīng)式2H2－4e－===4H＋
正極反應(yīng)式O2＋4H＋＋4e－===2H2O
【講解】酸性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)OH－
【展示】甲烷燃料電池、肼燃料電池
【生】完成相關(guān)電極反應(yīng)式
【課堂小結(jié)】師生共同完成。
【課堂練習(xí)】
1、某電池以K2FeO4和鋅為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液。下列說法不正確的是( )
A．鋅為電池的負(fù)極
B．正極反應(yīng)式為2FeOeq \\al(2－,4)＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O
C．該電池放電過程中電解質(zhì)溶液濃度增大
D．電池工作時OH－向負(fù)極遷移
答案：B
2、研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是( )
A．正極反應(yīng)式：Ag＋Cl－－e－===AgCl
B．每生成1 ml Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 ml電子
C．Na＋不斷向“水”電池的負(fù)極移動
D．AgCl是還原產(chǎn)物
答案：B名稱
電解質(zhì)
電極反應(yīng)和總反應(yīng)
甲烷燃料電池
KOH
總反應(yīng)：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O
正極：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
負(fù)極：CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O
甲烷燃料電池
H2SO4
總反應(yīng)：CH4＋2O2===CO2＋2H2O
正極：2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
負(fù)極：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
肼燃料電池
KOH
總反應(yīng)：N2H4＋O2===N2＋2H2O
正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
負(fù)極：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O
電池類型
原理
工藝及目的
一次電池
原電池原理
加入隔膜分隔氧化劑與還原劑，減少電池自損耗。
二次電池
原電池及電解池原理
將相關(guān)活性物質(zhì)富集在電極材料表面，實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化。
燃料電池
原電池原理
燃料和氧化劑連續(xù)由外部提供，保持電極材料和離子導(dǎo)體穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)工作。

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