《化學(xué)能與電能》教學(xué)設計
三維目標：
�、偻ㄟ^(guò)實(shí)驗探究初步認識一些常見(jiàn)的化學(xué)電源。
知識與技能：
�、谀軓哪芰哭D化、裝置、電極反應等方面區別充電和放電反應。
�、鄢醪搅私饣瘜W(xué)電源在生產(chǎn)和生活中的應用。
過(guò)程與方法：
�、賹W(xué)會(huì )運用觀(guān)察、實(shí)驗、查閱資料等多種方法獲取信息。
�、谕ㄟ^(guò)對幾種新型實(shí)用電池的認識，提高自主學(xué)習化學(xué)的能力。
情感、態(tài)度
�、賹㈦姵氐闹R應用于生產(chǎn)實(shí)際，使學(xué)生體會(huì )學(xué)以致用。
與價(jià)值觀(guān)
�、谕ㄟ^(guò)了解電池對社會(huì )的貢獻，逐步形成可持續發(fā)展的思路。
教學(xué)重點(diǎn)：
各種電池的區別及優(yōu)缺點(diǎn)
教學(xué)難點(diǎn)：
能量轉化、裝置、電極反應等方面區別充電和放電反應
教學(xué)方法：
分析比較法
教學(xué)準備：
多媒體課件、實(shí)驗用品
教學(xué)過(guò)程：
第二課時(shí)
【復習】
請同學(xué)們利用銅和硝酸銀的反應設計一個(gè)原電池，指出正負極，寫(xiě)出電極反應。
[引言] 干電池是我們常用的電池，干電池大家非常熟悉，其實(shí)干電池是化學(xué)電源的一種，化學(xué)電源就是利用原電池原理制造的具有實(shí)際應用價(jià)值的各種電池。它的內部構造大家清楚嗎？它的放電原理是什么？下面讓我們具體來(lái)了解化學(xué)電源。
化學(xué)電源就是利用原電池原理制造的具有實(shí)際應用價(jià)值的各種電池，簡(jiǎn)稱(chēng)電池。
二、發(fā)展中的化學(xué)電源
1、干電池
最早使用的，大家熟悉的干電池——鋅錳電池。它是一種一次性電池，放電后不能充電（內部的氧化還原反應是不可逆的）。
[觀(guān)察]干電池的外型，說(shuō)出在日常生活中的用途，了解干電池的內部結構。
【圖片和實(shí)物展示】
�、俑呻姵氐臉嬙欤菏�、MnO2糊、NH4Cl糊、鋅筒。
�、陔姌O反應：
正極：2NH4++ 2e- = 2NH3+H2 負極：Zn － 2e- → Zn2+
總反應：Zn +2NH4+= Zn2++ 2NH3+H2
2MnO2+H2=2MnO(OH) ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2
�、蹆�(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：體積小，攜帶方便。
缺點(diǎn)：一次性電池，放電之后不能充電。鋅皮被腐蝕而穿導致電解液外溢。廢舊電池污染環(huán)境。
�、芨倪M(jìn)：外殼套上金屬筒或塑料筒的方法改成了防漏電池；將糊狀NH4Cl換成濕的KOH，并在構造上作了改進(jìn)，制成了堿性鋅錳電池，延長(cháng)了電池的使用壽命。
[思考與交流] 干電池即使不使用，過(guò)一段時(shí)間也會(huì )失效，在購買(mǎi)、保存和使用干電池方面你有何經(jīng)驗和建議？
提示：購買(mǎi)后及時(shí)使用；電器暫時(shí)不用時(shí)，將電池及時(shí)取出；新舊電池不要混合使用；舊電池要集中處理等等。
[過(guò)渡]干電池雖然有體積小，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，但是一次性電池，放電之后不能充電，易造成污染。所以，可充電電池是一種實(shí)用價(jià)值更高的電池，現在廣泛的應用于各種電器中。
【問(wèn)題】
請同學(xué)們舉例說(shuō)明，哪些電器中使用了可充電電池。汽車(chē)用的電瓶是一種什么樣的化學(xué)電源？
2、充電電池
充電電池又稱(chēng)為二次電池，它在放電時(shí)進(jìn)行的氧化還原反應，在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行（利用直流電進(jìn)行充電），使電池恢復到放電前的狀態(tài)。這樣可以實(shí)現：化學(xué)能轉換為電能（放電）、再由電能轉變?yōu)榛瘜W(xué)能（充電）的'循環(huán)。
�。�1）鉛蓄電池
�、俳Y構：
[展示] 鉛蓄電池（簡(jiǎn)稱(chēng)蓄電池）：
�、陔姵胤磻ǚ烹姡�
正極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- → PbSO4 + 2H2O
負極：Pb + SO42- - 2e- → PbSO4
總反應：PbO2 + 4H+ + SO42- + Pb ==2PbSO4 + 2H2O
�、蹆�(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：可以循環(huán)使用，更加經(jīng)濟實(shí)用。
缺點(diǎn)：由于電池制造工藝等方面存在不足，實(shí)際上沖放電電池的沖放電次數仍有限制，且使用是否得當，對電池的工作狀態(tài)及壽命影響很大。
應用：最早使用的充電電池是鉛蓄電池。目前，汽車(chē)上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池。
�。�2）鎳鎘電池
由于現代社會(huì )對耗電量高的便攜式電器需求很大，所以化學(xué)家研制了新型的封閉式體積小的充電電池——鎳鎘電池。
�、匐姵胤磻ǚ烹姡�
正極：2NiO(OH) + 2H2O + 2e- → 2Ni(OH)2 + 2OH-
負極：Cd + OH- - 2e- → Cd(OH)2
總反應：Cd + 2NiOOH + 2H2O = Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
�、趦�(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：體積小攜帶方便，可鎳鎘電池以反復充電500次以上。
缺點(diǎn)：鎘是致癌物質(zhì)，廢棄的鎳鎘電池如不回收，會(huì )嚴重污染環(huán)境，這制約了鎳鎘電池的發(fā)展。鎳氫電池的面世初步解決了這個(gè)問(wèn)題。
應用：廣泛用于收錄機、無(wú)線(xiàn)對講機、電子閃光燈、電動(dòng)剃須刀等。
�。�3）鋰離子電池
目前，手機常見(jiàn)電池類(lèi)別有：Ni-MH（鎳氫電池）、Li-ion（鋰電池）、LiB（液體鋰離子電池）、LiP（聚合物鋰離子電池）。
優(yōu)點(diǎn)：重量小，綠色環(huán)保。
缺點(diǎn)：能量?jì)Υ嫔�，使用時(shí)間短。
應用：筆記本電腦、移動(dòng)電話(huà)、數碼照相機、攝像機等等。
【思考與交流】
課本43頁(yè)
【過(guò)渡】
燃料燃燒是一種劇烈的氧化還原反應，通過(guò)燃燒釋放的熱能再轉化為電能（如火力發(fā)電），其能量轉化率不高。我們來(lái)學(xué)習一種新型電池—燃料電池。
3、燃料電池
【分析】
燃料電池就是利用原電池的工作原理將燃料和氧化劑（如O2）反應所放出的化學(xué)能直接轉化為電能的一種高效、對環(huán)境友好的裝置。燃料電池的能量轉化率理論上可以高達85%~90%（現在實(shí)際利用率已達到40%~60%）。
�、偃剂想姵亟M成：
燃料：氫氣、甲烷（天然氣）、甲醇、乙醇、汽油等。
氧化劑：氧氣、空氣等。
電極：石墨
電解質(zhì)：硫酸或KOH溶液
【思考與交流】
從組成上看，燃料電池與普通干電池和可充電電池有何不同？
燃料電池與普通干電池和可充電電池比較：普通干電池和可充電電池反應物儲存于電池內部，燃料電池反應物不是儲存于電池內部，由外部設備提供。電池裝置只是反應器。
�、陔姌O反應：以氫氧燃料電池為例：
電解質(zhì)：H2SO4
負極：2H2－4e- ＝4H+； 正極：O2＋ 4H+＋4e-＝ 2H2O
總反應：2H2＋O2＝2H2O
電解質(zhì)：KOH
正極：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-；負極：2H2 + 4OH- － 4e- → 4H2O
總反應：2H2 + O2 == 2H2O
�、蹆�(yōu)點(diǎn)：燃料可以從外部源源不斷的輸入，能量利用率高，減少廢電池的污染，電池反應產(chǎn)物對環(huán)境沒(méi)有污染。
〖過(guò)渡〗其實(shí)最好最清潔、最經(jīng)濟、最實(shí)用的能源是太陽(yáng)，我們可以探究以下太陽(yáng)能的利用。
〖板書(shū)設計〗
二、發(fā)展中的化學(xué)電源
1、干電池（鋅錳電池）
2、充電電池：（1）鉛蓄電池 （2）鎳鎘電池 （3）鋰離子電池
3、燃料電池
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