高中化学选修四：专题一化学电源

【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。

【教学过程】：

【引言】自从人类掌握了有关原电池的知识，根据其原理，设计了很多电池，我们称为“化学电源”，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。展示常见化学电源的图片。化学电源有一次电池、二次电池和燃料电池之分。【板书】一、化学电源的分类：

下面我们就对常见的几种电池的原理进行学习。1、纽扣电池2、锌锰干电池3、铅蓄电池4、氢氧燃料电池（碱性介质）。

【二】、常见化学电源的组成与反应原理：

1、一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰电池、银锌纽扣电池

老师展示打开的普通锌锰干电池，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。

C(+)

普通锌锰干电池的结构

普通锌锰电池

优缺点：制作简单、价格便宜，但放电时间短、放电后电压下降快。目前在我国碱性锌锰电池正在逐步代替普通锌锰干电池。

碱性锌锰干电池：

负极：(Zn) Zn – 2e- = Zn2+

正极：(MnO2和C) 2MnO2+2H2O+2e-==2MnOOH+2OH-

总反应方程式：Zn+2 H2O +2MnO2==Zn(OH)2+2MnOOH 优缺点简析：只能一次使用，不能充电；价格较贵；比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电。

银锌纽扣电池：电极为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH

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

⏹①放电过程

负极：氧化反应Pb+SO42--2e-=PbSO4

正极：还原反应

PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O

放电过程总反应：

Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

⏹②充电过程

阴极(接电源负极)：还原反应

PbSO4+2e-=Pb+SO42-

阳极(接电源正极)：氧化反应

PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

充电过程总反应：

2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

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

其它二次电池：镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……

3、燃料电池：氢氧燃料电池、甲醇-空气燃料电池

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？

(-) Pt│H2│OH-│O2│Pt (+)

负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O

正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH-

电池总反应：2H2+O2=2H2O

燃料电池的规律

①燃料做负极，助燃剂氧气为正极

②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。

其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……

燃料电池与前几种电池的差别：

①氧化剂与还原剂在工作时不断补充；

②反应产物不断排出；

③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。

缺点：体积较大、附属设备较多

优点：能量转换率高、清洁、对环境好

【小结】：书写电极反应式的注意点：

①确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应的物质；

②电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；

③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；

④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）；

⑤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－。

【讲述】：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。

课堂练习：PPT

【作业布置】

完成练习册相关同步练习。