《原电池 第2课时》示范课教学设计【化学人教版高中(新课标)】

原电池（第2课时）
高中化学选择性必修1第四章第一单元
学习目标
1.了解常见化学电源的工作原理，并能利用相关信息分析化学电源工作原理的问题；
2.学会复杂电极反应方程式书写的方法；
3.了解常用电池的回收处理问题。

情境导入
人们是如何利用原电池的工作原理，逐步设计出理想中的化学电源呢？根据理想化学电源的特点以及不同的需求，人们不断设计出了性能各异的化学电源。

最初的普通锌锰干电池使用寿命短，科学家研究了使用寿命更长，现在广泛使用的碱性锌锰干电池；考虑到干电池无法充电，研究人员研发了可反复使用的二次电池；如果电池的活性物质储存在电池内部，就会限制电池的容量，能否从外部不断提供电极反应物，使电池能够连续不断的供电。

沿着这一思路，科学家研制了燃料电池。

电池在需求和创意的推动下，不断的向更新的方向发展，而它们的雏形都是原电池。

学习任务
【任务一】认识一次电池——干电池
【任务二】认识二次电池——铅蓄电池
【任务三】认识燃料电池
【任务四】废旧电池的回收问题
学习活动
【任务一】认识一次电池——干电池
1.认识普通锌锰干电池
【活动设计】
【复习回顾】回顾原电池的构成要素：
【一次电池】一次电池是放电后不可充电的电池
1.认识普通锌锰干电池
普通锌锰干电池是最早进入市场的实用干电池。

因其电解质溶液用淀粉糊固定化，称为干电池。

2. 分析普通锌锰干电池结构
【思考讨论】结合资料和示意图分析：
电极反应中的还原剂和氧化剂、电极材料、离子导体。

【填写表格】
3. 分析普通锌锰干电池长期占据市场和现在逐渐被替代的可能原因。

【分析讨论】放置不同时间后的普通锌锰干电池
电极反应活性物质
负极：Zn
正极：MnO 2 电极材料
负极：Zn 正极：石墨棒 离子导体
NH 4Cl 和ZnCl 2混合物
【设计意图】
学生应用原电池的构成要素和工作原理，结合给出的酸性干电池和碱性干电池的构造示意图以及相关资料，分析他们的工作原理，并在这个过程中学习复杂电极反应式的书写。

2.认识碱性锌锰干电池
【活动设计】
1.碱性锌锰干电池：容量高，能大电流连续放电。

还具有优良的低温性能、储存性能和防漏性能。

2.碱性锌锰干电池结构
【思考讨论】根据示意图和资料：
（1）分析各部分的作用，画出工作原理示意图；
（2）写出电极反应式。

【填写表格】
电极反应还原剂：Zn粉
氧化剂：MnO2
电极材料负极：铜针
正极：金属外壳
离子导体KOH、离子型导电隔膜
【分析讨论】写出电极反应式和总反应式
3.阅读资料，找出能使碱性锌锰干电池产生大电流和高
电压的设计
①碱性干电池增大了正负极间的相对面积，用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，锌也变成粉末状，同时采用了反应活性更高的电解二氧化锰粉；
①电流是单位时间内通过横截面的电量。

【设计意图】
通过认识碱性锌锰干电池，分析构造，找出能使碱性锌锰干电池产生大电流和高电压的设计，设计改进方式、分析改进结果，应用化学反应原理的知识分析碱性电池设计中使用的技术手段的目的，引导学生体会化学反应原理知识在改进电池中的应用。

【任务二】认识二次电池——铅蓄电池
1.认识铅蓄电池
【活动设计】
1.二次电池二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。

2.认识铅蓄电池
3.根据铅蓄电池放电过程的总反应写出电极反应式。

【设计意图】
应用原电池的构成要素和工作原理，结合给出的铅蓄电池的构造示意图以及相关资料，分析它的工作原理，并在这个过程中体会二次电池的特点——使电极反应物和产物富集在电极材料表面，充、放电时可以循环转化，实现电池重复使用。

2.铅蓄电池设计优势
【活动设计】
【思考讨论】铅蓄电池的电极反应物(Pb、PbO2)和放电后的产物(PbSO4)均以固体形式附着在电极材料表面，分析这样设计的目的。

【分析结论】目的：使电极反应物和产物富集在电极材料表面，充、放电时可以循环转化，实现电池重复使用。

【设计意图】
思考体会铅蓄电池中放电产物以不溶物硫酸铅的形式附着在电极材料表面的目的，分
析它的工作原理，研究得出这样设计铅蓄电池的目的和优势，充、放电时可以循环转化，实现电池重复使用。

【任务三】认识燃料电池
1.设计连续工作的电池
【活动设计】
1.利用下面反应，设计能够连续提供电能的原电池。

2H2+O2=2H2O
实验用品：H2、O2、稀硫酸、石墨棒、试管、U形管、导管、
导线、电流表等。

绘制实验装置图，并思考：
①电池中的电极反应是什么；
①装置是如何实现连续工作的。

【思考讨论】分析两极反应，由于燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出，因此可以实现连续供电。

负极：2H2−4e−=4H+
正极：O2+4H++4e−=2H2O
2.如何使气体反应物快速、充分反应？
增大接触面积、使用催化剂
3.氢氧燃料电池工作原理示意图
4.氢氧燃料电池举例：氢氧燃料电池汽车能不断提供电能
【设计意图】
氢氧燃料电池模型的构建采用了自主探究、实验验证的教学方法，根据给出的物质和材料以及设计原电池的一般思路，设计和改进氢氧燃料电池。

对比一次电池和二次电池，体会燃料电池的特点：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。

2.燃料电池的特点
【活动设计】
通过对燃料电池特点的归纳和总结，进一步帮助学生理解氢氧燃料电池的工作原理，体会化学反应与反应条件密切相关，提升对化学与社会关系的认识，能建立物质的性质和用途之间的联系，在情境演练中提升自己在真实情境中解决问题的能力。

【任务四】废旧电池的回收问题
【活动设计】
1.重视废旧电池的回收利用，减少环境污染，节约资源
2.研究具有巨大潜力的各种电池
【设计意图】
通过展示不同废旧电池的回收知识，思考具有巨大潜力的各种电池。

在电池的发展历程中感受科学研究过程中继承与创新的重要性，发展“科学精神与社会责任”的学科素养，同时，认识环境保护与可持续发展是科学研究努力的方向之一。