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高中化学-原电池教案计划

化学电源

  第四章第一节 原电池 教学目标 让体验化学能与电能相互转化的探究过程;2、使学生进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条 3、能够写出电极反应式和电池反应方程式.教学重点 1、使学生进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条 2、能够写出电极反应式和电池反应方程式.教学难点 能够写出电极反应式和电池反应方程式. 教学方法 分析法,归纳法,演绎法 学法指导 自学指导法 主要教具 多媒体 复习回顾1、原电池是将化学能转化为电能的装置。 原电池反应的本质是氧化还原反应反应。 2、如右图所示,组成的原电池: (1)当电解质溶液为稀H2SO4 时:Zn 电极是负(填“正” 或“负”)极,其电极反应为Zn -2e- 是_氧化(填“氧化”或“还原”,下同)反应;Cu 电极是正极,其电极反应为 2H +2e-=H2,该反应是 还原反应。 (2)当电解质溶液为CuSO4 溶液时: Zn 电极是负极,其电极反应为Zn ,该反应是氧化反应;Cu电极是正_极,其电极反应为Cu 池工作原理的进一步探究提出问题: 上图是我们在必修2 中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池,如果用 它做电源,不但效率低,而且时间稍长电流就很快减弱,因此不适合实际应 用。这是什么原因造 成的呢?有没有什么改进措施? 学生讨论: 造成的主要原因:由于在铜极上很快就聚集了许 多氢气泡,把铜极跟稀硫酸逐渐隔开,这样就增 加了电池的内阻,使电流不能畅通。 为了避免发生这种现象,设计如右图(书P70 实验现象:有盐桥存在时电流计指针发生偏转,即有电流通过电路。 取出盐桥,电流计指针即回到零点,说明没有电流通过 分析:改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流?盐桥在此的作用是 什么? 参考教材72 得出结论盐桥的作用: (1)使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触。 (2)平衡电荷。 在整个装置的电流回路中,溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。Zn 进入ZnSO4溶液,ZnSO4 溶液因Zn 增多而带正电荷。同时,CuSO4 则由于 Cu 变为Cu ,使得 SO4 相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性,这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片,造成电流中断。 由于盐桥(如KCl)的存在,其中阴离子Cl-向ZnSO4 溶液扩散和迁 移,阳离子 CuSO4溶液扩散和迁移,分别中和过剩的电荷,保持溶液 的电中性,因而放电作用不间断地进行,一直到锌片全部溶解或 CuSO4 溶液 几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀,可用 NH4NO3 代替KCl 上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的?指出电池的正负极,并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。 负极(锌片): Zn -2e (氧化反应)正极(铜片): Cu Cu(还原反应) 电池反应(总化学方程式):Zn Cu电池符号: Zn ZnSO4‖CuSO4 Cu负极 正极二、由两个半电池组成原电池的工作原理 (1)把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行,再以适当方式连接,可 以获得电流。 在这类电池中,用还原性较强的物质作为负极,负极向外电路提供电子; 用氧化性较强的物质作为正极,正极从外电路得到电子。 在原电池的内部,两极浸在电解质溶液中,并通过阴阳离子的定向运动而 形成内电路。 (2)探究组成原电池的条件 (1)有两种活动性不同的金属(或一种是非金属单质或金属氧化物)作电 (2)电极材料均插入电解质溶液中。(3)两极相连形成闭合电路。 (4)内部条件:能自发进行氧化还原反应。 (3)原电池的正负极的判断方法 微观判断 电子流出的极——负极 (根据电子流动方向) 电子流入的极——正极 根据电极材料 较活泼的电极材料——负极 较不活泼的电极材料——正极 根据原电池电极发生的反应 发生氧化反应的极——负极 发生还原反应的极——正极 根据电极增重还是减重 工作后质量减少的电极——负极 工作后质量增加的电极——正极 根据电极有气泡冒出 工作后,有气泡冒出的电极为正极 (4)电解质溶液和电极材料的选择(电池的电极必须导电) 电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯 中进行,则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。 活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池,锌作负极,铜作正极 金属和非金属。如锌锰干电池,锌作负极,石墨棒作正极 金属和化合物。如铅蓄电池,铅版作负极,PbO2 作正极 惰性电极。如氢氧燃料电池中,两根电极均可用Pt 课题 第四章 第二节 化学电源 教学目标 掌握几种典型化学电池的电极反应教学重点 掌握几种典型化学电池的电极反应教学难点 掌握几种典型化学电池的电极反应 教学方法 讲解法 学法指导 主要教具 多媒体 第二节化学电源 一、化学电池的种类 化学电池是将化学能变成电能的装置,它包括一次电池,二次电池和燃料 电池等几类. 化学电池的主要部分是电解质溶液,和浸在溶液中的正极和负极,使 用时将两极用导线接通,就有电流产生,因而获得电能。化学电池放电到 一定程度,电能减弱,有的经充电复原又可使用,这样的电池叫蓄电池也 叫二次电池,如铅蓄电池、银锌电池等;有的不能充电复原,称为原电池 或一次电池,如干电池、燃料电池等。 电池的种类很多,判断一种电池的优劣或是否适合某种需要,主要看这种 电池单位质量或单位体积所能输出的电能的多少[比能量]或者输出功率 的大小[比功率]以及电池的可储存时间的长短.除特殊情况外,质量轻,体 积小而输出电能多,功率大,可储存时间长的电池,更适合使用. 典型电池的介绍1.碱性锌—锰干电池: 负极:Zn Zn(OH)2正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 电解质:KOH 电池反应:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 与普通干电池相比. 碱性锌—锰干电池体积小,性能好,电解液由原来的 中性变为离子导电性能更好的碱性,负极也由锌片改为锌粉,反应面积成 倍增加,使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通 干电池增加几倍。 2.银锌钮扣电池 常见的钮扣电池也是银锌电池,它用不锈钢制成一个由正极壳和 负极盖组成的小圆盒,盒内靠正极盒一端充由 Ag2O 和少量石墨组成的正 极活性材料,负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料,电解质溶液为 KOH 浓溶液,溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜,将电极与电解质溶液隔开。 负极:Zn+2OH =ZnOH2正极:Ag2O+H2O+2e 总反应式:Zn+Ag2O+H2O==ZnOH2+2Ag 一粒钮扣电池的电压达159 V,安装在电子表里可使用两年之久。 3.锂电池: 锂是密度最小的金属,用锂作为电池的负极,跟用相同质量的其它金 属作负极相比较,能在较小的体积和质量下能放出较多的电能,放电时电 压十分稳定,贮存时间长,能在 2163—3441K 温度范围内工作,使用寿 命大大延长。锂电池是一种高能电池,它具有质量轻、电压高、工作效率 高和贮存寿命长的优点,因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上, 以及作为火箭、导弹等的动力资源。 微型电池:常用于心脏起搏器和火箭的一种微型电池是锂电池。这种 电池容量大,电压稳定,能在55—70温度范围内正常工作。 4.铅蓄电池:铅蓄电池可放电亦可充电,具有双重功能。它是用硬 橡胶或透明塑料制成长方形外壳,用含锑 5%~8%的铅锑合金铸成格板, 在正极格板上附着一层PbO2,负极格板上附着海绵状金属铅,两极均浸在 一定浓度的硫酸溶液密度为 125—128 中,且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电的电极反应为: 负极:Pb+SO =PbSO4正极:PbO2+4H =PbSO4+2H2O铅蓄电池的电压正常情况下保持20 V,当电压下降到185 时即停止放电,而需要将蓄电池进行充电,其电极反应为: 阳极:PbSO4+2H2O-2e 时,应停止充电。这种电池性能良好,价格低廉,缺点是比较笨重。 蓄电池放电和充电的总反应式:PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+ 放电 充电 2H2O 目前汽车上使用的电池,有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定,使 用方便、安全、可靠,又可以循环使用,因此广泛应用于国防、科研、交 通、生产和生活中。 5.燃料电池:燃料电池是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种 原电池,所以燃料电池也是化学电源。它与其它电池不同,它不是把还原 剂、氧化剂物质全部贮存在电池内,而是在工作时,不断地从外界输入, 同时把电极反应产物不断排出电池。因此,燃料电池是名符其实地把能源 中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。燃料电池的 正极和负极都用多孔炭和多孔镍、铂、铁等制成。从负极连续通入氢气、 煤气、发生炉煤气、水煤气、甲烷等气体;从正极连续通入氧气或空气。 电解液可以用碱如氢氧化钠或氢氧化钾等把两个电极隔开。化学反应的 最终产物和燃烧时的产物相同。燃料电池的特点是能量利用率高,设备轻 便,减轻污染,能量转换率可达70%以上。 当前广泛应用于空间技术的一种典型燃料电池就是氢氧燃料电池,它 是一种高效低污染的新型电池,主要用于航天领域。它的电极材料一般为 活化电极,碳电极上嵌有微细分散的铂等金属作催化剂,如铂电极、活性 炭电极等,具有很强的催化活性。电解质溶液一般为40%的KOH 溶液。 电极反应式为:负极H2+2OH =2H2O正极 O2+2H2O+4 电池总反应式为:2H2+O2=2H2O目前已研制成功的铝—空气燃料电池,它的优点是:体积小、能 量大、使用方便、不污染环境、耗能少。这种电池可代替汽油作为汽车的 动力,还能用于收音机、照明电源、野营炊具、野外作业工具等。 书写电极反应式应注意以下几点:1.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”、 2.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; 3.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 在酸性溶液中以CO2形式存在,在碱性溶液中以CO3 形式存在); 四.废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质.随意丢弃,对生态环境和人 体健康有很大的危害.如果把他当成一种资源,加以回收利用,既可以减少 环境污染,又可节约资源.因此,应当重视废弃电池的回收.

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本站文章于2019-10-22 03:48,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:高中化学-原电池教案计划 化学电源