《化学能与电能》教学设计
三维目标:
①通过实验探究初步认识一些常见的化学电源。
知识与技能:
②能从能量转化、装置、电极反应等方面区别充电和放电反应。
③初步了解化学电源在生产和生活中的应用。
过程与方法:
①学会运用观察、实验、查阅资料等多种方法获取信息。
②通过对几种新型实用电池的认识,提高自主学习化学的能力。
情感、态度
①将电池的知识应用于生产实际,使学生体会学以致用。
与价值观
②通过了解电池对社会的贡献,逐步形成可持续发展的思路。
教学重点:
各种电池的区别及优缺点
教学难点:
能量转化、装置、电极反应等方面区别充电和放电反应
教学方法:
分析比较法
教学准备:
多媒体课件、实验用品
教学过程:
第二课时
【复习】
请同学们利用铜和硝酸银的反应设计一个原电池,指出正负极,写出电极反应。
[引言] 干电池是我们常用的电池,干电池大家非常熟悉,其实干电池是化学电源的一种,化学电源就是利用原电池原理制造的具有实际应用价值的各种电池。它的内部构造大家清楚吗?它的放电原理是什么?下面让我们具体来了解化学电源。
化学电源就是利用原电池原理制造的具有实际应用价值的各种电池,简称电池。
二、发展中的化学电源
1、干电池
最早使用的,大家熟悉的干电池——锌锰电池。它是一种一次性电池,放电后不能充电(内部的氧化还原反应是不可逆的')。
[观察]干电池的外型,说出在日常生活中的用途,了解干电池的内部结构。
【图片和实物展示】
①干电池的构造:石墨棒、MnO2糊、NH4Cl糊、锌筒。
②电极反应:
正极:2NH4++ 2e- = 2NH3+H2 负极:Zn - 2e- → Zn2+
总反应:Zn +2NH4+= Zn2++ 2NH3+H2
2MnO2+H2=2MnO(OH) ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2
③优缺点:
优点:体积小,携带方便。
缺点:一次性电池,放电之后不能充电。锌皮被腐蚀而穿导致电解液外溢。废旧电池污染环境。
④改进:外壳套上金属筒或塑料筒的方法改成了防漏电池;将糊状NH4Cl换成湿的KOH,并在构造上作了改进,制成了碱性锌锰电池,延长了电池的使用寿命。
[思考与交流] 干电池即使不使用,过一段时间也会失效,在购买、保存和使用干电池方面你有何经验和建议?
提示:购买后及时使用;电器暂时不用时,将电池及时取出;新旧电池不要混合使用;旧电池要集中处理等等。
[过渡]干电池虽然有体积小,携带方便等优点,但是一次性电池,放电之后不能充电,易造成污染。所以,可充电电池是一种实用价值更高的电池,现在广泛的应用于各种电器中。
【问题】
请同学们举例说明,哪些电器中使用了可充电电池。汽车用的电瓶是一种什么样的化学电源?
2、充电电池
充电电池又称为二次电池,它在放电时进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行(利用直流电进行充电),使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现:化学能转换为电能(放电)、再由电能转变为化学能(充电)的循环。
(1)铅蓄电池
①结构:
[展示] 铅蓄电池(简称蓄电池):
②电池反应(放电):
正极:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- → PbSO4 + 2H2O
负极:Pb + SO42- - 2e- → PbSO4
总反应:PbO2 + 4H+ + SO42- + Pb ==2PbSO4 + 2H2O
③优缺点
优点:可以循环使用,更加经济实用。
缺点:由于电池制造工艺等方面存在不足,实际上冲放电电池的冲放电次数仍有限制,且使用是否得当,对电池的工作状态及寿命影响很大。
应用:最早使用的充电电池是铅蓄电池。目前,汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池。
(2)镍镉电池
由于现代社会对耗电量高的便携式电器需求很大,所以化学家研制了新型的封闭式体积小的充电电池——镍镉电池。
①电池反应(放电):
正极:2NiO(OH) + 2H2O + 2e- → 2Ni(OH)2 + 2OH-
负极:Cd + OH- - 2e- → Cd(OH)2
总反应:Cd + 2NiOOH + 2H2O = Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
②优缺点:
优点:体积小携带方便,可镍镉电池以反复充电500次以上。
缺点:镉是致癌物质,废弃的镍镉电池如不回收,会严重污染环境,这制约了镍镉电池的发展。镍氢电池的面世初步解决了这个问题。
应用:广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。
(3)锂离子电池
目前,手机常见电池类别有:Ni-MH(镍氢电池)、Li-ion(锂电池)、LiB(液体锂离子电池)、LiP(聚合物锂离子电池)。
优点:重量小,绿色环保。
缺点:能量储存少,使用时间短。
应用:笔记本电脑、移动电话、数码照相机、摄像机等等。
【思考与交流】
课本43页
【过渡】
燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应,通过燃烧释放的热能再转化为电能(如火力发电),其能量转化率不高。我们来学习一种新型电池—燃料电池。
3、燃料电池
【分析】
燃料电池就是利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的化学能直接转化为电能的一种高效、对环境友好的装置。燃料电池的能量转化率理论上可以高达85%~90%(现在实际利用率已达到40%~60%)。
①燃料电池组成:
燃料:氢气、甲烷(天然气)、甲醇、乙醇、汽油等。
氧化剂:氧气、空气等。
电极:石墨
电解质:硫酸或KOH溶液
【思考与交流】
从组成上看,燃料电池与普通干电池和可充电电池有何不同?
燃料电池与普通干电池和可充电电池比较:普通干电池和可充电电池反应物储存于电池内部,燃料电池反应物不是储存于电池内部,由外部设备提供。电池装置只是反应器。
②电极反应:以氢氧燃料电池为例:
电解质:H2SO4
负极:2H2-4e- =4H+; 正极:O2+ 4H++4e-= 2H2O
总反应:2H2+O2=2H2O
电解质:KOH
正极:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-;负极:2H2 + 4OH- - 4e- → 4H2O
总反应:2H2 + O2 == 2H2O
③优点:燃料可以从外部源源不断的输入,能量利用率高,减少废电池的污染,电池反应产物对环境没有污染。
〖过渡〗其实最好最清洁、最经济、最实用的能源是太阳,我们可以探究以下太阳能的利用。
〖板书设计〗
二、发展中的化学电源
1、干电池(锌锰电池)
2、充电电池:(1)铅蓄电池 (2)镍镉电池 (3)锂离子电池
3、燃料电池
河南高考排名243480左右排位理科可以上哪些大学,具体能上什么大学
广西高考排名212400左右排位理科可以上哪些大学,具体能上什么大学
广东高考排名85850左右排位物理可以上哪些大学,具体能上什么大学
陕西高考排名150120左右排位理科可以上哪些大学,具体能上什么大学
福建高考排名3220左右排位历史可以上哪些大学,具体能上什么大学
河北高考排名114880左右排位物理可以上哪些大学,具体能上什么大学
六年级语文少年闰土教学设计
胖乎乎的小手教学设计三篇
多彩的夏天教学设计范文
幼儿园活动的教学设计
六年级语文少年闰土教学设计
胖乎乎的小手教学设计三篇
多彩的夏天教学设计范文
一年级池上优秀的教学设计范文(通用五篇)
杨氏之子的教学设计模板
观察物体教学设计(苏教版国标第五册数学两篇)
重庆高考排名14250左右排位历史可以上哪些大学,具体能上什么大学
河北高考排名141780左右排位历史可以上哪些大学,具体能上什么大学
贵州高考排名122910左右排位文科可以上哪些大学,具体能上什么大学
河南高考排名13840左右排位文科可以上哪些大学,具体能上什么大学
四川电影电视学院和沈阳大学哪个好 附对比和区别排名
考浙江东方职业技术学院要多少分山西考生 附2024录取名次和最低分
云南高考排名44990左右排位理科可以上哪些大学,具体能上什么大学
黑龙江高考排名95680左右排位理科可以上哪些大学,具体能上什么大学
安徽高考排名91690左右排位理科可以上哪些大学,具体能上什么大学
岳阳职业技术学院的医学检验技术专业排名怎么样 附历年录戎数线
文山学院和韶关学院哪个好 附对比和区别排名
海南高考排名4000左右排位综合可以上哪些大学,具体能上什么大学
沈阳科技学院和广州软件学院哪个好 附对比和区别排名
重庆交通大学的能源与动力工程专业排名怎么样 附历年录戎数线
山东高考排名438500左右排位综合可以上哪些大学,具体能上什么大学
广东高考排名49880左右排位物理可以上哪些大学,具体能上什么大学
辽宁财贸学院和新疆农业大学哪个好 附对比和区别排名
青海高考排名16830左右排位理科可以上哪些大学,具体能上什么大学
广东高考排名224680左右排位物理可以上哪些大学,具体能上什么大学
皖西学院和山西中医药大学哪个好 附对比和区别排名
景阳冈教学设计模板
教学设计中的教学目标方案
有余数的除法教学设计
四年级语文下册练习6教学设计
春潮教学设计
幼儿园活动的教学设计
哪吒闹海优秀教学设计范文
松坊溪的冬天第2课时教学设计范文
人教版数学上册0的认识和有关0的加减法教学设计
课文飞向蓝天的恐龙的教学设计
语文园地二的优秀教学设计范文
教学设计方案范文集锦十篇
春的教学设计
三步计算应用题教学设计
三年级古诗两首教学设计模板