小学科学大象版 (2017)六年级下册2 设计获奖教学课件ppt

课题名

《原电池》第二课时

教材分析

本节内容是在必修第二册的化学电源的基础上，进一步要求学生理解原电池的工作原理，学会书写三种类型的电池电极反应的书写。学好本节内容对后面电解池的学习有重要作用。

教学目标

宏观辨识与微观探析：掌握一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理，会书写电极反应式。

证据推理与模型认知：通过对常见化学电池的分析，培养证据推理与模型认知的能力。

科学探究与创新意识：了解化学电源的种类及工作原理，知道化学电源在生产、生活和国防中的实际应用。

科学精神与社会责任：通过认识新型化学电源的作用及废旧电池对环境的危害，形成科学态度与社会责任意识。

教学重点

电池反应的方程式和电极反应式的书写。

教学难点

电池反应的方程式和电极反应式的书写。

教学方法

讲解、举例法

教学准备

教师准备：PPT

学生准备：预习课本

教学过程

一、新课导入

1.用途广泛的各种化学电池

教师：介绍生活中的各种电池

学生：回顾电池的工作原理

[设计意图]激发学生学习兴趣，引入讲解电极反应的的书写。

二、探究新知

1.一、化学电池的分类

教师：思考：

1、为什么电池的用途如此广泛呢？

2、电池优劣的判断标准是什么？

一、一次电池

一次电池放电后不可再充电，一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。

1、普通锌锰电池

负极：Zn-2e-=Zn2+

正极：2NH4++2e-+2MnO2=2NH3↑+Mn2O3+H2O

总反应

Zn+2MnO2 + 2NH4Cl =ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑+H2O

优点：制作简单，便于携带，价格便宜；

缺点：会发生自放电，放电时间短，电压下降快；容易漏液（锌外壳变薄糊状NH4Cl显酸性）

2、碱性锌锰电池

负极：Zn + 2OH– – 2e– =Zn(OH)2

正极：2MnO2 + 2H2O +2e– = 2MnOOH + 2OH–

电池总反应：

Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

锌粉取代锌筒，KOH取代NH4Cl，增大接触面积

加快反应速率，减少电池内阻，电流大电压高寿命长

改进：①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池；

②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。

二、二次电池

充电电池又称二次电池，放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。

1.铅酸蓄电池

(1)构造：

(2)组成: Pb/30%H2SO4溶液/PbO2

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

(3)  工作原理:

放电：化学能转化为电能

充电：电能转化为化学能

①放电过程:

负极：Pb -2e- + SO42- =PbSO4

正极：PbO2 +2e- + 4H++SO42-=PbSO4 +2H2O

总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O  

②充电过程：正接正作阳极，负接负作阴极

阴极(接负极)：PbSO4 +2e- =Pb + SO42-

阳极(接正极)：PbSO4 -2e- +2H2O = PbO2 + 4H++ SO42-

总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4   2PbSO4+2H2O

2.镍氢电池

优点：能量密度高；无镉污染，是一种绿色电池；可大电流快速充放电；电池工作电压为1.2V；在小型便携电子器件、电动工具、电动车辆和混合动力车上逐步得到应用。

放电:

负极：H2 - 2e- + 2OH- = 2H2O

正极：2NiOOH +2 e- + 2H2O = 2Ni(OH)2 +2 OH-

充电:

阴极：2H2O +2 e- = H2 + 2OH-

阳极：2 Ni(OH)2 －2 e- + 2OH-= 2NiOOH +2 H2O

总反应：H2 + 2NiOOH     2Ni(OH)2     

3.锂离子电池

负极材料：嵌锂层状石墨(LixC6 )

正极材料：钴酸锂(Li1-xCoO2)

电解液：LLiPF6的碳酸酯溶液

放电:

负极：LixCy － xe－＝ Cy+xLi+

正极：Li1-xCoO2+xe-+xLi ＝LiCoO2

充电:

阴极：Cy+xe－+xLi+＝LixCy

阳极：LiCoO2－xe- ＝Li1-xCoO2+xLi+ 

总反应：LixCy +Li1-xCoO2   LiCoO2＋Cy

石油焦炭和石墨作负极材料无毒，且资源充足，锂嵌入碳中（Li看作0价），克服了锂的高活性

放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中。

充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。

这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。

优点：能量密度大，没有记忆效应。循环性能优越、可快速充放电。使用寿命长。不含有毒有害物质，被称为绿色电池。

缺点：价格较昂贵。

用途：广泛用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备。

三、燃料电池

原理:利用原电池的工作原理，燃料和氧化剂分别放在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能。

与其他电池的区别:反应物不储存在电池内部，由外设设备提供燃料和氧化剂，生成物不断被排出。

优点:高效(能量转化率可以达到80%以上),  环境友好。

1、氢氧燃料电池

氢氧燃料电池：（酸性）

负极：

2H2 －4e—  ＝4H+（氧化反应）

正极：

O2＋4H+＋4e—＝2H2O（还原反应）

总反应：2H2＋O2＝2H2O

氢氧燃料电池：（碱性）

负极：

2H2＋4OH— －4e—  ＝4H2O（氧化反应）

正极：

O2＋4H2O＋4e—＝4OH—（还原反应）

总反应：2H2＋O2＝2H2O

2、甲烷燃料电池

(1)已知酸性条件下

①总反应式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O                                      

②正极反应式：O2＋4H＋＋4e－= 2H2O                         

则负极反应式为 CH4－8e－＋2H2O = CO2＋8H＋

(2)已知碱性条件下

①总反应式：CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O                                                   

②正极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－                                

则负极反应式：CH4＋10OH－－8e－ = CO32-＋7H2O

3、非水溶剂的电极反应

在固体电解质(高温下能传导O2－)中

-: 2H2 - 4e- + 2O2- = 2H2O

+: O2 + 4e- = 2O2-

总：2H2 + O2 = 2H2O

在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下

-: 2H2 - 4e- + 2CO32- = 2CO2 + 2H2O

+: O2 + 4e- + 2CO2 = 2CO32-

总: 2H2＋O2＝2H2O

在固体电解质(高温下能传导O2－)中

①总反应式： CH4＋2O2=CO2＋2H2O                   

②正极反应式：O2＋4e－ = 2O2－

则负极反应式：   CH4＋4O2--8e- = CO2＋2H2O

在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下

①总反应式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O     

②正极反应式：O2＋2CO2＋4e－=2CO32-

则负极反应式：CH4＋4CO32-－8e－ = 5CO2＋2H2O

小结：电极反应式的书写

学生：

练习1：书写甲醇(CH3OH)燃料电池的酸性、碱性环境下的电极反应式

总反应：2CH3OH ＋ 3O2 ＝ 2CO2 ＋ 4H2O

正极：3O2 ＋ 12e—＋12H+ ＝ 6H2O

负极：2CH3OH － 12e— ＋2H2O ＝ 12H+ ＋ 2CO2

总反应：2CH3OH ＋ 3O2 ＋4OH-＝ 2CO32-＋ 6H2O

正极：3O2 ＋ 12e—＋6H2O ＝ 12OH-

负极：2CH3OH － 12e— ＋16OH- ＝  2CO32-＋ 12H2O

练习2：乙醇燃料电池，酸作电解质

总反应：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O

正：3O2+12H++12e-= 6H2O

负：C2H5OH+ 3H2O - 12e-=2CO2+ 12H+

   乙醇燃料电池，碱溶作电解质

总反应：C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O

正：3O2+12e-+6H2O=12OH-

负：C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O

练习3：如图为肼燃料电池示意图，请写出正、负极电极反应式

及总反应式

正极：O2＋4e－＋2H2O=4OH－

负极：N2H4－4e－＋4OH－=4H2O＋N2

总反应：N2H4＋O2=N2＋2H2O

练习4、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列说法中不正确的是(      )

A．工作时，正极上发生反应的物质是Ag2O  

B．负极发生的反应是Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2

C．工作时，负极区溶液c(OH-)减小    

D．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动

练习5、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是   

H2+2NiO(OH) 2Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是(           )

A.电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大

B.电池放电时，镍元素被氧化

C.电池充电时，氢元素被还原

D.电池放电时，H2在负极上反应

练习6、 锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li +MnO2=LiMnO2，下列说法正确的是（     ）

A、Li是正极，电极反应为 Li－e- =Li+

B、Li是负极，电极反应为 Li－e- =Li+

C、Li是负极，电极反应为 MnO2 +e-=MnO2 –

D、Li是负极，电极反应为 Li－2e- = Li2+

练习7、一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：

2C2H6 +7O2+8KOH=4K2CO3+10H2O，有关此电池的推断正确的是(       )

A．正极反应为14H2O+7O2+28e-=28OH-

B．放电一段时间后，负极周围的pH升高

C．每消耗1 mol C2H6 ，则电路上转移的电子为28 mol

D．放电过程中KOH的物质的量浓度不变

 练习8、一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是(       )

 A．电池的总反应是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O

 B．在熔融电解质中，O2-由负极移向正极

 C．通入空气一极是正极，电极反应为：O2+4e-=2O2-

 D．通入丁烷一极是正极，电极反应为：C4H10+26e-+13O2-=4CO2+5H2O

[设计意图]让学生掌握电极反应的书写。

板书设计

一、一次电池

1、普通锌锰电池

2、碱性锌锰电池

二、二次电池

1.铅酸蓄电池

2.镍氢电池

3.锂离子电池

三、燃料电池

1、氢氧燃料电池

2、甲烷燃料电池

3、非水溶剂的电极反应

课后作业

练习册上相关习题

教学反思

亮点：本节课详细讲解了一次电池，二次电池，燃料电池的工作原理和电极反应的书写。

课堂教学建议：本节课应根据学生的情况对学生作要求，电极反应的书写是本节课的重难点，掌握好后对电解池的学习有重要作用。