化学电源
一、教学分析
1.教材及课标相关内容分析
前一节已经学习了原电池的工作原理。本课时主要是让学生了解几种常见的化学电源在社会生产中的应用；通过碱性锌锰电池、蓄电池和燃料电池进一步理解原电池的概念和原理；了解化学电源的发展以及电池对环境造成的污染，增强环保意识。
2.学生分析：
前面第一课时学习了：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。
3.我的思考：
通过图片展示、学生讨论、交流等方式导出生活中同学们熟悉的各种电池的发展过程，增强学生的创新精神；然后依次的分析，各种化学电源的原理，电池的缺陷，既增强了学生的分析，综合，应变能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。
二、教学目标
1.知识与技能：
了解一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用；会判断电池的优劣。
2.过程与方法：
本设计以开放式教学为指导思想，辅助以图片、讨论、归纳等手段，让学生在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。
3.情感态度价值观：
认识化学电源在人类生产、生活中的重要地位；了解环境保护在生产生活中的重要作用。培养学生的自主学习能力，信息搜集处理能力及团队合作精神。
三、教学重、难点及处理策略
一次电池，二次电池，燃料电池的反应原理，性能及其应用 是教学重点，化学电池的反应原理是教学难点。本节课主要通过学生参与收集有关一次电池、二次电池、燃料电池的材料，视频展示、课堂讨论交流以及联系前面所学知识，将各类电池的结构特点、反应原理、性能、以及适用范围进行归纳总结，让学生主动对化学电池的反应原理进行建构。
四、促进观念建构的教学整体思路与教学结构图
教师活动 学生活动
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【创设情境】学生列举生活中常见的电池有哪些？
【图片展示】用途广泛的电池
【过渡】复习电池的概念,引入电池的分类
【图片展示】锌锰电池的构造；碱性锌锰电池的反应原理
【学生交流】电池在生活中的重要作用
【学生思考】电池的反应原理
【学生复习归纳】电池的概念和形成条件
【学生分析交流】碱性锌锰电池的反应原理
归纳小结
【引导学生讨论】碱性锌锰电池的优点以及缺陷等方面的知识。
【图片展示】铅蓄电池的构造；铅蓄电池电池的反应原理
【提出问题】上述各种电池的共同缺陷是什么？如何改进？
【引导学生讨论】蓄电池的优点、缺点等方面的知识
【图片导出】氢氧料电池，分析其反应原理
【提出问题】：
燃料电池有哪些优缺点？
【学生分析】铅蓄电池电池的反应原理
【学生讨论归纳】碱性锌锰电池的优点以及缺陷
【学生交流】上述各种电池的共同缺陷
【学生交流】：燃料电池有哪些优缺点？
【学生分析】燃料电池电池的反应原理
【学生讨论归纳】铅蓄电池电池的优点以及缺陷
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五、促进观念建构的教学过程
教学环节
教学活动
学生活动
设计意图
复习原电池相关知识
[引入]1、讨论交流如果没有电池我们的生活会变成什么样？
2、引导以Cu-Zn 原电池为例让学生回顾有关原电池的知识。
【学生思考、讨论】
1．构成原电池的条件
2．原电池的原理（以Cu-Zn 原电池为例）
负极（Zn）：Zn – 2e = Zn 2+
正极（Cu）：2H+ +2e = H2↑
总反应：Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2↑
从复习所学知识，引出原电池在生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
引入铜锌电池
【学生讨论总结】
铜锌电池有什么缺陷？
电解质为硫酸溶液，不便于携带，铜锌电池工作持续性差不能够推广使用
学会分析化学理论和实际应用的差别，培养学生的语言表达能力
分析铜锌电池的缺陷
【提问】
你想如何对你的电池进行改进？
【讨论交流】……
【汇报结果】
① 将电解质制成固体；
② 何开发高能电池
培养学生分析、归纳能力；培养学生的创新思维能力
引入碱性锌锰电池，引导学生分析、讨论其反应原理
导入碱性锌锰电池
【图片展示】
碱性锌锰电池的构造
【提问】
碱性锌锰电池的反应原理
培养学生应用知识解决实际问题
分析讨论碱性锌锰电池优缺点
【要求学生交流】碱性锌锰电池的主要的性能、使用范围，应用前景以及缺陷等方面的知识。
【汇报总结】优点：比普通电池性能好，它的比能量和可储存时间均由提高，适用于大电流和连续放电，是民用电池的升级换代产品。
缺点：放电完了，不能再用
理解事物都具有两面性，培养学生合作探究的能力
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引入蓄电池，引导学生分析、讨论其反应原理
导入二次电池
【图片展示】
铅蓄电池的构造
【提问】
铅蓄电池电池的反应原理
【汇报交流】电极反应：(放电时) 可以自发进行
负极：Pb(s)+ SO42-(aq) - 2e- = PbSO4(s)
正极：PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)+ 2e- = PbSO4(s) + 2H2O(l)
总反应：Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s) + 2H2O(l)
电极反应：(充电时) 不能自发进行
阴极：PbSO4(s)+ 2e- = Pb(s)+ SO42-(aq)
阳极：PbSO4(s) + 2H2O(l) - 2e- = PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)
总反应：2PbSO4(s) + 2H2O(l)= Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)
进一步培养学生应用知识研究实际问题能力
学生进一步分析讨论蓄电池的优缺点
【要求学生讨论】蓄电池在应用中存在的优缺点。
【汇报总结】优点：电压稳定，使用方便，安全可靠，价格低廉，可多次重复使用。
缺点：比能量低，笨重，废弃电池污染环境
培养学生的语言表达能力和归纳能力
学生讨论交流形电池对环境造成的污染
教师介绍电池对环境的危害
增强学生的环保意识
认识电池对环境的污染
学生相互交流上述各种电池的共同缺陷
【提出问题】：
上述各种电池的共同缺陷是什么？如何改进？
分析：
干电池中的汞、蓄电池中的铅、镉，三种金属都是对自然环境威胁最大的物质，都会造成环境污染
培养学生的环保意识
引入燃料电池，引导学生分析、讨论其反应原理
【图片导出】
燃料电池，展示氢氧料电池，分析其反应原理
酸性介质电极反应：
负极：2H2 - 4e- = 4H+
正极：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
总反应： 2H2 + O2 = 2H2O
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碱性介质的电极反应：
负极：2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
总反应： 2H2 + O2 = 2H2O
学生会书写不同条件下氢气燃料电池的电极反应
学生进一步分析讨论燃料电池的优缺点
【提出问题】：
燃料电池有哪些优缺点？
【汇报总结】优点：能量转换率高；可组合成燃料电池发电站，废弃物少，噪音低。
缺点：输出电压低，需串联使用，体积较大；需连续供给反应物，排除生成物，附属设备多
培养学生的语言表达能力和归纳能力
引导学生探讨电池优劣的判断标准以及对未来的电池的设想。
【学生讨论】
电池优劣的判断标准什么？
你设想未来的电池应该具有那些特点？
【引领学生完成课堂总结】
通过“总结”提升学生认知能力和学习能力
六、板书设计
第二节 化学电源
一、复习原电池
1．构成原电池的条件
2．原电池的原理（以Cu-Zn 原电池为例）
负极（Zn）：Zn – 2e = Zn 2+
正极（Cu）：2H+ +2e = H2↑
总反应：Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2↑
二、碱性锌锰电池
三、铅蓄电池
电极反应：(放电时) 可以自发进行
负极：Pb(s)+ SO42-(aq) - 2e- = PbSO4(s)
正极：PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)+ 2e- = PbSO4(s) + 2H2O(l)
总反应：Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s) + 2H2O(l)
电极反应：(充电时) 不能自发进行
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阴极：PbSO4(s)+ 2e- = Pb(s)+ SO42-(aq)
阳极：PbSO4(s) + 2H2O(l) - 2e- = PbO2(s) + 4H+ (aq)+ SO42-(aq)
总反应：2PbSO4(s) + 2H2O(l)= Pb(s)+ PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)
四、氢氧燃料电池
1、酸性介质的电极反应：
负极：2H2 - 4e- = 4H+
正极：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
总反应： 2H2 + O2 = 2H2O
2、碱性介质的电极反应：
负极：2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
总反应： 2H2 + O2 = 2H2O
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