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6、科學(xué)工作者為心臟病人設(shè)計(jì)的心臟起搏器的電池是以Pt和Zn為電極材料，依靠人體內(nèi)液體中含有一定濃度的溶解氧、H⁺和Zn²⁺進(jìn)行工作，回答下列問(wèn)題

(1)負(fù)極材料是______ 電極反應(yīng)式是____________________

(2)正極材料是______　　 電極反應(yīng)式是___________________

［課后作業(yè)］案例分析：在倫敦的上流社會(huì)，有一位貴族夫人格林太太，幼年時(shí)因蛀牙補(bǔ)過(guò)一顆不銹鋼的假牙。不料后來(lái)，她又因?yàn)檐?chē)禍掉了一顆牙，為了顯示其富有，她裝了一顆黃金假牙。自此以后，她就經(jīng)常出現(xiàn)頭痛、失眠心情煩燥等癥狀。更奇怪的是，眾多的醫(yī)學(xué)家為她檢查后，都找不到病因是什么。這位夫人整日感到精神萎靡，找遍各大醫(yī)院會(huì)診也不見(jiàn)效果。格林太太的病因到底是什么呢？請(qǐng)同學(xué)根據(jù)本節(jié)的知識(shí)和我們生物學(xué)上的常識(shí)進(jìn)行一下診斷。

教　　 案

課題：第二章 第二節(jié) 化學(xué)能與電能(二)	授課班級(jí)
課　 時(shí)
教 　 學(xué) 　 目 　 的	知識(shí) 與 技能	在獲得原電池概念和組成條件的基礎(chǔ)上，能設(shè)計(jì)出一些原電池實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)研究的方法
過(guò)程 與 方法	1、　 在探究設(shè)計(jì)原電池實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)、查閱資料等多種手段獲取信息，并運(yùn)用比較、分類(lèi)、歸納、概括等方法對(duì)信息進(jìn)行加工 2、　 能對(duì)自己的化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行計(jì)劃、反思、評(píng)價(jià)和調(diào)控，提高自主學(xué)習(xí)化學(xué)的能力
情感 態(tài)度 價(jià)值觀	1、有參與化學(xué)科技活動(dòng)的熱情，有將原電池知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)、生活實(shí)踐的意識(shí)，能夠?qū)εc化學(xué)有關(guān)的社會(huì)和生活問(wèn)題作出合理的判斷 2、了解原電池對(duì)個(gè)人生活和社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，關(guān)注能源問(wèn)題，逐步形成可持續(xù)發(fā)展的思想
重 點(diǎn)	在實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)原電池的組成及應(yīng)用
難 點(diǎn)	對(duì)研究成果以及學(xué)習(xí)過(guò)程和結(jié)果的評(píng)價(jià)和反思
知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 與 板 書(shū) 設(shè) 計(jì)	知識(shí)拓展------原電池的應(yīng)用 ①制作化學(xué)電源 ②加快反應(yīng)速率： ③判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱 ④揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。 二、發(fā)展中的化學(xué)電源(chemical power source) 1．干電池( dry cell) 負(fù)極(鋅筒)：Zn -2e-= Zn2+； 正極(石墨)：正極：2NH4++2e－=2NH3+H2 電池的總反應(yīng)式為：Zn +2NH4+= Zn2++ 2NH3+H2 副反應(yīng)：副反應(yīng)：H2+2MnO2=Mn2O3+H2O　　 4NH3+Zn2+=[Zn(NH3)4]2+ 2、充電電池 (1) 鉛蓄電池(storage battery) 負(fù)極：Pb-2e-+SO42－=PbSO4　 正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 蓄電池充電和放電的總化學(xué)方程式為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O (2)鎳氫電池 負(fù)極：H2 　+2OH- -2e-= 2H2O 正極：2NiO(OH) +2H2O 　+2e- = 2Ni(OH)2 +2OH- 放電總反應(yīng)式：H2 　+ 2NiO(OH)　 = 2Ni(OH)2 (3)堿性蓄電池 1銀鋅電池： 負(fù)極：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O　 正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 銀鋅電池充電和放電的總化學(xué)方程式為：Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2 2 鎘鎳電池： 負(fù)極：Cd+2OH－-2e－=Cd(OH)2　 正極：2NiO(OH)+2e－+2H2O=2Ni(OH)2+2OH－ 鎘鎳電池充電和放電的總化學(xué)方程式為： 2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2 (4) 鋰電池 負(fù)極：Li - e- = Li+　　　　　　　 正極：MnO2 + e- = MnO2- 總反應(yīng)式：Li + MnO2 = LiMnO2 3．燃料電池(fuel cell) (1) 氫氧燃料電池 (堿性)電極反應(yīng)：負(fù)極：2H2+4OH--2e-=4H2O 正極：O2+2H2O+2e-=4OH- 電池的總反應(yīng)為：2H2 + O2 = 2H2O 若電解質(zhì)溶液為稀H2SO4 負(fù)極：2H2 -4e-=4H+ 　　　正極：O2+ 4H+ + 4e-= 2H2O 放電總反應(yīng)式： 2H2 　+ O2 = 2H2O (2) 甲烷氧氣燃料電池 負(fù)極：CH4+10OH--8e－=CO32－+7H2O　　 正極：2O2+4H2O+8e－=8OH－ 電池的總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)步驟、內(nèi)容	教學(xué)方法、手段、師生活動(dòng)
［知識(shí)回顧］1、原電池的原理 2、簡(jiǎn)單的原電池的正負(fù)極和電子流向如何？ ［過(guò)］上節(jié)課我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)了原電池的原理和構(gòu)成條件，那么原電池的原理又是如何應(yīng)用在我們的生產(chǎn)生活領(lǐng)域上的呢？ ［板書(shū)］知識(shí)拓展------原電池的應(yīng)用 ①制作化學(xué)電源 ②加快反應(yīng)速率： ［講］例如，實(shí)驗(yàn)室制H2 時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速率。 ［板書(shū)］③判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱 ④揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。 ［講］鋼鐵中含有碳，可與Fe組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕 ［講］有一位非常喜歡趕時(shí)髦的富商決定建造一艘海上游艇，為了使游艇奢侈豪華，他不惜重金讓造船師用昂貴、漂亮、對(duì)海水有很強(qiáng)抗腐蝕能力的鎳銅合金將船底包起來(lái)，由于這種合金的金屬?gòu)?qiáng)度不夠大，造船師又不得不用特種鋼來(lái)制造游艇的許多零件。在一片贊美聲中，游艇緩緩駛進(jìn)了大海，暢游于碧海波濤中�？墒俏催^(guò)幾周，這艘游艇底部變得千瘡百孔，過(guò)早結(jié)束了它的使命。你能解釋其中的原因嗎？ [引言]人們應(yīng)用原電池原理，制作了多種電池，如干電池、蓄電池、充電電池、高能電池等，以滿(mǎn)足不同需要。我們課我們具體來(lái)學(xué)習(xí)幾種利用化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿幕瘜W(xué)電源。 [板書(shū)] 二、發(fā)展中的化學(xué)電源(chemical power source) ［講］最古老的電池 -- 巴格達(dá)電池 1936年6月，伊拉克考古學(xué)家在巴格達(dá)城郊，發(fā)現(xiàn)了大量公元前二百多年屬于波斯王朝時(shí)代的文物，其中包括一些奇怪的陶制器皿和生銹的銅管、鐵棒。陶制器皿有點(diǎn)像花瓶，高15厘米，呈淡黃色，瓶里裝滿(mǎn)了瀝青，瀝青之中有個(gè)鈾管，直徑2.6厘米，高9厘米，鈾管中又有一層瀝青，并有一根銹跡斑斑的鐵棒。 [講]上述原電池的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，攜帶也不方便，當(dāng)今的電池工業(yè)已能制造出各種各樣的實(shí)用電池。實(shí)用電池一般應(yīng)具有的特點(diǎn)是：能產(chǎn)生穩(wěn)定而具有較高電壓的電流：安全、耐用且便于攜帶；能夠適用于特殊用途；便于回收處理，不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生較小的影響，下面我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹幾種常見(jiàn)電池和新型電池。 [板書(shū)] 1．干電池( dry cell) ［講］干電池是用鋅制圓筒型外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅的石墨作正極，在石墨周?chē)�填充N(xiāo)H4Cl和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有MnO2和炭黑(Zn-Mn電池) 　[板書(shū)]負(fù)極(鋅筒)：Zn -2e-= Zn2+； 正極(石墨)：正極：2NH4++2e－=2NH3+H2 電池的總反應(yīng)式為：Zn +2NH4+= Zn2++ 2NH3+H2 副反應(yīng)：副反應(yīng)：H2+2MnO2=Mn2O3+H2O　　 4NH3+Zn2+=[Zn(NH3)4]2+ [講]淀粉糊的作用是提高陰、陽(yáng)離子在兩極的析出速率。ZnCl2的作用是吸收NH3。MnO2作用是吸收正極放出的H2生成MnO(OH) ，從而消除電極正極H2的集結(jié)現(xiàn)象，防止產(chǎn)生極化。干電池是一次性電池，放電后不能再使用，內(nèi)部氧化還原反應(yīng)不可逆。為提高使用壽命，用KOH代替NH4Cl來(lái)提高性能。 干電池的主要用途是錄音機(jī)、閃光燈、手電筒、電動(dòng)玩具、袖珍電視機(jī)以及電極、空調(diào)搖控器等。 ［過(guò)］充電電池又稱(chēng)二次電池 �？沙潆婋姵厥莾蓸O都參加反應(yīng)的電池。這是一種發(fā)展較快的原電池，如鉛蓄電池、銀鋅電池、(紐扣電池)、鋰電池、愛(ài)迪生蓄電池等，它們的負(fù)極是較活潑的金屬，正極一般是金屬氧化物。放電時(shí)，負(fù)極被氧化。正極材料的氧化物被還原，充電時(shí)的電極反應(yīng)與放電時(shí)相反。 [板書(shū)]2、充電電池 (1) 鉛蓄電池(storage battery) [講]鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠和透明塑料制成長(zhǎng)方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2，負(fù)極是海棉狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中，且兩極間用橡膠或微孔塑料隔開(kāi)。 　[板書(shū)]負(fù)極：Pb-2e-+SO42－=PbSO4 正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 蓄電池充電和放電的總化學(xué)方程式為： Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O 　 [講]當(dāng)放電進(jìn)行到硫酸的濃度降低，溶液的密度達(dá)到1.18g/cm3時(shí)應(yīng)停止使用，需充電，充電時(shí)起電解池的作用。 ［思考與交流］鉛蓄電池在放電前后電解質(zhì)溶液和電極分別有哪些變化？這對(duì)電池的繼續(xù)工作會(huì)帶來(lái)哪些影響？ 　　 電解質(zhì)溶液的濃度有所下降，同時(shí)電極上都附著一層難溶物PbSO4 使電池的電壓降低，電壓不穩(wěn)定，欲使其恢復(fù)，就要對(duì)其進(jìn)行充電 [板書(shū)](2)鎳氫電池 負(fù)極：H2 　+2OH- -2e-= 2H2O 正極：2NiO(OH) +2H2O 　+2e- = 2Ni(OH)2 +2OH- 放電總反應(yīng)式：H2 　+ 2NiO(OH)　 = 2Ni(OH)2 [講]1970-1975開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的銀鋅、鎳鎘電池技術(shù)。1975-1983美國(guó)海軍生產(chǎn)潛水艇用銀鋅電池。1979-1987美國(guó)國(guó)家能源部發(fā)展電動(dòng)車(chē)用的鎳鋅電池。1998-1992美國(guó)海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水 [板書(shū)](3)堿性蓄電池 1銀鋅電池： 負(fù)極：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O 正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 銀鋅電池充電和放電的總化學(xué)方程式為： Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2 [講]正極殼填充Ag2O和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。 [板書(shū)] 2 鎘鎳電池： 負(fù)極：Cd+2OH－-2e－=Cd(OH)2 正極：2NiO(OH)+2e－+2H2O=2Ni(OH)2+2OH－ 鎘鎳電池充電和放電的總化學(xué)方程式為： 2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2 [講] [講解]負(fù)極材料：Cd，正極材料：涂有NiO2，電解質(zhì)：KOH溶液。鎳鎘電池壽命較蓄電池長(zhǎng)，但鎘是致癌物，鎳鎘污染環(huán)境。 [講]還有一種廣泛用于筆記本電腦、移動(dòng)電話、攝像機(jī)的鋰離子電池，其壽命較長(zhǎng)，被稱(chēng)為綠色電池 [板書(shū)](4) 鋰電池 負(fù)極：Li - e- = Li+ 正極：MnO2 + e- = MnO2- 總反應(yīng)式：Li + MnO2 = LiMnO2 [講]優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量輕、容量大、放電時(shí)間長(zhǎng)。鋰電池是一種高能電池，鋰作為負(fù)極，技術(shù)含量高，有質(zhì)量輕、體積小、電壓高、工作效率高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。常用于電腦筆記本、手機(jī)、照相機(jī)、心臟起博器、火箭、導(dǎo)彈等的動(dòng)力電源。 [講]還有一種新型高效氫氧燃料電池，主要用于航天領(lǐng)域，它的電極一般為活化電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性炭電極等，電解質(zhì)溶液為40%KOH溶液。 [板書(shū)]3．燃料電池(fuel cell) (1) 氫氧燃料電池 (堿性)電極反應(yīng)：負(fù)極：2H2+4OH--2e-=4H2O 正極：O2+2H2O+2e-=4OH- 電池的總反應(yīng)為：2H2 + O2 = 2H2O [講]該電池的特點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)70%以上，且其燃燒的產(chǎn)物為水，因此不污染環(huán)境。 [板書(shū)] 若電解質(zhì)溶液為稀H2SO4 負(fù)極：2H2 -4e-=4H+ 正極：O2+ 4H+ + 4e-= 2H2O 放電總反應(yīng)式： 2H2 　+ O2 = 2H2O [講]新型燃料電池：該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。 [板書(shū)](2) 甲烷氧氣燃料電池 負(fù)極：CH4+10OH--8e－=CO32－+7H2O 正極：2O2+4H2O+8e－=8OH－ 電池的總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
教學(xué)回顧：

5.一個(gè)電池反應(yīng)的離子方程式是 Zn+Cu²⁺=Zn²⁺ +Cu,該反應(yīng)的的原電池正確組合是(　　　　 )

題型5 原電池電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)

4.把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為(　　　 )

　A．a(chǎn) > b > c > d　　 B．a(chǎn) > c > d > b　　

　C．c > a > b .> d　　 D．b > d > c > a

題型4 原電池的構(gòu)成條件

3.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的 PH(　　 )

A.不變　　　　　　　 B先變大后變小

C逐漸變大　　　 　　　D.逐漸變小

題型3 利用原電池電極判斷金屬性強(qiáng)弱

2.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是(　　 )

A.Mg　　 B.Fe　　 C.Al　　　　　　 D.Cu

4、　 寫(xiě)電極反應(yīng)時(shí)要遵守守恒原則，可在電極反應(yīng)式一端據(jù)需要添加H⁺或OH^―或H₂O，將兩個(gè)電極反應(yīng)式合起來(lái)，即可得到電池反應(yīng)總方程式。

［點(diǎn)擊試題］

［講］通過(guò)以上的討論，我們也可以抽象出原電池化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬(負(fù)極)通過(guò)外電路流向較不活潑的金屬(正極)

［板書(shū)］2、原電池反應(yīng)的本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)且是能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)(一般是放熱的)

［講］上面，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了解了原電池的工作原理，初步形成原電池的概念，那么，原電池是由哪些部分組成的？也即原電池的構(gòu)成條件是什么？

［科學(xué)探究］

探究目標(biāo)：根據(jù)已有的氧化還原反應(yīng)知識(shí)和電學(xué)知識(shí)，利用提供的實(shí)驗(yàn)用品，設(shè)計(jì)一套原電池裝置，探究原電池的構(gòu)成條件

實(shí)驗(yàn)1、如果兩極的材料組成相同和不同時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

實(shí)驗(yàn)2　如果溶液的導(dǎo)電性強(qiáng)弱不同時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

實(shí)驗(yàn)3　如果兩個(gè)電極在同一容器和不同容器中將會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

學(xué)生分組總結(jié)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，師生共同交流探討，得出結(jié)論

［板書(shū)］3.構(gòu)成原電池的條件

⑴有兩種活動(dòng)性不同的金屬(或一種是非金屬導(dǎo)體如碳棒)做電極�！�

負(fù)極:較活潑的金屬

正極:較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體

⑵電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。

⑶兩電極要相連接或接觸，形成閉合回路。

⑷自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

［講］在這里我們要注意的是，原電池中，負(fù)極的金屬性比正極強(qiáng)。電極可能與電解質(zhì)反應(yīng)，也可能與電解質(zhì)不反應(yīng)。形成閉合回路的方式有多種，可以是導(dǎo)線連接兩個(gè)電極，也可以是兩電極接觸。有的原電池產(chǎn)生的電流大，可以對(duì)外做功；有的原電池，電極上發(fā)生的反應(yīng)很慢，產(chǎn)生的電流極其微弱，不能對(duì)外做功

［講］最后，我們總結(jié)一下原電池正負(fù)極的判斷方法

［板書(shū)］4、原電池正負(fù)極的判斷方法

(1) 由組成原電池的兩極材料判斷：一般是活潑的金屬為負(fù)極；活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極

(2) 根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：電流是由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極

(3) 根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷：失電子的反應(yīng)→氧化反應(yīng)→負(fù)極；得電子的反應(yīng)→還原反應(yīng)→正極

［講］除此之外，還可根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向流動(dòng)方向來(lái)判斷：在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽(yáng)離子的移向的極是正極，陰離子移向的極是負(fù)極。

還有，若原電池工作后，X極質(zhì)量增加，說(shuō)明溶液中的陽(yáng)離子在X極(正極)放電，X級(jí)活動(dòng)性較弱。

若原電池工作后，X極上有氣泡冒出，是因?yàn)榘l(fā)生了析出H₂的電極反應(yīng)，說(shuō)明X極為正極，活動(dòng)性弱。

即增重或產(chǎn)生氣泡的為正極，溶解的為負(fù)極。

但有些特殊情況要考慮電極與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)，例如，Mg、Al與NaOH溶液構(gòu)成的原電池中Al作負(fù)極。

［點(diǎn)擊試題］

題型1 原電池的判斷

題型2 原電池的工作原理

3、　 注意電解質(zhì)溶液的成分，對(duì)正極、負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物的影響，正、負(fù)極產(chǎn)物可根據(jù)題意或據(jù)化學(xué)方程式確定。

2、　 弱電解質(zhì)、氣體或難溶物均以分子式表示，其余以離子符號(hào)表示。

1、　 根據(jù)給出的化學(xué)方程式或根據(jù)題意，確定原電池的正負(fù)極，弄清正負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。

3、氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生，還原反應(yīng)在正極發(fā)生，注意介質(zhì)參與反應(yīng)。

總的化學(xué)反應(yīng)方程式是正負(fù)電極反應(yīng)相加的結(jié)果，反過(guò)來(lái)也可以相減，得電極反應(yīng)。電極反應(yīng)也遵守質(zhì)量守恒，電荷守恒及正、負(fù)極得失電子數(shù)相等的規(guī)律。

書(shū)寫(xiě)電極方程式時(shí)要注意幾點(diǎn)：