第3课时
教学目标
1．了解和学习电池的分类、优点及使用范围。
教学重难点
原电池电极方程式及总反应方程式的书写。
教学过程
导入新课
【提问】日常生活中，你见过哪些化学电源。
【总结】普通干电池、摄像机专用电池、“神七”用太阳能电池、纽扣电池、手机电池、笔记本专用电池等。
【过渡】这一节课我们继续学习化学电源。
讲授新课
教学环节：化学电源的概念和分类
一、化学电源的分类、优点及判断
【讲述】化学电源是将化学能变成电能的装置。原电池是化学电源的雏形，常分为如下三类：
【讲述】一次电池：就是放电后不可再充电的电池。随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质逐渐被消耗，当这些物质被消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。 ②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。即它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行（一般通过充电器将交流电转变为直流电进行充电），使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现将化学能转变为电能（放电），再由电能转变为化学能（充电）的循环。
③燃料电池：是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
【设疑】化学电源有哪些优点呢？
【讲述】方便携带、易于维护、能量转化效率高，供能稳定可靠，可以制成各种形状、大小和容量不同的电池及电池组等。
【设疑】判断电池优劣的主要标准是什么呢？
【讲述】从以下三个方面进行判断：
（1）比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L。
（2）比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的多少，单位W/kg或W/L。
（3）电池的可储存时间的长短。
【强调】除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，其质量好。
【思考与讨论】
【明晰】在日常生活和学习中，你用过哪些电池？你知道电池的有哪些种类？
二、一次电源
【讲述】一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。 现在我们通过普通锌锰干电池和碱性锌锰干电池、银锌电池了解一次电源。
(1)普通锌锰干电池
①构造示意图：
②组成：以NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2和炭黑。
③工作原理：
负 极：Zn - 2e－＝Zn2+
正 极：2NH4+ + 2e－+2MnO2＝ 紧急呼叫Mn2O3+ 2NH3↑＋ H2O
总反应：Zn + 2NH4+ + 2MnO2＝Zn2++ Mn2O3+ 2NH3↑+ H2O
负 极：Zn - 2e－＝Zn2+
正 极：2NH4+ + 2e－+2MnO2＝ Mn2O3+ 2NH3↑＋ 旋转衣柜H2O
总反应：Zn + 2NH4+ + 2MnO2＝Zn2++ Mn2O3+ 2NH3↑+ H2O
优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。
（2）碱性锌锰干电池
①构造：
②组成：以锌、KOH和淀粉糊作电解质，还填有MnO2和炭黑。
③工作原理：
负极：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；
正极：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会涨气或漏液。
缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵。
【思考与讨论】碱性锌锰电池比普通锌锰电池有哪些优良性能？
【总结】碱性锌锰电池比普通锌锰电池的性能好，它的比能量和可储存时间均有所提高，适用于大电流和连续放电，是普通锌锰电池的升级换代产品。
（3）银锌电池
Zn为负极，Ag2O为正极
电解液: KOH溶液
电极反应式:
负极:Zn＋2OH－－2e-＝Zn(OH)2
正极:Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－
总反应式: Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
优点：比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。
三、二次电源——铅酸蓄电池
(1)构造：正极材料上涂有棕褐的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。
(2)组成:正极:PbO2;负极:Pb;电解质:H2SO4 。
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。
放电反应原理
1负极反应式是
2正极反应式是
总反应:Pb+PbO真空脱脂烧结炉2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
3放电过程中，负极质量的变化是增大，电解质溶液pH的变化是增大。
充电反应原理
①阴极(发生还原反应)反应式是：PbSO4＋2e－===Pb＋
②阳极(发生氧化反应)反应式是：PbSO4＋2H2O－2e－ === PbO2＋4H+＋
总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4。
③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。
铅酸蓄电池的充、放电过程:
2PbSO4中频加热＋2H2O Pb＋PbO2＋2H2窑炉技术SO4
【总结】铅酸蓄电池的电压稳定，使用方便、安全可靠和价格低廉，因此在生产、生活中使用广泛。
【过渡】还有一种电池是燃料电池，燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。
【讲述】氢氧燃料电池因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是 2H2＋O2=2H2O。
【过渡】我们以氢氧燃料电池为例讲解氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应。
介质 | 电池反应： 2H2 + O2= 2H2O |
酸性 | 负极 | 2H2 - 4e- = 4H+ |
正极 | O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O |
中性 | 负极 | 2H2 - 4e- = 4H+ |
正极 | O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- |
碱性 | 负极 | 2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O |
正极 | O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- |
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课堂小结
