關(guān)于化學(xué)電源的反應(yīng)原理及化學(xué)電源在生活中的應(yīng)用

　　關(guān)于化學(xué)電源的反應(yīng)原理及化學(xué)電源在生活中的應(yīng)用

　　曾玉香

　　（湖南省新邵縣第八中學(xué)）

　　摘 要：化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)事實(shí)是證實(shí)化學(xué)實(shí)用性、有效性的最可靠證據(jù)，因此，現(xiàn)下高中化學(xué)中大部分知識(shí)點(diǎn)都要依靠實(shí)驗(yàn)來展示其內(nèi)涵。再者，化學(xué)在生活中的應(yīng)用范疇十分廣闊，特別是化學(xué)電源，其應(yīng)用領(lǐng)域尤為寬廣，以高中化學(xué)中的化學(xué)電源反應(yīng)原理為切入點(diǎn)，主要探究化學(xué)電源反應(yīng)原理、分類及其在生活中的具體應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；化學(xué)電源；反應(yīng)原理；分類；具體應(yīng)用

　　通常意義上來說，化學(xué)電源是一種特殊裝置，它能夠?qū)⒒瘜W(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，主要是通過化學(xué)反應(yīng)消耗某種化學(xué)物質(zhì)而輸出電能，習(xí)慣上被稱為電池，也就是說，生活中常見的電池大多是化學(xué)電源。關(guān)于化學(xué)電源的應(yīng)用范疇，其主要表現(xiàn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)、軍事領(lǐng)域和日常生活等方面。

　　一、關(guān)于化學(xué)電源的反應(yīng)原理實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)

　　關(guān)于化學(xué)電源反應(yīng)原理的探析問題，筆者在此選擇人教版高中《化學(xué)》選修4第四章第二節(jié)內(nèi)容為研究切入點(diǎn)，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)展示化學(xué)電源的反應(yīng)原理，力求讓學(xué)生親身、直觀、明了地看清楚反應(yīng)原理，體驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)踐的快樂，加深學(xué)生對(duì)此章節(jié)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)。

　　1.制訂教學(xué)目標(biāo)，分析教學(xué)重、難點(diǎn)

　�。�1）教學(xué)目標(biāo)。首先，老師需要帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)原電池的化學(xué)原理，掌握形成原電池的基本條件，隨后了解各類常見電池的類別、構(gòu)造、反應(yīng)原理、優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用范疇。其次，利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)的目的。最后，通過此章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，實(shí)時(shí)感受化學(xué)帶給人類社會(huì)生活的進(jìn)步和光明。

　�。�2）教學(xué)重、難點(diǎn)。本章節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)：一次電源、二次電源、燃料電池的反應(yīng)原理、基本性能和應(yīng)用；常見電池的污染和環(huán)保問題；難點(diǎn)：化學(xué)電源的反應(yīng)原理以及電極式的書寫技能。

　　2.具體的實(shí)驗(yàn)過程

　　第一部分：

　　【老師指導(dǎo)試驗(yàn)】給學(xué)生小組各拿一節(jié)化學(xué)電源（干電池），用實(shí)驗(yàn)證明銅鋅原電池的正負(fù)兩極。

　　【學(xué)生動(dòng)手操作】進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并觀察具體化學(xué)現(xiàn)象。

　　【學(xué)生試驗(yàn)所得】現(xiàn)象：測(cè)干電池時(shí)，電流計(jì)指針偏向正極方向；測(cè)銅鋅原電池時(shí)，電流計(jì)指針偏向銅片方向。由此可見：鋅片為負(fù)極，銅片為正極。

　　【試驗(yàn)所得結(jié)論】原電池的原理：

　　負(fù)極：電子流出，較活潑，（鋅片）：Zn－2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）

　　正極：電子流入，較不活潑，（銅片）：2H++2e-=H2↑（還原反應(yīng)）

　　銅鋅原電池的總反應(yīng)方程式：Zn+2H+=Zn2++H2↑

　　與鋅片直接跟稀硫酸反應(yīng)的異同之處：

　　相同點(diǎn)：總反應(yīng)方程式相同

　　不同點(diǎn)：電子轉(zhuǎn)移途徑不同

　　第二部分：

　　【實(shí)驗(yàn)探究主題】原電池的實(shí)質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，而且氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池，那么構(gòu)成原電池要有哪些條件呢？

　　【具體實(shí)驗(yàn)過程】通過多種裝置的比對(duì)，以及多種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，求得原電池的構(gòu)成條件。

　　【實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得】組成原電池的條件：（1）電極材料由兩種金屬活潑性不同的金屬或由金屬與其他導(dǎo)電的材料（非金屬或某些氧化物等）組成；（2）兩電極必須浸泡在電解質(zhì)溶液中，自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)；（3）兩電極之間有導(dǎo)線連接，形成閉合回路。

　　【教師課后補(bǔ)充】化學(xué)電源因?yàn)橐�提供持續(xù)而穩(wěn)定的電流，除了必須具備原電池的三個(gè)構(gòu)成條件之外，還要有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。也就是說，化學(xué)電源必須是原電池，但原電池不一定都能做化學(xué)電源。

　　二、化學(xué)電源在生活中的具體應(yīng)用及分類

　　1.干電池及其應(yīng)用

　　干電池也叫一次電池，指的是電池中的反應(yīng)物質(zhì)在進(jìn)行一次電化學(xué)反應(yīng)放電后就無法再次使用，它的總反應(yīng)式為Zn+2MnO2+2NH+4=2Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O。常見的干電池有鋅錳干電池、鋅汞電池、鎂錳干電池等。

　　2.蓄電池及其應(yīng)用

　　蓄電池可分為酸性鉛蓄電池和堿性蓄電池兩種。（1）酸性鉛蓄電池是由一組充滿海綿狀金屬鉛的鉛銻合金格板做負(fù)極，由另一組充滿二氧化鉛的鉛銻合金格板做正極，兩組格板相間浸泡在電解質(zhì)稀硫酸中，其總反應(yīng)式為Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O其具有充放電可逆性好、放電電流大、穩(wěn)定持續(xù)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，常用作汽車和柴油機(jī)車的啟動(dòng)電源，坑道、礦山和潛艇的動(dòng)力電源，以及變電站的備用電源。（2）堿性蓄電池是生活中十分常見的充電電池，它的體積、電壓和干電池差異不大，并且攜帶方便，相對(duì)來說它的使用壽命比鉛蓄電池長(zhǎng)得多，使用得當(dāng)可以反復(fù)充放電上千次，但價(jià)格比較貴。因其在堿性條件下進(jìn)行反應(yīng)，所以名為堿性蓄電池。

　　3.鋰離子電池及其應(yīng)用

　　鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達(dá)負(fù)極的鋰離子就嵌入碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高，這里所說的電池容量就是放電容量。如果把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就像優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員，在搖椅的兩端來回奔跑。所以，專家們又給了鋰離子電池一個(gè)俏皮的名字搖椅式電池。

　　總的來說，高中化學(xué)教學(xué)中涉及的化學(xué)電源的反應(yīng)原理這一知識(shí)點(diǎn)十分重要，是化學(xué)學(xué)習(xí)的一大難點(diǎn)，需要老師和學(xué)生去認(rèn)真教學(xué)、認(rèn)真對(duì)待。同時(shí)，化學(xué)電源在生活中的應(yīng)用范疇十分廣闊，涉及生活的方方面面，由此可見，化學(xué)科學(xué)需要受到我們的重視，它給人類社會(huì)帶來了前所未有的福利。

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