6.1.3 设计原电池 化学电源2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

6.1.3 化学反应与能量变化（3）——设计原电池 化学电源 【学习目标】 1、掌握设计一个简单的原电池的方法 2、知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电池的特点。 3、掌握构成化学电池的基本要素，常见化学电池的工作原理及电极反应式的书写。 ▲▲▲预习案▲▲▲ 一、设计原电池 1、给定氧化还原反应设计原电池 （1）依据：给定一个氧化还原反应，首先分析它的氧化剂和还原剂，一般情况下，还原剂作为负极材料，氧化剂作为电解质溶液中的阳离子，比负极活泼性弱的金属或石墨等能导电的非金属作为正极材料。 （2）思路： （3）步骤（以Fe+CuSO4===FeSO4+Cu为例）： 步骤 实例 ①分析氧化剂、还原剂 氧化剂：______________，还原剂：______________ ②将反应拆分为电极反应式 正极：___________________，负极：___________________ ③选择电极材料 正极：________，负极：________ ④选择电解质 ⑤画出装置图 2、简易电池的设计与制作 实验装置 实验原理 水果中含有大量果酸，与活泼金属可发生氧化还原反应。 实验用品 铜片、锌片、苹果（或橙子、西红柿等果汁较多的水果）；导线、金属夹、灵敏电流表。 实验步骤 将铜片和锌片用导线连接，导线中间接入灵敏电流表。然后将铜片和锌片分别插入到苹果两边的果肉中。观察现象。 实验现象 灵敏电流表指针发生明显偏转。 实验结论 铜片、锌片与苹果构成了原电池装置，产生了电流，化学能转化为电能。 二、化学电源 1、一次电池 （1）特点：电池放电后_________充电（内部的氧化还原反应_________逆向进行）的电池，属于一次电池。 （2）常见类型 ①普通锌锰电池 电极材料 反应类型 电极反应式 负极 正极 总反应式 电解质 特点 优点：便于携带、生产成本低；缺点：放电后不能充电、放电时间短、锌外壳变薄，容易漏液 ②碱性锌锰电池 电极材料 反应类型 电极反应式 负极 正极 总反应式 电解质 特点 能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电；不易发生泄露 ③锌银电池（纽扣电池） 电极材料 反应类型 电极反应式 负极 正极 总反应式 电解质 2、二次电池 （1）特点：二次电池在放电时所进行的___________________，在充电时可以_______进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。 （2）能量转化：__________ __________。 （3）常见类型：__________________、__________________、__________________。 （4）铅酸蓄电池 电极材料 反应类型 电极反应式 负极 正极 总反应式 电解质 （5）镍氢电池 电极材料 反应类型 电极反应式 负极 MH 正极 NiOOH 总反应式 电解质 KOH溶液 3、燃料电池 （1）原理：利用原电池的工作原理，将________（如H2、CH4、乙醇）和___________（如O2）分别放在两个电极上，发生___________________，将化学能转化为电能。 （2）特点： ①清洁、安全、高效等； ②能量转化率可以达到80%以上； ③反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，电池起着类似试管、烧杯等反应容器的作用； ④供电量易于调节。 （3）应用：在航天、军事、交通等领域有广阔的应用前景。 （3）常见类型 ①氢氧燃料电池 酸性电解质 碱性电解质 电解质溶液 电解质溶液 正极反应 正极反应 负极反应 负极反应 总反应 总反应 ②甲烷燃料电池 酸性电解质 碱性电解质 电解质溶液 电解质溶液 正极反应 正极反应 负极反应 负极反应 总反应 总反应 固态氧化物电解质 熔融碳酸盐电解质 电解质溶液 电解质溶液 正极反应 正极反应 负极反应 负极反应 总反应 总反应 ▲▲▲探究案▲▲▲ 一、利用原电池原理设计原电池 1、利用反应“Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2”设计一个原电池 负极材料 反应式 装置图 正极材料 反应式 电解质 总反应式