6.1.3 原电池原理应用化学电源 -2023-2024学年高一化学同步教学讲与练（人教版2019必修第二册）

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 第3课时原电池原理应用化学电源 课程标准 核心素养目标 1.会设计简单的原电池。 2.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。 3.掌握构成电池的要素，了解不同电极材料对电池性能的影响。 4.能正确书写简单化学电源的电极反应式。 1．证据推理与模型认知：通过实验认识原电池条件和设计，能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。 2．科学探究与创新意识：通过小组探究实验活动，培养学生自主探索创新精神和同学间的交流合作学习的协作精神，并通过实验，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究；培养学生创造性思维与探究能力。 一、设计原电池 1.设计思路 (1)定：确定一个能够自发进行的 反应。 (2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应。 还原剂－ne－=== 产物(负极电极反应)； 氧化剂＋ne－=== 产物(正极电极反应)。 (3)找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极稳定的 或能导电的 。 (4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 2.实例：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例 电极反应式 材料选择 装置 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 负极： 正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可) 电解质溶液： 溶液 二、化学电源 1.一次电池 (1)特点：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示： ①锌筒为 ，电极反应是Zn－2e－===Zn2＋。 ②石墨棒为 ，最终被还原的物质是 。 ③NH4Cl糊的作用 。 2.二次电池(充电电池) (1)特点：二次电池在放电时所进行的 ，在充电时可以 ，使电池恢复到放电前的状态。 (2)能量转化：化学能电能 (3)常见的充电电池：铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池。 3.燃料电池 (1)特点：①反应物储存在电池外部，②能量转换效率高、清洁、安全，③供电量易于调节。 (2)燃料电池常用的燃料有： 、 、乙醇等。 常用氧化剂：氧气。 【方法技巧】燃料电池电极反应式的书写 (1)写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 (2)写出电池的正极反应式。 无论负极燃料是H2还是含碳燃料(CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H5OH)，正极一般都是O2发生还原反应，在碱性条件下，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，若在酸性条件下，则正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 (3)写出负极反应式：负极反应式＝总反应式－正极反应式。 探究一　水果电池的设计 1.探究制作水果电池对电极材料的要求(按如图连接) (已知电流表的指针偏向电子流入的电极) 电极材料 水果 电流表偏转方向 电极名称 铁片、铜片 苹果 偏向铜片 铁：负极 铜：正极 铁片、镁条 苹果 偏向铁片 铁：正极 镁：负极 铁片、碳棒 柠檬 偏向碳棒 铁：负极 碳棒：正极 铁片、铁片 柠檬 不偏转 铜片、碳棒 柠檬 几乎不偏转 问题讨论：水果的作用是作： 。 实验结论：构成原电池的要素有： ① 。 ② 。 ③ 。 2.探究影响电流效果的因素 【实验1】探究电极材料对电流效果的影响 电极材料 电极间距/cm 水果 电流表/μA，偏转角度(填“大”或“小”) 铁、铜 1 苹果 镁、铜 1 苹果 实验结论： 。 【实验2】探究不同水果对电流效果的影响 电极材料 电极间距/cm 水果 电流表/μA，偏转角度 锌、铜 1 苹果 锌、铜