1.2 化学能转化为电能——电池（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二化学选择性必修第一册（鲁教版2019）

第2节 化学能转化为电能——电池 知识点 1 原电池的定义与构成条件 必备知识 清单破 1.定义 　　原电池是将化学能转化为电能的装置。 2.构成条件 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 1.铜锌原电池实验探究 (1)实验装置        (2)实验现象 知识点 2 原电池的工作原理 检流计指针 电极变化情况 a 发生偏转 锌片质量减少,铜片质量增加 b 发生偏转 锌片质量减少,铜片质量增加 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 (3)单液原电池与双液原电池的比较 ①单液铜锌原电池(如图a所示)在工作过程中,锌直接和CuSO4溶液接触,会有化学反应发生, 使部分化学能转化为热能,导致电池供电能力减弱。 ②双液铜锌原电池(如图b所示)中,锌插入ZnSO4溶液、铜插入CuSO4溶液,避免了锌和CuSO4 溶液直接接触,提高了原电池的供电能力。 特别提醒    (1)盐桥的作用:使溶液保持电中性,起导电作用,形成闭合回路;完全隔离两电极反 应,使原电池能持续、稳定地产生电流。(2)原电池输出电能的能力,取决于组成原电池的反 应物的氧化、还原能力。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 (4)工作原理 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 特别提醒    原电池工作时形成外电路与内电路,外电路通过电子的定向移动形成电流,内电 路通过离子的定向移动形成电流。电子只能在导线中移动而不能在溶液中移动,离子只能在 溶液中移动而不能在导线中移动,可形象地描述为“电子不下水,离子不上岸”。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 1.加快化学反应速率 　　形成原电池后,化学反应速率加快。如实验室制取H2时,把锌粒放入盛有稀硫酸的试管 中,加入几滴硫酸铜溶液,化学反应速率加快。 2.比较金属的活动性强弱 　　一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 3.用于金属的保护 　　将需要保护的金属制品用作原电池的正极而受到保护。 4.设计原电池【详见定点2】 知识点 3 原电池原理的应用 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 　　化学电源是将化学能转化为电能的实用装置。 1.化学电源的分类 知识点 4 化学电源 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 2.常见化学电源 (1)锌锰干电池 ①酸性锌锰干电池 负极(锌)反应:Zn-2e-  Zn2+; 正极(石墨)反应:2MnO2+2N +2e-  Mn2O3+2NH3+H2O(有争议)。 ②碱性锌锰干电池 负极(锌)反应:Zn+2OH--2e-  ZnO+H2O; 正极(石墨)反应:2MnO2+2H2O+2e-  2MnOOH+2OH-; 电池反应:Zn+2MnO2+H2O  ZnO+2MnOOH。 (2)铅蓄电池 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 装置   放电 负极:Pb+S -2e-  PbSO4 正极:PbO2+4H++S +2e-  PbSO4+2H2O 充电 阴极:PbSO4+2e-  Pb+S  阳极:PbSO4+2H2O-2e-  PbO2+4H++S  总反应 Pb+PbO2+2H2SO4  2PbSO4+2H2O 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 　　铅蓄电池是一种二次电池,电动自行车、汽车等都要用到它。铅蓄电池的性能优良、造 价低、可多次充放电,其主要缺点是单位质量电池释放的电能少。 (3)燃料电池 ①工作原理 　　燃料电池是燃料(主要是可燃性气体或液体)与氧化剂(一般是氧气)及电解质溶液共同 组成的原电池。燃料在原电池的负极发生氧化反应,氧化剂在原电池的正极发生还原反应。 ②常见的四种典型燃料电池 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 名称 电解质 电极反应和总反应 氢氧燃料电池 KOH 正极:O2+4e-+2H2O  4OH- 负极:2H2-4e-+4OH-  4H2O 总反应:2H2+O2  2H2O H2SO4 正极:O2+4e-+4H+  2H2O 负极:2H2-4e-  4H+ 总反应:2H2+O2  2H2O 甲烷燃料电池 KOH 正极:2O2+4H2O+8e-  8OH- 负极:CH4+10OH--8e-  C +7H2O 总反应:CH4+2O2+2KOH  K2CO3+3H2O 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 甲醇燃料电池 KOH 正极:3O2+6H2O+12e-  12OH- 负极:2CH3OH+16OH--12e-  2C +12H2O 总反应:2CH3OH+3O2+4KOH  2K2CO3+6H2O 肼燃料电池 KOH 正极:O2+2H2O+4e-  4OH- 负极:N2H4+4OH--4e-  N2↑+4H2O 总反应:N2H4+O2  N2+2H2O 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 1.在锌、铜、硫酸溶液构成的原电池中,电子通过电解质溶液形成闭合回路产生电流。这种 说法正确吗? (　    ) 电解质溶液内部只有离子的定向移动,电子不能通过电解质溶液。 2.一般来说,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高。这种说法正确吗?  (　    ) 盐桥中通常装有琼脂凝胶,内含氯化钾或硝酸铵。盐桥中的离子能够定向移动。盐桥 可隔离两电极反应,使原电池能持续、稳定地产生电流。 3.氢氧燃料电池可将热能直接转化为电能。这种说法正确吗? (　    ) 氢氧燃料电池属于原电池,可将化学能转化为电能,不能将热能直接转化为电能。 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 提示 ✕ 提示 提示 ✕ √ 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 4.原电池工作时,负极材料一定被氧化,正极材料一定被还原。这种说法正确吗? (　    ) 一般原电池工作时,负极上发生失电子的氧化反应,正极上发生得电子的还原反应, 但不一定是电极材料本身被氧化或被还原,如燃料电池中正、负极材料均不参与反应。 提示 ✕ 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点 1 原电池的正、负极判断 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 易错提醒    不能只考虑金属活动性的相对强弱,还要考虑电解质溶液,故应根据电池反应来 确定正、负极,发生氧化反应的金属作负极。如图甲中Mg作负极,图乙中Al作负极。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 1.原电池的设计原理 (1)负极发生氧化反应,向外电路提供电子。 (2)正极发生还原反应,从外电路中得到电子。 (3)原电池的两电极浸在电解质溶液中,通过电解质溶液中阴、阳离子的定向移动和外部导 线中电子的定向移动构成闭合回路,产生电流。 2.原电池的设计思路 　　以自发进行的氧化还原反应为基础来设计原电池。首先,把氧化还原反应拆分为氧化反 应和还原反应,从而确定电极反应;其次,结合两电极反应确定原电池的正、负极以及电极材 料、电解质溶液等;最后,用导线连接正、负极构成闭合回路,即可构成原电池。 定点 2 根据原电池原理设计原电池 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 3.确定电极材料,如发生氧化反应的物质为金属单质,可用该金属直接作为负极材料。 两电极材料的选择包括以下几种情况: (1)活动性不同的两种金属。如铜锌原电池中,锌是负极,铜是正极。 (2)金属和非金属。如锌锰干电池中,锌是负极,石墨是正极。 (3)金属和化合物。如铅蓄电池中,铅是负极,二氧化铅是正极。 (4)惰性电极,两电极材料可以相同。如氢氧燃料电池中,正、负极均为惰性电极。 4.根据实际情况确定电解质溶液,若设计的原电池中含有盐桥,需保证每个半电池中电极材料 与电解质溶液均不能发生反应。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 典例    (1)利用反应Cu+2FeCl3  CuCl2+2FeCl2设计成如图所示的原电池。   请回答下列问题: ①写出电极反应式。 正极:　　　　　　　　　　　    ; 负极:　　　　　　　　　　    。 ②图中X溶液是　　　    ,Y溶液是　　　    。 ③原电池工作时,盐桥中的　　　    (填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 (2)控制合适的条件,将反应2Fe3++2I-  2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。   请回答下列问题: ①反应开始时,乙中石墨电极上发生　　    (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为　     　　　　　　　    。甲中石墨电极上发生　　　    (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应 式为　　　　　　　　　　　　    。 ②电流表读数为0时,反应达到　　    状态。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 解析： (1)①该原电池中Cu作负极,电极反应式为Cu-2e-  Cu2+;C作正极,电极反应式为2Fe3++ 2e-  2Fe2+。②X溶液应为FeCl3溶液,Y溶液应为CuCl2溶液。③原电池工作时,盐桥中的 阳离子向正极移动,即向X溶液方向移动。 (2)①根据题图并结合原电池反应2Fe3++2I-  2Fe2++I2;可知乙中石墨电极为负极,I-失电子发 生氧化反应,电极反应式为2I--2e-  I2,甲中石墨电极为正极,Fe3+得电子发生还原反应,电极 反应式为2Fe3++2e-  2Fe2+。②当电流表读数为0时,说明反应达到平衡状态。 答案：(1)①2Fe3++2e-  2Fe2+　Cu-2e-  Cu2+　②FeCl3溶液　CuCl2溶液　③阳     (2)①氧化　2I--2e-  I2　还原　2Fe3++2e-  2Fe2+　②平衡     第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 1.电极反应式书写的一般步骤 定点 3 原电池电极反应式的书写 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 (1)拆分法 　　若已知电池的总反应方程式,先分析元素化合价,确定正、负极的反应物和生成物以及 电子转移数目,将氧化还原反应拆分为氧化反应(负极发生氧化反应)和还原反应(正极发生还 原反应),根据电荷守恒、原子守恒配平,从而得出正、负极的电极反应式。 (2)加减法 　　正极反应式加负极反应式等于总反应式,如果已知电池的总反应式,要求写出电极反应 式,可以先写出较易写出的电极反应式,然后用总反应式减去较易写出的电极反应式,即可得 出较难写出的电极反应式。如:CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中,利用总反应式与较易写出 的正极电极反应式得出负极电极反应式。 　　总反应式:CH3OCH3+3O2  2CO2+3H2O 　　正极:3O2+12H++12e-  6H2O 2.书写技巧 　　负极:CH3OCH3+3H2O-12e-  2CO2+12H+ 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 归纳总结　燃料电池常见正极电极反应式   3.注意事项 (1)两电极得失电子数目相等。 (2)电极反应式中若有气体生成,需要加“↑”;单质、弱电解质或难溶物等可用化学式表示, 其余用离子符号表示。 (3)书写电极反应式时要保证电荷守恒、原子守恒,可在电极反应式一端根据需要添加H+、 OH-或H2O。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 $$