03-第4章 第一节 原电池-第2课时 化学电源-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修一教用课件(人教版)

该高中化学课件聚焦化学电源，系统涵盖一次电池、二次电池、燃料电池的工作原理及应用，通过“镁-空气与铝-空气电池比能量计算”问题导入，衔接原电池模型，搭建从理论到实际应用的学习支架。 其亮点是以化学观念为核心，结合科学思维与科学探究，如“电极反应式书写步骤”表格助学生建构模型，高考题迁移应用提升问题解决能力，废旧电池回收内容渗透科学态度。铅酸蓄电池充放电对比等实例，助学生形成“结构决定性质”认知，教师可直接用于分层教学，兼顾学生能力培养与教学效率提升。

第一节 原电池 第2课时 化学电源 1 1.了解常见的化学电源，能运用原电池模型分析其工作原理，能用电极反 应表示其中发生的化学反应。 2.能从物质变化和能量变化的角度分析新型电池的研发和利用。 返回导航 学习目标 2 1 知识点一 一次电池 2 知识点二 二次电池 3 知识点三 燃料电池 4 课堂检测 巩固落实 3 PART 01 知识点一 一次电池 4 1.化学电源包括①______电池、②______电池和③______电池等。 一次 二次 燃料 2.电池优劣或是否适合某种用途的判断标准 返回导航 5 已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放 出的最大电能。你能计算空气电池与 空气电池的“理论比能量” 之比吗? 答案：假设质量都是,金属、 转移电子的物质的量分别为 、，空气电池与 空 气电池的“理论比能量”之比为 。 返回导航 6 3.电池回收利用的原因及意义 废旧电池中常含有④________、酸和碱等物质，如果随意丢弃，会对生态 环境和人体健康造成危害。因此，应当重视废旧电池的回收利用，这样既 可以减少环境污染，又可以节约资源。 重金属 返回导航 7 4.一次电池 （1）概念：放电后⑤______再充电的电池，也叫做⑥________。 （2）碱性锌锰电池 构造示意图 ______________________________ 负极反应 ⑦_____________________________ 正极反应 电解质 ⑧______ 总反应 ⑨____________________________________________ 不可 干电池 返回导航 8 （1）太阳能电池属于原电池( ) × （2）干电池根据电解质的性质又可分为酸性电池、碱性电池和中性电池 ( ) √ （3）碱性锌锰电池中 是催化剂,可使碱性锌锰电池的比能量提高 ( ) × （4）碱性锌锰电池工作过程中，负极区附近 升高( ) × 返回导航 9 1.（2024·北京卷）酸性锌锰电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作 原理，下列说法正确的是( ) A.石墨为电池的负极材料 B.电池工作时， 向负极方向移动 C. 发生氧化反应 D.锌筒发生的电极反应为 √ 返回导航 10 解析：选D。酸性锌锰电池中，锌筒为负极，石墨电极为正极，故A错误； 原电池工作时，阳离子向正极（石墨电极）方向移动，故B错误； 发生得电子的还原反应，故C错误；锌筒为负极，发生失电子的氧化反应， 电极反应为 ，故D正确。 返回导航 11 2.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌 锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为 。下列说法错误的是 ( ) A.电池工作时，锌失去电子 B.电池正极的电极反应式为 C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D.外电路中每通过电子，消耗 锌 解析：选C。由电池总反应可知，锌为负极，电子从负极流出经外电路流 向正极；外电路中每通过 电子，理论上参加反应的锌的物质的量 为，即消耗 锌。 √ 返回导航 12 3.银锌纽扣电池的总反应为 。下列说法不正确的 是( ) A.锌为负极，失去电子 B. 为正极，发生还原反应 C.电池工作时，电子从经导线流向 D.正极的电极反应式为 √ 返回导航 13 解析：选C。该原电池的电池反应式为 ，则负极 反应式为 ，正极反应式为 ，电子由负极流向正极。 失电子发 生氧化反应，锌为负极，故A正确；正极上 得电子发生还原反应，故 B正确；原电池中电子从负极沿导线流向正极，该原电池中 是负极、 是正极，所以电池工作时电子从经导线流向 ，故C错误；正 极上得电子，电极反应式为 ，故 D正确。 返回导航 14 电极反应式的书写方法 定电极，标 得失 按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极 反应产物，找出得失电子的数量 看环境，配 守恒 电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生 成的应让其结合 生成水。电极反应式要依据电荷守 恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平 两式加，验 总式 两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证 返回导航 15 PART 02 知识点二 二次电池 16 1.二次电池是一类放电后可以再充电而反复使用的电池，又称可充电电池 或蓄电池。 2.铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，总反应为 。负极是①____，正极是 ②______，电解质溶液是③________。 稀硫酸 返回导航 17 （1）放电 ①负极：④__________________________。 ②正极：⑤__________________________________________。 ③放电过程中，负极质量⑥______（填“增大”或“减小”，下同）， 的浓度⑦______。 增大 减小 返回导航 18 （2）充电 ①阴极（还原反应） ⑧__________________________。 ②阳极（氧化反应） ⑨__________________________________________。 ③充电时，铅酸蓄电池正极与直流电源的⑩____极相连，负极与直流电源 的⑪____极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 正 负 返回导航 19 3.锂离子电池 电极 电极反应 负极 嵌锂石墨 正极 钴酸锂 总反应 返回导航 20 反应过程：放电时， 由石墨中脱嵌移向⑫____极，嵌入钴酸锂晶体中； 充电时， 从钴酸锂晶体中脱嵌，由⑬____极回到⑭____极，嵌入石墨 中。这样在放电、充电时， 往返于电池的正极、负极之间，完成化学 能与电能的相互转化。 正 正 负 返回导航 21 （1）二次电池的放电过程，负极质量一定减小( ) × （2）可充电电池的充、放电过程是可逆反应( ) × （3）由于 的性质活泼，因此在锂电池中不能用水溶液作为电解质溶液 ( ) √ （4）铅酸蓄电池充电时，正极接直流电源正极，发生还原反应( ) × （5）锂离子电池放电时， 移向正极区( ) √ 返回导航 22 1.关于铅酸蓄电池，下列说法正确的是( ) A.放电时，溶液中移向 电极 B.放电时，负极的电极反应式为 C.该电池工作时，将电能转化为化学能 D.放电时，正极电极质量增加 √ 返回导航 23 解析：选D。铅酸蓄电池放电时，铅为负极，发生氧化反应，二氧化铅为 正极，发生还原反应。该电池放电时为原电池，溶液中阳离子 移向正 极电极，A错误；放电时，负极上失电子生成 ，电极反应 式为 ，B错误；该电池工作时将化学能转化为 电能，C错误；放电时，正极上二氧化铅转化为硫酸铅，电极质量增加， D正确。 返回导航 24 2.（2025·新泰高二期末）下图是常用于太阳能路灯蓄 电池的磷酸铁锂电池工作原理图。 电极材料是金属 锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质 是一种能传导的高分子材料，隔膜只允许 通过， 电池总反应为 A.极为电池负极 B.由极迁移到 极 C. 极发生还原反应 D.将电能转化为化学能 。电池放电 时，下列说法正确的是( ) √ 返回导航 25 解析：选B。由电池总反应 可知， 电池放电时， 极为负极，发生氧化反应，电极反应式为 ， 极为正极，发生还原反应，电极反应式为 ，A、C错误；原电池中阳离子向 正极移动，故由极迁移到 极，B正确；电池放电时将化学能转化为 电能，D错误。 返回导航 26 3.（2025·怀化高二质检）下图是 空气二次电池 （锌和铝的某些性质相似），电池内聚丙烯酸钠吸 收了 溶液形成导电凝胶。下列说法错误的是 ( ) A.放电时，向 电极移动 B.放电时，锌电极发生反应: C.充电时，阳极附近 减小 D.充电时，导线中每通过电子，阴极产生（标准状况下） √ 返回导航 27 解析：选D。根据题干信息可知， 空气二次电池中，放电时，负极反 应式为 ，正极上氧气得到电子生成氢氧 根离子，电极反应式为。放电时， 电极为 负极，电极为正极，所以向 电极移动，A正 确；放电时，锌电极发生失电子的氧化反应，电极反应式为 ，B正确；充电时，阳极的电极反应式 为 ，消耗氢氧根离子的同时生成水，所以阳 极附近减小，C正确；充电时，导线中每通过 电子，阳极产生氧 气的物质的量为 ，在标准状况下的体积为 ，D错误。 返回导航 28 PART 03 知识点三 燃料电池 29 1.燃料电池是一种连续地将①______和②________的化学能直接转化为电 能的化学电源。 2.氢氧燃料电池 （1）基本构造 燃料 氧化剂 返回导航 30 （2）工作原理 电极反应 酸性电解质 碱性电解质 负极反应 ③__________________ ④__________________________ _ 正极反应 ⑤_______________________ __ ⑥__________________________ 总反应 返回导航 31 在氢氧燃料电池中质子交换膜的作用是______________________ ________________________________________________________________ ___________________________。 质子交换膜只允许通过,既可以将两个半电池分隔开避免氢气与氧气接触,又可以保证由负极室移向正极室,形成闭合回路 返回导航 32 3.燃料电池的特点 （1）燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体。 （2）燃料电池将化学能转化为电能的转化率超过<m></m>。 （3）污染物少排放甚至零排放，被誉为“绿色发电站”。 返回导航 33 4.不同介质中，<m></m>燃料电池的电极反应式 电解质 电极名称 电极反应式 负极 正极 负极 正极 返回导航 34 电解质 电极名称 电极反应式 熔融 负极 正极 固体氧化物 （在高温下能传 导 ） 负极 正极 续表 返回导航 35 （1）燃料电池中通入燃料的一极为正极( ) × （2）氢氧燃料电池（酸性电解质）中 通入正极，电极反应为 ( ) √ （3）燃料电池电极材料本身不参与电极反应( ) √ （4）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中， 从正极区向负 极区迁移( ) × 返回导航 36 1.某种氢氧燃料电池的电解质溶液为 溶液。下列有关该电池的叙述不 正确的是( ) A.正极反应式为 B.工作一段时间后，电解质溶液中 的物质的量不变 C.该燃料电池的总反应为 D.消耗（标准状况）时，转移 电子 √ 返回导航 37 解析：选D。在碱性氢氧燃料电池中， 在负极上反应： ； 在正极上反应： ；总反应为 ；工作一段时 间后，电解质溶液中 的物质的量不变，故A、B、C项正确。消耗 （标准状况）时，转移电子的物质的量为 ，故D项不正 确。 返回导航 38 2.某学习小组以肼 为原料设计了一种燃料电池，构造如下图所示。 其中两个电极均为铂电极，电池总反应为 。下 列说法错误的是( ) A.通入 的一极是电池的负极 B.通入 的电极反应式为 C.电池工作一段时间后电解质溶液的 将变大 D.若消耗，则理论上转移 电子 √ 返回导航 39 解析：选C。电池总反应为，中 元素化合 价由 价升高到0价，失电子，为还原剂，被氧化，可知左侧电极为负极， 右侧电极为正极，A正确；通入的电极为正极， 得电子与水反应生成 ，电极反应式为 ，B正确；电池总反应为 ，电池工作一段时间后电解质溶液中 减 小，将变小，C错误；由电池总反应可得关系式： ，若消 耗，则理论上转移 电子，D正确。 返回导航 40 3.（2025·周口高二期末）某新型燃料电池以民用燃气为燃料，工作原理如 下图所示。下列说法错误的是( ) A.通入空气的电极为该电池的正极 B.电池工作时，电子由极经固体电解质流向 极 C.在极的反应式为 D.相同状况下，极消耗，理论上极消耗 燃料 √ 返回导航 41 解析：选B。由题图可知，极为正极， 极为负极。燃料电池中，通入空 气的电极为该电池的正极，A正确；电池工作时，电子由 极经外电路流 向极，B错误；在极被氧化为 ，电极反应式为 ，C正确；、与发生反应生成、 时，、与的化学计量数之比均为，因此相同状况下， 极消耗 ，理论上极消耗 燃料，D正确。 返回导航 42 PART 04 课堂检测 巩固落实 43 1.（2023·海南卷）利用金属 、海水及其中的溶解氧可组成电池，如下图 所示。下列说法正确的是( ) A. 电极为电池正极 B.电池工作时，海水中的向 电极移动 C.电池工作时，紧邻 电极区域的海水呈强碱性 D.每消耗，电池最多向外提供 电子的电量 √ 返回导航 44 解析：选A。铝为活泼金属，发生氧化反应，为负极，石墨为正极，A正 确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的向 电极移动，B错 误；电池工作时，电极反应为 ，铝离子水解显酸性，C 错误；由C项分析可知，每消耗 ，电池最多向外提供 电子的电量，D错误。 返回导航 45 2.（2025·铜川一中高二期末）氯气-铝电池是一种新型的燃料电池，若电 解质溶液为 溶液，则下列说法不正确的是( ) A.通入氯气的电极是正极 B.电池工作时，电子从 电极流出 C.负极反应为 D.该电池总反应为 √ 返回导航 46 解析：选D。氯气-铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液为 溶 液，为负极，电极反应式为 ，通入氯 气的电极是正极，电极反应式为 ，电池总反应为 ，A、C正确，D错误；电池 工作时，外电路中电子从负极流出，故电子从 电极流出，B正确。 返回导航 47 3.（2025·重庆渝中区高二统考）清华大学开 发出一种锂离子电池，在室温条件下可进行 循环充放电，实现对磁性的可逆调控，下图 A.该电池不能使用氯化锂水溶液作为电解质溶液 B.充电时，纳米 连接电源的正极，发生氧化反应 C.放电时，该电池正极的电极反应式为 D.放电时，电池逐渐远离磁铁 电池一极为纳米 ，另一极为金属锂和石墨的复合材料，电解质只传 导锂离子。下列说法错误的是( ) √ 返回导航 48 解析：选D。金属锂能与水反应，该电池不能使用氯化锂水溶液作为电解 质溶液，A正确；放电时，金属锂和石墨的复合材料为负极，发生氧化反 应，纳米为正极，充电时纳米 连接电源的正极，发生氧化反 应，B正确；放电时，纳米 为正极，电极反应式为 ，生成铁单质，电池逐渐靠近磁铁， C正确，D错误。 返回导航 49 4.（2025·大连高二期末）水系锌金属电池因锌负极水系电解液的腐蚀问题 而限制了循环寿命。中科院化物所团队设计了一种双相电解液体系，该体 系的负极侧电解液富含有机溶剂，而正极侧电解液以水溶液为主，装置如 下图所示。下列说法错误的是( ) A.负极反应为 B.电解质溶液中的和 向负极移动 C.电子从负极流向正极，再经电解液回到负极 D.该电池的优点是降低了负极的含水量，从而 抑制水溶液的腐蚀 √ 返回导航 50 解析：选C。该装置为原电池，负极上锌失电子生成锌离子，电极反应为 ，故A正确；原电池中阴离子向负极移动，则电解质溶 液中的和 向负极移动，故B正确；原电池中电子从负极经导线流 向正极，电子不经过电解液，故C错误；根据题干信息，该电池负极侧电 解液富含有机溶剂，含水量少，抑制了水溶液的腐蚀，故D正确。 返回导航 51 5.（2025·聊城高二检测）下图是某氢氧燃料电池 的结构示意图，电解质溶液为 溶液。氢气 在催化剂作用下提供质子 和电子，电子经外 电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电 池总反应为 。回答下列问题。 （1）通入 的一极为电池的____（填“正”或“负”）极。 负 解析：电池总反应为 ，氢气失电子发生氧化反应，通 入 的一极为电池的负极。 返回导航 52 （2） 极的电极反应式为_________________________。 解析： 极为正极，正极上氧气得到电子发生还原反应生成水，电极反应 式为 。 （3）每转移电子，消耗的体积为_____ （标准状况下）。 2.24 解析：由可知，每转移电子，消耗 ， 在标准状况下的体积为 。 返回导航 53 （4）若将氢气换成甲烷，电解质溶液换成 溶液，去掉质子交换膜。 ① 极的电极反应式为_____________________________________。 解析：若将氢气换成甲烷，电解质溶液换成 溶液，去掉质子交换膜， 则极仍为负极，电极反应式为 。 ②电池工作一段时间后电解质溶液的 ______（填“增大”“减小”或“不 变”）。 减小 解析：电池的总反应为 ，电池工作 一段时间后电解质溶液的 减小。 返回导航 54 （5）若将氢气换成一氧化碳，电解质溶液换成固体电解质（传导 ）， 去掉质子交换膜，则 极的电极反应式为_______________________。 解析：若将氢气换成一氧化碳，电解质溶液换成固体电解质（传导 ）， 去掉质子交换膜，则 极仍为负极，电极反应式为 。 返回导航 55 $