4.1.2 化学电源-【核心素养新教学】2025-2026学年高二化学同步优质教学课件（人教版选择性必修1）

该高中化学课件聚焦化学电源，系统讲解一次电池（锌锰干电池等）和二次电池（铅蓄电池等）的分类、结构及工作原理，通过“思考与交流”从一次电池浪费问题过渡到二次电池，构建“结构-原理-改进-应用”的知识脉络，搭建递进式学习支架。 其亮点在于融合化学观念与科学思维，如分析干电池结构时引导学生证据推理电极反应，结合心脏起搏器电池、特斯拉续航等真实情境设计检测题，培养模型建构与问题解决能力。学生能深化物质性质决定用途认知，教师可借助清晰框架与实践案例提升教学效率。

第一章 化学反应的热效应 第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 本节重点 常见一次电池和二次电池的工作原理 第2课时 化学电源 1 化学 电源 一次电池 锌锰干电池 可充电电池 只能放电不能充电 铅蓄电池 可反复充放电 燃料电池 氢氧燃料电池 能量利用率高，无污染 一次电池是放电后不可充电的电池 电解质溶液制成不流动胶状也叫干电池 普通锌锰干电池 碱性锌锰干电池 锌银电池—纽扣电池 主题1: 一次电池 一次电池（干电池）结构及电极反应原理 （1）结构 思考与交流 同学们根据干电池的结构，结合中学所学的知识分析干电池的原理？ （2）原理 电极反应活性物质 负极：Zn 正极：MnO2 电极材料 负极：Zn 正极：石墨棒 离子导体 NH4Cl和ZnCl2混合物 另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH) 主要反应为： Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH) 主题1: 一次电池 一次电池（干电池）结构及电极反应原理 电池改进 普通锌锰干电池即使不用，放置过久，也会失效（作为电解质的糊状NH4Cl显酸性，长期会腐蚀锌筒，造成漏液），为了充分而有效地利用锌锰干电池，我们要对普通锌锰干电池进行进一步的改进。 优点：结构简单、价格低廉。 缺点：会发生自放电, 不同时间后的普通锌锰干电池. 主题1: 一次电池 一次电池（干电池）结构及电极反应原理 电解液: 酸性NH4Cl→碱性KOH（离子导电性更好） 负极：锌片→锌粉（反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高） 优点：能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电。 碱性电池是个人音响、照相机等的首选电源。 碱性电池 主题1: 一次电池 一次电池（干电池）结构及电极反应原理 meiyangyang8602 碱性锌锰干电池 容量高，能大电流连续放电。还具有优良的低温性能、储存性能和防漏性能。 电极反应 还原剂：Zn粉 氧化剂 ：MnO2 电极材料 负极：铜针 正极：金属外壳 离子导体 KOH、离子型导电隔膜 总反应：Zn+2MnO2+2H2O = 2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极：Zn - 2e- + 2OH-=Zn(OH)2 正极：2MnO2 + 2e- + 2H2O =2MnO(OH) + 2OH- 主题1: 一次电池 一次电池（干电池）结构及电极反应原理 meiyangyang8602 锌银电池—纽扣电池 纽扣式银锌电池的总反应式为：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 电解质液为KOH溶液， 请写出的电极反应式。 正极反应式 Ag2O＋2e－＋H2O＝2Ag ＋2OH－ 负极反应式 Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2 主题1: 一次电池 课堂检测 1．微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，电池总反应为Ag2O + Zn + H2O = 2Ag + Zn(OH)2，下列说法正确的是（ ） A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低 B．电池工作过程中，电解液中OH-向正极迁移 C．负极发生反应Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 D．正极发生反应Ag2O + 2H+ + 2e- = 2Ag + H2O C 课堂检测 1.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.锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为： Zn(s)+ 2MnO2(s) + H2O(l) =Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s) 下列说法错误的是………( ) A.电池工作时,锌失去电子 B.电池正极电极反应为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq) C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 D.外电路每通过0.2mole-, 理论上减小锌的质量6.5g C 课堂检测 锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池 Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。 ①负极材料为____，电极反应为_________________。 ②正极的电极反应为_______________________________。 8Li－8e－===8Li＋ 锂 3SOCl2＋8e－===2S＋ ＋6Cl－ 必须在无水、无氧的条件下组装锂金属电池，原因是构成电池的两个主要成份Li能和氧气水反应，且SOCl2也与水反应。 思考与交流 问题、干电池属于一次电池，是不能充电电池，那么我们如何解决一次电池浪费的问题? 电压随着使用时间延长而下降 当电池使用一段使电压下降时，可以给它通以反向电流，使电池电压回升。 因为这种电池能充电，可以反复使用，所以称它为“蓄电池”，也即二次电池。 二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 主题2: 二次电池 二次电池结构及电极反应原理 （1）铅蓄电池的结构与原理 原理 铅蓄电池：(-)Pb | H2SO4 | PbO2(+) 负极(Pb)： Pb+SO42--2e-＝PbSO4 正极(PbO2) ： PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O 总反应式： Pb+PbO2+4H++2SO42-＝2PbSO4+2H2O PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 放电 充电 （化学能转变成电能） （电能转变成化学能） 主题2: 二次电池 二次电池结构及电极反应原理 （1）铅蓄电池的结构与原理 汽车铅蓄电池 特点： 铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。 用途： 目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。 主题2: 二次电池 二次电池结构及电极反应原理 （2）镍镉电池 用途：广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。 电极反应（KOH为电解液） 2NiO(OH) + 2H2O + Cd 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放电 充电 镍 镉 电 池 镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势。 主题2: 二次电池 二次电池结构及电极反应原理 meiyangyang8602 镍氢电池 圆柱可充镍氢电池 方形可充镍氢电池 能量密度高；无镉污染，是一种绿色电池；可大电流快速充放电；电池工作电压为1.2V；在小型便携电子器件、电动工具、电动车辆和混合动力车上逐步得到应用。 H2 + 2NiOOH 2Ni(OH)2 放电 充电 总反应： 电解质液为KOH溶液， 请写出的电极反应式。 主题2: 二次电池 二次电池结构及电极反应原理 meiyangyang8602 镍氢电池 H2 + 2NiOOH 2Ni(OH)2 放电 充电 总反应： 电解质液为KOH溶液， 请写出的电极反应式。 负极： 放电 正极： H2 - 2e- + 2OH- = 2H2O 2NiOOH +2 e- + 2H2O = 2Ni(OH)2 +2 OH- 充电 阴极： 2H2O +2 e- = H2 + 2OH- 阳极： 2 Ni(OH)2 －2 e- + 2OH-= 2NiOOH +2 H2O 主题2: 二次电池 二次电池结构及电极反应原理 (3)锂离子电池 它是新一代可充电的绿色电池，现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。 主题2: 二次电池 二次电池结构及电极反应原理 (3)锂离子电池 负极材料：嵌锂层状石墨(LixC6 ) 正极材料：钴酸锂(Li1-xCoO2) 电解液：锂导电有机电解液 放电 负极：  LixC6 － xe－＝ 6C+xLi+ 正极：  Li1-xCoO2+xe-+xLi+ ＝LiCoO2 Li+由石墨中脱嵌移向正极，嵌入LiCoO2晶体 充电 阴极： 6C+xe－+xLi+＝LixC6 阳极： LiCoO2－xe- ＝Li1-xCoO2+xLi+  Li+从LiCoO2晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中 总反应： LixC6 +Li1-xCoO2 LiCoO2＋6C 放电 充电 主题2: 二次电池 铅蓄电池 、锂离子电池比较 主题2: 二次电池 一个特斯拉车主的独白： 不是在充电，就是在赶去充电的路上 充电时间长! 续航里程短! 问题：如何解决诸如锂离子电池充电时间长，续航里程短的问题? 主题2: 二次电池 课堂检测 1.如图是铅蓄电池构造示意图，下列说法不正确的是（　 　） A．铅蓄电池属于二次电池，充电时电能转化为化学能 B．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板 C．电池工作时，负极反应为：Pb-2e- +SO42-═PbSO4 D．电池工作时，H+移向Pb板 D 课堂检测 2.电化学气敏传感器可用于检测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是（ ） A. 工作时，溶液中OH-向电极a移动 B. a极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O C.反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4：5 D. O2在电极b上发生还原反应 C 课堂检测 D 3．一种新型的锂-空气电池的工作原理如图所示。 关于该电池的说法中正确的是（ ） A．当有22.4LO2被还原时，溶液中有4mol Li+向多孔碳电极移动 B．可将有机电解液改为水溶液 C．金属锂作正极，发生氧化反应 D．电池总反应为4Li+O2+2H2O=4LiOH 课堂小结 （1）概念: 将化学能变成电能的装置 （2）分类: ①一次电池又称不可充电电池——如：干电池 ②二次电池又称充电电池——蓄电池 ③燃料电池 （3）优点: ①能量转换效率高，供能稳定可靠。 ②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。 ③易维护，可在各种环境下工作。 （4）电池优劣的判断标准: ①比能量 ［符号(W·h/kg)，(W·h/L)］ 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 ②比功率 [符号是W/kg，W/L)] 指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 ③电池可储存时间的长短 26 Thank you for watching 负极：Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋ SO $