4.1.2化学电源 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦化学电源，系统讲解一次电池、二次电池及燃料电池的分类、工作原理与电极反应。通过“无处不在的电池”生活实例导入，衔接原电池知识，搭建从生活现象到理论分析的学习支架。 其亮点在于结合小鹏P7电池组等真实案例，通过“电极反应式书写步骤”结构化总结，培养科学思维与探究能力。学生能联系生活理解化学观念，教师可依托系统内容提升教学效率，落实核心素养。

第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第2课时 化学电源 无处不在的电池 普通干电池 手机电池 钮扣电池 笔记本电脑专用电池 心脏起搏器电池 氢氧燃料电池 新课引入 2 宝马 氢燃料电池组 小鹏 P7 锂电池组 宝马 氢燃料电池组 一次电池 二次电池 燃料电池 化学电源的分类 新课引入 3 一、一次电池 电池放电之后不可再充电的电池(内部的氧化还原反应无法逆向进行) 1、酸性锌锰干电池 负极（锌筒）： 总反应： Zn + 2NH4+ + 2MnO2＝Zn2++ 2MnO(OH)+ 2NH3↑ Zn -2e‾ Zn2+ = 2NH4+ + 2e－+2MnO2＝ 2MnO(OH)+ 2NH3↑ 正极（石墨）： 优点：制作简单，价格便宜； 缺点：放电时间短，电压下降快；容易漏液（锌外壳变薄） 锌筒 石墨棒 MnO2糊 普通锌-锰干电池的结构 NH4Cl 糊（电解液） 电解质溶液： NH4Cl糊 电 极 : Zn为负极，MnO2为正极 电解液： KOH 负 极： Zn - 2e- + 2OH- == Zn(OH)2 2MnO2 + 2H2O + 2e- == 2MnO(OH) + 2OH- Zn + 2MnO2 + 2H2O == Zn(OH)2 + 2MnO(OH) 总反应： 正 极 ： 优点：性能好，比能量高，可储存时间比普通锌锰电池有所提高 2、碱性锌锰干电池 一、一次电池 电 极 : 电解液： 负 极： 0 +4 +2 +3 练习 导与练P137 2.酸性锌锰干电池的构造如图所示。关于该电池及其工作原理,下列说法正确的是(　　)   A.石墨作电池的负极材料 B.电池工作时,N 【答案】 D MnO(OH)+NH3 C.MnO2发生氧化反应 D.正极发生的主要反应为MnO2+e-+N 3、锌银电池（纽扣电池） 电 极 : 电解液： 负 极： 总反应： 正 极 ： Zn为负极，Ag2O为正极 KOH Zn + Ag2O + H2O === Zn(OH)2 + 2Ag Zn ﹣2e- + 2OH- === Zn(OH)2 Ag2O + 2e- + H2O === 2Ag + 2OH- 一、一次电池 1.体温枪能快速检测人体体温,其所用的电池为一种锌银电池(如图所示),电池的总反应为Zn+Ag2O   A.Ag2O电极作正极,发生氧化反应 B.该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动 C.电池工作时,电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极 D.该电池的负极反应为Zn-2e-+2OH- ZnO+H2O ZnO+2Ag。下列关于该电池的说法正确的是 【答案】 D 练习 导与练P137 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 锂离子电池 化学能 电能 放 电 充 电 铅酸蓄电池 原电池 镍氢电池 特点： 化学物质可再生 铅蓄电池优点： 电压稳定、 使用方便、 安全可靠、 价格低廉。 二、二次电池（可充电电池） 1.铅酸蓄电池 电极： Pb为负极, PbO2为正极 电解液: H2SO4溶液 放电时：原电池 负 极： 正 极: 总反应: Pb＋SO42-－2e- == PbSO4 PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e- == PbSO4＋2H2O 铅蓄电池的构造示意图 稀硫酸 PbO2＋Pb＋2H2SO4 = 2PbSO4＋2H2O 二、二次电池（可充电电池） 3.铅酸蓄电池在放电和充电时发生的化学反应可表示Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。据此判断下列叙述正确的是(　　) +2e- B.充电时阴极的电极反应为PbSO4+2e- C.充电时,若要使1 mol PbSO4转变为Pb和PbO2,则需要通过2 mol 电子 D.放电时,H+向负极移动 A.放电时负极的电极反应为PbO2+4H++S PbSO4+2H2O Pb+S 【答案】 B 练习 导与练P137 总反应 负极 正极 Li - e- = Li+ MnO2 + e- = MnO2- Li + MnO2 = LiMnO2 必须在无水、无氧的条件下组装锂金属电池，使用非水电解质的。 原因是构成电池的两个主要成份Li能和氧气、水反应。 不足 金属Li 锂枝晶 增加隔膜的强度 抑制或阻碍锂枝晶的形成 资料：锂电池充电过程中，锂金属表面会逐渐析出尖锐的锂枝晶，有可能穿透正负极之间的隔膜，造成电池内部短路，引发电池自燃，造成爆炸。 二、二次电池（可充电电池） 3、锂电池 ①锂离子电池中不含有金属态的锂，它是把锂离子嵌入碳（石油焦炭/石墨）中形成负极。 锂离子电池主要依靠 锂离子在正极和负极之间移动来工作。 锂离子电池主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。 【资料卡片】 二、二次电池（可充电电池） 2.锂离子电池（钴酸锂—石墨锂电池） Li1-xCoO2 + LixCy LiCoO2 + Cy 放电 充电 总反应: 负极： 正极: LixCy﹣xe- === Cy + xLi+ Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- === LiCoO2 二、二次电池（可充电电池） 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 Li1-xCoO2 LixCy 磷酸铁锂系锂离子电池： LixC6+ Li1-xFePO4 6C+LiFePO4 放电 充电 总反应： 请写出的电极反应式 负极： 正极： 放电 充电 阴极： 正极： 6C +xLi+ + xe- ＝ LixC6 LiFePO4 － xe-＝Li1-xFePO4 + xLi+ LixC6 － xe- ＝ xLi+ + 6C Li1-xFePO4 + xe- + xLi+ ＝ LiFePO4 练习 利用原电池的工作原理，燃料和氧化剂连续由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出 反应物不储存在电池内部，由外设设备提供燃料和氧化剂。 高效(燃料利用率高), 环境友好。 优点 3. 与其他电池的区别 2. 原理 1. 三、燃料电池 燃料 三、燃料电池 1.氢氧燃料电池 电解质 酸性电解质 碱性电解质 中性电解质 负极 正极 总反应 2H2 + O2 ＝ 2H2O 2H2－4e-＝ 4H+ O2 ＋4H+ ＋4e- ＝ 2H2O 2H2＋4OH-－4e-＝ 4H2O O2＋2H2O＋4e- ＝ 4OH- 2H2－4e-＝ 4H+ O2＋2H2O＋4e- ＝ 4OH- 通燃料的电极一定为 负极， 通O2或空气的电极一定为正极。 1.某种质子交换膜燃料电池如图所示。下列说法正确的是(　　)   A.该电池的a极发生氧化反应 B.正极反应为O2+4e-+2H2O C.质子(H+)通过质子交换膜移动到a极 D.该燃料电池的能量转化率可达到100% 4OH- 【答案】 A 练习 导与练P139 以熔融金属氧化物为介质，高温下能传导O2- 负极：2H2 - 4e- +2O2- = 2H2O 正极：O2 + 4e- = 2O2- 总反应：2H2＋O2 ＝ 2H2O 2.固体燃料电池 以熔融金属氧化物为介质，高温下能传导O2- 三、燃料电池 2、熔融碳酸燃料电池 熔融碳酸盐燃料电池是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。其电解质是熔融态碳酸盐。 负极 正极 总反应 H2＋CO32--2e-＝CO2＋H2O O2＋2CO2＋4e-＝2CO32- H2 ＋ O2＝H2O 1 2 DALUHUAXUEGOGNZUOSHI 燃料为H2 三、燃料电池 练习 导与练P139 3.一种甲酸(HCOOH)燃料电池装置示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)   A.放电时,K+从正极区移向负极区 B.放电过程中,正极区溶液pH不断减小 C.每得到1 mol K2SO4,理论上消耗标准状况下 22.4 L O2 D.负极的电极反应为HCOO--2e-+2OH- HC +H2O 【答案】 D 正极：2O2＋8H+＋8e—＝4H2O 总反应：CH4 ＋ 2O2 ＝CO2＋2H2O O2 CH4 负极 正极 酸性电解质下反应式： 负极：CH4＋2H2O－8e—＝CO2＋8H+ 3、甲烷燃料电池 正极：2O2＋4H2O＋8e—＝8OH— 总反应：CH4 ＋ 2O2 ＋ 2OH—＝CO32- ＋3H2O 负极：CH4＋10 OH—－8e—＝CO32-＋7H2O 碱性电解质下反应式： 三、燃料电池 找还原剂 写出稳定的电极产物 析价态，定正负 标得失，配守恒 看环境，列物质 ②电荷守恒 ③原子守恒 ①电子守恒 找氧化剂 酸性介质: 缺H补H+， 缺O补H2O 碱性介质： 缺H补H2O，缺O补OH- 给什么补什么： 熔融氧化物使用O2-； 熔融碳酸盐使用CO32- 4、电极反应式的书写 三、燃料电池   燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。 (1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。 ①A为微生物燃料电池的　　　　(填“正”或“负”)极。  ②正极的电极反应为　                                    。  ③放电过程中,H+由　　　(填“正”或“负”,下同)极区向　　极区迁移。  ④在电池反应中,每消耗1 mol 氧气,理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是　　　　。  【答案】 (1)①正　②O2+4H++4e- 2H2O　③负　正　④22.4 L 练习 一次电池 燃料电池 二次电池 放电后不可再充电。 （干电池） 铅蓄电池、锂离子电池等 (可充电电池) 放电后可再充电而反复使用。 可以连续不断地提供电能。 电极反应式 化学电源 小结 $