4.1.2 化学电源+电极反应式书写 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、燃料电池的分类、工作原理及电极反应式书写，通过“原电池原理应用”提问导入，衔接前后知识，以“电极反应式书写四步法”为支架帮助学生构建知识体系。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，如引导学生结合资料分析锌锰电池电极材料，用守恒法书写反应式，体现物质性质决定用途的化学观念。实例丰富如铅蓄电池充放电过程分析，助力学生掌握方法，教师可高效开展结构化教学。

第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第2课时 化学电源 明·学习目标 1.能列举常见的化学电源，了解化学电源的分类及构成，并分析其工作原理； 2.能熟练书写常见的化学电源的电极反应式； 引·新课导入 利用原电池原理人们设计和生产除了形形色色的化学电源。 你知道上述用电器使用了什么种类的化学电源吗？ 探·知识奥秘 一、化学电源 一次电池 化学电源 一次电池 二次电池 燃料电池 普通锌锰电池 碱性锌锰电池 银锌纽扣电池 铅蓄电池 银锌蓄电池 锂离子电池 氢氧燃料电池等 只能放电不能充电 (可充电电池) 能量利用率高，无污染 1.化学电源 (1)分类 探·知识奥秘 一、化学电源 一次电池 (2).性能优劣的判断标准: ① 比能量 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 指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。 ③ 可储存时间（寿命） 由电池的充放电次数和保质期共同决定。 小结 除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，更易满足使用者要求。 探·知识奥秘 一、化学电源 一次电池 (3).回收利用: 使用后的废旧电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废旧电池要进行回收利用。 不断研制小型化、高比能量、工作寿命长、不需要特殊维护的二次电池是电池的发展方向。 3.发展方向: 01 电极反应式的书写 任务一电极反应式的书写 （1）遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒 （2）遵循离子方程式的书写规则 （3）两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式 【思考与讨论】具体应该如何书写电极反应式呢？ 1.电极反应式的书写原则 任务一电极反应式的书写 标价态 定正负 看环境 列产物 标得失 配守恒 正负极两式相加得总式 写出稳定的电极产物 ①电子守恒②电荷守恒③原子守恒 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- 02 化学电源 一次电池 负极： Zn－2e－＋2NH4+=Zn(NH3)22+＋2H＋ 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－=2MnO（OH） 电池反应式：Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 Zn(NH3)2Cl2 + 2MnO(OH) 锌筒 石墨棒 普通锌锰干电池的结构 MnO2、C NH4Cl、ZnCl2 等 一次电池/干电池 1、普通锌锰干电池 请同学们结合资料和示意图分析：电极反应中的还原剂和氧化剂、电极材料、离子导体。 电极产物 电极反应物 负极 正极 电解质溶液 原理 装置 Zn Zn2+ MnO2 MnO(OH) e- NH4Cl糊 优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。 失e- 得e- 碱性锌锰干电池结构 金属外壳 离子型 导电隔膜 Zn粉和 KOH混合物 铜针 MnO2和 KOH混合物 2、碱性锌锰干电池 电极产物 电极反应物 负极 正极 电解质溶液 原理 装置 e- 负极：Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2 正极：2MnO2 + 2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 电池反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2 优点：比能量大、能提供较大电流并连续放电 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 Zn Zn2+ MnO2 MnO(OH) KOH 失e- 得e- ②工作原理 负极：Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2 正极：Ag2O+2e-+2H2O=2Ag+2OH- 电池反应式：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag 优点：比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。 广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器 3、锌银电池—纽扣电池 电极产物 电极反应物 负极 正极 电解质溶液 原理 装置 Zn 失e- 得e- Zn2+ e- Ag2O Ag KOH 03 化学电源 二次电池 任务二 二次电池/可充电电池 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 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 总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。 (1)放电时（原电池原理）：化学能 电能 负极：_________________________； 正极：_____________________________ _。 (2)充电时（电解池原理）：电能 化学能 阴极：_______________________； （还原反应，对应放电时的负极） 阳极：_____________________________________。 （氧化反应，对应放电时的正极） 任务二 二次电池/可充电电池 1、铅酸蓄电池 电极产物 电极 反应物 负极 正极 电解质 溶液 原理 装置 失e- 得e- e- Pb PbO2 Pb2+ Pb2+ H2SO4 任务二 二次电池/可充电电池 2、锂离子电池 —— 新一代可充电的电池 1991年，索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物做正极，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。 笔记本电脑电池 手机电池 照像机电池 摄像机电池 任务二 二次电池/可充电电池 2、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。 任务二 二次电池/可充电电池 ③ 锂离子电池的电极反应式 负极 LixCy 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 总反应： 正极： 负极：  放电 阳极： 阴极： 充电 LixC6 +Li1-xCoO2 LiCoO2＋6C 放电 充电 LixC6 － xe－＝ 6C+xLi+ Li1-xCoO2+xe-+xLi+ ＝LiCoO2 6C+xe－+xLi+＝LixC6 LiCoO2－xe- ＝Li1-xCoO2+xLi+ Li+由石墨中脱嵌移向正极，嵌入LiCoO2晶体 Li+从LiCoO2晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中 学习评价 2、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 04 化学电源 燃料电池 任务三 燃料电池 1. 燃料电池是一种连续地将 和 的化学能直接转化为 的化学电源。 燃料电池的电极本身不包含 ，只是一个催化转化元件。 燃料 氧化剂 电能 活性物质 2、燃料电池的特点 ① 燃料和氧化剂连续的由外部供给，生成物不断地被排出，可以连续不断地提供电能。 ② 电池内部的电极材料和离子导体在工作过程中不发生改变，使燃料电池可以持续工作。 三、燃料电池 3.能量转换：理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体，且能量转化率超过80%，由燃料电池组合成的发电站被誉为“绿色发电站”。 氢氧燃料电池 燃料电池的电极材料是固定的，正、负极均为多孔活性碳或铂或镍棒，起______、______、______ 作用，做______电极。 吸附 导电 催化 辅助 通燃料的电极一定为 负极， 通O2或空气的电极一定为正极。 酸性电解质 碱性电解质 负极反应 正极反应 总反应 正极：2O2＋8H+＋8e—＝4H2O 总反应：CH4 ＋ 2O2 ＝CO2＋2H2O 酸性电解质下反应式： 负极：CH4＋2H2O－8e—＝CO2＋8H+ 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： 电极产物 电极 反应物 负极 正极 电解质 溶液 原理 装置 失e- 得e- e- CH4 CO2/CO32- O2 O2- 酸性/碱性 （1）写出燃烧反应的化学方程式（即总反应式）； （2）写出正极的电极反应式(一般较简单)； （4）负极的电极反应式 = 燃料电池总反应式 - 正极的电极反应式。 五、燃料电池的电极反应式的书写步骤 课堂小结 电池类型 原理 工艺及目的 一次电池 原电池原理 加入隔膜分隔氧化剂与还原剂，减少电池自损耗。 二次电池 原电池及 电解池原理 将相关活性物质富集在电极材料表面，实现物质循环转化。 燃料电池 原电池原理 燃料和氧化剂连续由外部提供，保持电极材料和离子导体稳定，能够实现连续工作。 化学 电源 电极反应式的书写与判断 学习评价 1．甲醇－空气燃料电池（DMFC）是一种高效、轻污染的车载电池，其工作原理如图所示。下列有关叙述正确的是（　　） A．该装置能将电能转化为化学能 B．电流由乙电极经导线流向甲电极 C．负极的电极反应式为： CH3OH＋6OH− − 6e− == CO2＋5H2O D．b口通入空气，c口通入甲醇 B 新课程P123 对点训练1 学习评价 1．甲烷燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电极B为负极 B．OH－由电极B区移向电极A 区 C．电池总反应的化学方程式为CH4＋2O2===CO2＋2H2O D．若电极区溶液体积不变，一段时间后电极A区溶液pH变大 B [例1] 微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．a为正极，b为负极 B．电子从电极b流出，经外电路流向电极a C．HS－转化为SO的反应为HS－＋4H2O－8e－===SO42-＋9H＋ D．若该电池中有0.2 mol O2参加反应，则有0.2 mol H＋通过质子交换膜 学习评价 新课程P123 实践应用 例1 C Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Lavf60.16.100 $