专题6 第三单元 第2课时 化学电源-【金版新学案】2025-2026学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义配套课件PPT（苏教版）

第2课时　化学电源 　 专题6　第三单元　化学能与电能的转化 1.知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点及在生活中的应用。　 2.掌握构成化学电源的基本要素，了解常见化学电源的工作原理。　 3.能正确书写简单化学电源的电极反应式。 学习目标 任务一　化学电池 1 任务二　电解池 2 随堂演练 3 内容索引 课时测评 4 任务一　化学电池 返回 1.化学电源的原理与分类 (1)原理：________原理。 (2)优点：化学电源的能量转化率比__________高得多。 (3)分类 新知构建 原电池 燃料燃烧 一次电池和二次电池是否指分别只能使用一次和两次的电池？ 提示：否，一次电池是不可充电电池，电量一旦放完就无法再次使用；二次电池是可充电电池，电量放完后可进行充电，可反复使用多次。 交流研讨1 什么是燃料电池？燃料电池中燃料需要燃烧吗？ 提示：燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置；燃料不需要燃烧。 交流研讨2 2.常见化学电源的组成 电池名称 电极材料 电解质溶液 负极 正极 锌锰干电池 ____ ________ 氯化铵等 银锌纽扣电池 ____ ________ 氢氧化钾溶液 铅蓄电池 ____ __________ ______ 镍氢电池 贮氢合金 泡沫氧化镍 __________溶液 氢氧燃料电池 _____放电 _____放电 氢氧化钾溶液 甲醇—空气燃料电池 ______放电 _____放电 氢氧化钾溶液 锌 石墨棒 锌 氧化银 铅 二氧化铅 硫酸 氢氧化钾 H2 O2 甲醇 O2 氢氧燃料电池在酸性条件和碱性条件下的正极反应式相同吗？若不同，请分别写出电极反应式。 提示：不相同；酸性条件下正极反应式：O2＋4H＋＋4e－2H2O，碱性条件下正极反应式：2H2O＋O2＋4e－4OH－。 交流研讨3 铅蓄电池是典型的二次电池，写出它的负极反应和正极反应。 提示：负极反应： Pb＋S－2e－PbSO4； 正极反应：PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O。 交流研讨4 锂电池是新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视。科学家目前已成功研制出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2LiMnO2，写出负极的电极反应式和正极的电极反应式。 提示：负极反应： Li－e－Li＋；正极反应：MnO2＋e－Mn 交流研讨5 电极反应式的书写步骤 归纳总结 1.下列有关电池的说法中不正确的是 A.手机上用的锂离子电池属于二次电池 B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D.锌锰干电池中，锌电极是负极 学以致用 √ 手机上用的锂离子电池是可充电电池，A正确；铜锌原电池中，Cu为正极，Zn为负极，外电路中电子由负极流向正极，B错误；甲醇燃料电池是将甲醇的化学能转化为电能的装置，C正确；锌锰干电池中，Zn为负极，D正确。 2.某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是 A.锌筒是原电池的正极 B.石墨电极上发生氧化反应 C.铵根离子流向石墨电极 D.电子经石墨棒沿电解质溶液流向锌筒 √ 锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨棒作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，A、B错误；原电池中阳离子向正极移动，故铵根离子流向石墨电极，C正确；电子经导线由负极锌筒流向正极石墨棒，D错误。 3.镍镉可充电电池在现代生活中有着广泛的应用， 它的充、放电反应为Cd＋2NiO(OH)＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。镍镉电池示意图如图： (1)放电时，还原反应在______(填“a”或“b”)极进行，负极的电极反应式为_____________________________。 (2)放电时，正极反应式为_______________________________________。 K＋移向______极(填“a”或“b”)。 b Cd－2e－＋2OH－Cd(OH)2 2NiO(OH)＋2e－＋2H2O2Ni(OH)2＋2OH－ b 书写电极反应的三大注意事项 1.，；电极反应式中有气体生成时，要标注“↑”，但有固体生成时，不必标注“↓”。 2.两电极反应中得失电子数相等；书写正、负极反应式时一定注意电解质溶液若为碱性，不能出现H＋，若为酸性不能出现OH－。 3.原电池的电极反应式都是离子方程式，总反应式一般由正极和负极的电极反应式相加而成，书写时要遵循离子方程式的书写规则，只有易溶、易电离的电解质才用离子符号表示；如果电解质为弱电解质，相加后要把离子改写为相应的弱电解质。 题后总结 返回 任务二　电解池 返回 1.电解池 (1)定义：将____能转化为______能的装置。 (2)电解原理 新知构建 电 化学 2.电解在物质制备中的应用 (1)电解水制得氢气和氧气 化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑。 (2)电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气 化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 (3)电解制取金属 ①电解熔融的氧化铝制备铝 阴极反应式：___________________， 阳极反应式：___________________， 总反应式：______________________。 ②电解制备其他活泼金属 电解熔融的________、________、________可分别得到钠、镁、钙的单质和氯气。 Al3＋＋3e－Al 2O2－－4e－O2↑ 2Al2O34Al＋3O2↑ 氯化钠 氯化镁 氯化钙 电解池中闭合回路仅是由电子的定向移动形成的吗？在电解质溶液中，阴离子和阳离子如何移动？ 提示：电解池中闭合回路的外电路由电子的定向移动形成，在电解质溶液中，闭合回路是由离子的定向移动形成的，在电解池中，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。 交流研讨1 电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3，也可以电解熔融的MgO和AlCl3吗？ 提示：不可以，MgO熔点高，熔融需要的能量很高；AlCl3是共价化合物，熔融时不导电。 交流研讨2 下列说法正确的是 A.电解熔融氧化铝制取金属铝，氧化铝只被还原 B.电解熔融NaCl制取Na，在阴极得到Na C.电解水时，在相同条件下，阴极和阳极产生的气体体积之比为1∶2 D.电解食盐水也可以得到Na单质 学以致用 √ 电解熔融氧化铝时，Al2O3中Al元素化合价降低，O元素化合价升高，Al2O3既被氧化又被还原，A项错误；电解熔融NaCl时，Na＋在阴极得到电子，被还原为钠，B项正确；电解水时阳极上产生O2，阴极上产生H2，相同条件下，V(O2)∶V(H2)＝1∶2，C项错误；电解饱和食盐水的产物是NaOH溶液和H2、Cl2，不能得到Na单质，D项错误。 返回 随堂演练 返回 1.根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，用来满足不同的用电需要。常见的锌锰干电池的构造如图所示。下列说法正确的是 A.锌筒质量逐渐减小 B.该电池可以反复充放电 C.石墨棒作负极 D.电流从锌筒通过导线流向石墨棒 √ 题图的电池为锌锰干电池，锌筒作为电池的负极，其 电极反应式为Zn－2e－Zn2＋，石墨棒为电池的正 极，根据电池反应，锌筒作为电池负极逐渐被反应， 锌筒质量逐渐减小，A正确；该电池为一次电池，放 电后不能重复充电，B错误；石墨棒作正极，C错误；电池中锌失去的电子通过导线转移到石墨棒上，电流方向为石墨棒流向锌筒，D错误；故选A。 2.银锌纽扣电池的总反应式为Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag，下列说法不正确的是 A.锌作负极 B.正极发生还原反应 C.电池工作时，电流从Ag2O经导线流向Zn D.负极的电极反应式为Zn－2e－Zn2＋ √ Zn失电子发生氧化反应而作负极，A项正确；正 极上Ag2O得电子发生还原反应，B项正确；原电 池中电流从正极沿导线流向负极，该原电池中Zn 是负极、Ag2O是正极，所以放电时电流从Ag2O经导线流向Zn，C项正确；碱性条件下锌离子结合OH－生成Zn(OH)2，所以负极反应式为Zn＋2OH－－2e－Zn(OH)2，D项错误。 3.锌—空气电池可用作电动车的动力电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A.该装置将电能转变为化学能 B.石墨为正极，发生还原反应 C.电流经外电路由Zn流向石墨 D.氧气在石墨电极上发生氧化反应 √ 锌是活泼金属，作负极，石墨电极是正极，结合原电池工作原理分析解答。该装置是原电池，将化学能转变为电能，A错误；石墨为正极，氧气在该电极上得到电子，发生还原反应，B正确、D错误；电流经外电路由正极流向负极，即由石墨流向Zn，C错误。 4.目前，中国汽车行业已经发生翻天覆地的变化，电动汽车的发展异常耀眼。新能源汽车最重要的部件就是电池，现有一款铅酸电池，放电时的电池反应：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。据此判断下列叙述正确的是 A.放电时，电能转化为化学能 B.Pb是负极 C.PbO2得电子，被氧化 D.电池放电时，溶液酸性增强 √ 放电时为原电池，将化学能转化为电能，A错误；放电时为原电池，Pb发生失电子的氧化反应、作负极，B正确；放电时为原电池，PbO2得电子，被还原，C错误；电池放电时总反应为PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，消耗硫酸，溶液酸性减弱，D错误。 5.(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向可知，氧气从______(填“a”或“b”)口通入，X极为电池的______(填“正”或“负”)极。 b 负 氢氧燃料电池中，电子从负极向正极移动，X是负极，Y是正极，氧气应通入正极。 (2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质， 两极上发生的电极反应分别为 A极：2H2＋2O2－－4e－2H2O B极：O2＋4e－2O2－ 则A极是电池的______极；电子从该极_______(填“流入”或“流出”)。 负 流出 根据电极反应可知，A极发生氧化反应，应该是电池的负极，电子从该极流出。 返回 课时测评 返回 题点1　一次电池和二次电池 1.下列说法不正确的是 A.二次电池不能无限制地反复充、放电 B.燃料电池是一种高效且对环境友好的新型电池 C.化学电源的反应原理是能发生氧化还原反应 D.铅蓄电池和锌锰干电池都是二次电池 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 二次电池是有一定寿命的，不能无限制地反复充、放电，A项正确；燃料电池的能量转化率较高，反应产物不污染环境，故其是一种高效且对环境友好的新型电池，B项正确；化学电源的反应原理是能发生氧化还原反应，其中还原剂在负极上发生氧化反应，氧化剂在正极上发生还原反应，C项正确；铅蓄电池是二次电池，锌锰干电池是一次电池，D项错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2.18世纪末，伏打电池的发明开创了电池发展新纪元。如图所示的电池工作时，下列说法正确的是 A.将电能转化为化学能 B.电子由银电极流向锌电极 C.正极反应：Zn2＋＋2e－Zn D.电池总反应：Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 原电池是将化学能转化为电能的装置，A项错误； 锌比银活泼，则锌电极失去电子，银电极得到电 子，即电子由锌电极通过导线流向银电极，B项 错误；锌作负极，失去电子，电极反应式为Zn－2e－Zn2＋，银作正极，H＋在银电极上得到电子，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑，电池总反应为Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑，C项错误，D项正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3.铅蓄电池是一种典型的可充电电池，其放电时的电池总反应为Pb＋PbO2＋4H＋＋2S2PbSO4＋2H2O，则下列说法不正确的是 A.电池工作时，负极反应式：Pb－2e－Pb2＋ B.铅蓄电池是二次电池，放电时是化学能转化为电能 C.电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板 D.电池工作时，溶液中H＋移向PbO2板 √ 负极反应为Pb－2e－＋SPbSO4，故A错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4.(2024·徐州金科大联考)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。碱性锌锰电池与锌锰干电池在反应过程中，锌均会被逐渐消耗，不可重复使用。以氢氧化钾溶液为电解质溶液的碱性锌锰电池，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)Zn(OH)2(s)＋2MnO(OH)(s)。下列说法正确的是 A.电池工作时，锌电极附近的溶液碱性增强 B.电池工作时，外电路中每通过1 mol电子，消耗65 g Zn C.电池正极的电极反应式为MnO2＋H2O＋e－MnO(OH)＋OH－ D.碱性锌锰电池为二次电池 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 锌锰电池工作过程中，Zn被逐渐消耗，说明Zn为负极失电子结合氢氧根离子生成Zn(OH)2，MnO2为正极得电子生成MnO(OH)。电池工作时，Zn电极为负极，负极上Zn失电子结合氢氧根离子生成Zn(OH)2，因此锌电极附近的溶液碱性减弱，A错误；负极上电极反应为Zn－2e－＋2OH－Zn(OH)2，外电路中每通过1 mol电子，消耗Zn 0.5 mol，质量为32.5 g，B错误；电池正极上MnO2得电子结合水生成MnO(OH)和氢氧根离子，电极反应为MnO2＋H2O＋e－MnO(OH)＋OH－，C正确；碱性锌锰电池在反应过程中，Zn被逐渐消耗，不可重复使用，因此其不是二次电池，D错误；故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 题点2　燃料电池 5.氢氧燃料电池是一种常见化学电源，其工作示意图 如图。下列说法正确的是 A.通H2的一极是正极，发生氧化反应 B.电子由a电极经导线流向b电极，然后经溶液回流到 a电极完成整个电路的闭合 C.b电极上发生还原反应，电极反应式为 O2＋4H＋＋4e－2H2O D.电解质H2SO4溶液的作用是传导电子 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氢氧燃料电池通入燃料氢气的电极a为负极，发生失 电子的氧化反应，通入氧化剂氧气的电极b为正极， 发生得电子的还原反应，电极反应式：O2＋4H＋＋ 4e－2H2O。根据分析，通入燃料氢气的电极为负 极，发生失电子的氧化反应，A错误；根据分析，a 电极为负极，电子由负极a电极经导线流向b电极，但电子无法在电解质溶液中移动，B、D错误；根据分析，b电极为正极，发生得电子的还原反应，电极反应式：O2＋4H＋＋4e－2H2O，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 题点3　电解在物质制备中的应用 6.(2024·镇江实验高级中学调研)NaCl是从海水中提取出来的一种重要物质，除食用外，它还是一种工业原料，下列以NaCl为原料，最终可以生产的物质是 ①烧碱　②纯碱　③金属钠　④氯气 A.①②③④ B.③④ C.①②③ D.①②④ √ 电解饱和食盐水生成氢氧化钠和氢气、氯气，可制得氢氧化钠，故①④正确；工业制纯碱的原理为NH3＋NaCl＋CO2＋H2ONaHCO2↓＋NH4Cl，故②正确；电解熔融的氯化钠生成钠，故③正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7.(2024·连云港新海高级中学期中)下列关于四种电池的叙述正确的是 A.电池Ⅰ：外电路中电子由Cu极通过导线流向Zn极 B.电池Ⅱ：锌筒作负极，被还原 C.电池Ⅲ：充电时，电能转化为化学能 D.电池Ⅳ：电极b发生的电极反应式为 O2＋4e－＋2H2O4OH－ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 电池Ⅰ中Zn极为负极，Cu极为正极，外电路中电子由Zn极通过导线流向Cu极，A错误；电池Ⅱ中锌筒作负极，发生失电子的氧化反应，被氧化，B错误；电池Ⅲ为铅蓄电池，属于二次电池，电池充电时，为电解池，电能转化为化学能，C正确；电池Ⅳ为氢氧燃料电池，该电池电解质溶液显酸性，通入氧气的电极b为正极，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O，D错误；故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8.一种直接铁燃料电池(电池反应：3Fe＋2O2 Fe3O4)的装置如图所示，下列说法正确的是 A.Fe极作正极 B.KOH溶液为电池的电解质溶液 C.电子由多孔碳极沿导线流向Fe极 D.5.6 g Fe参与反应时，导线中流过1.204×1023个电子 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 直接铁燃料电池中铁失去电子，发生氧化反应， 作负极，A错误；KOH溶液为电解质溶液，B正 确；电子由负极(Fe极)沿导线流向正极(多孔碳 极)，C错误；根据电池反应：3Fe＋2O2Fe3O4 可知，3 mol铁参与反应时转移8 mol e－，故5.6 g Fe参与反应时，导线中流过约1.605×1023个电子，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 9.(18分)(1)Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。 ①该电池的负极材料是___________。电池工作时，电子流向_______(填“正极”或“负极”)。 Zn(或锌) 正极 Zn-MnO2干电池，Zn失电子作负极，电子由负极经外电路流向正极。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ②若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速其电极的腐蚀，其主要原因是_____________________________________________。 欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的______(填字母)。 A.NaOH B.Zn C.Fe D.NH3·H2O 锌与还原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 B 锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2＋置换为单质而除去。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (2)目前已经使用的乙醇(CH3CH2OH)燃料电池X极电极反应为O2＋2H2O＋4e－4OH－，则 ①X是_______(填“正极”或“负极”)，发生_______(填“氧化”或“还原”)反应。 正极 还原 X极是O2得电子，是正极，发生还原反应。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ②若将电解质换成酸性介质，则正极反应为________________________， 通入乙醇的一极是______(填“正”或“负”)极。 ③标准状况下，有44.8 L O2完全反应，则电路中转移______mol 电子。 O2＋4H＋＋4e－2H2O 负 8 在标准状况下，有44.8 L(2 mol)O2完全反应，1 mol O2参与反应转移 4 mol 电子，则电路中转移电子为8 mol。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10.(18分)(1)科研人员设想用如图甲所示装置生产硫酸。 ①该方法生产硫酸的总反应方程式为______________________________， b是_____极，b电极反应式为______________________，生产过程中H＋向_____(填“a”或“b”)电极区域移动。 2SO2＋O2＋2H2O2H2SO4 正 O2＋4e－＋4H＋2H2O b 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 根据装置图甲可知a电极通入SO2，SO2发生失去电子 的氧化反应，a电极作负极，O2从正极通入，b电极 是正极，O2在酸性条件下得电子生成水，电极反应 式为O2＋4e－＋4H＋2H2O，因此上述生产硫酸 的总反应方程式为2SO2＋O2＋2H2O2H2SO4，原 电池中阳离子向正极移动，则生产过程中H＋向b电极 区域移动。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ②该小组同学反思原电池的原理，其中观点正确的是 _______(填字母)。 A.原电池反应的过程中可能没有电子发生转移 B.原电池装置一定需要两个活泼性不同的金属电极 C.电极一定不能参加反应 D.氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 原电池反应的过程中一定有电子发生转移，A项错误； 原电池装置不一定需要两个活泼性不同的金属电极， 例如燃料电池等，B项错误；原电池中电极可以参加 反应，例如铜、锌、稀硫酸组成的原电池中锌电极参 加反应，C项错误；原电池中氧化反应和还原反应可 以拆开在两极发生，D项正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (2)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的原电池如图乙所示，质子交换膜(只允许H＋通过)左右两侧的溶液均为1 L 2 mol·L－1 H2SO4溶液。电池总反应为2CH3OH＋3O2 2CO2＋4H2O，电极c为________(填“正极”或“负极”)，电极c的反应式为____________________________________。当电池中有1 mol e－发生转移时，左右两侧溶液的质量之差为______g (假设反应物耗尽，忽略气体的溶解)。 负极 CH3OH－6e－＋H2OCO2＋6H＋ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 根据装置图乙可知电子从电极c流出，则电极c 是负极，电池总反应为2CH3OH＋3O22CO2 ＋4H2O，所以CH3OH在负极发生失去电子的氧 化反应转化为CO2，则电极c的反应式为CH3OH －6e－＋H2OCO2＋6H＋；当转移1 mol电子时，左侧质量减轻×12 g＝2 g，还有1 mol H＋通过质子交换膜进入右侧，质量减少1 g，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，右侧质量增加32 g×＝8 g，加上转移过来的1 g H＋，因此左右两侧溶液的质量之差为8 g＋1 g＋2 g＋1 g＝12 g。 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 谢 谢 观 看 第2课时　化学电源 返回 $