6.1.2 (2)化学能与电能——化学电源 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

6.1.2 化学能与电能——化学电源 负极 正极 失e-,沿导线传递 电解质溶液 阴离子 阳离子 氧化反应 还原剂-ne- = 氧化产物 还原反应 氧化剂+ne- = 还原产物 电流 电极反应式 原电池的工作原理 ② 电子流向 ① 电极材料 ③ 反应类型 ④ 离子流向 ⑤ 电极现象 较活泼金属 较不活泼金属、非金属导体(石墨) 负极 正极 电子流出、失电子 电子流入、得电子 氧化反应 还原反应 阳离子移向 阴离子移向 溶解、质量减小 电极增重或有气体产生 原电池电极类型的判断方法 新能源汽车最重要的配件是什么？ 特斯拉电池组 比亚迪磷酸铁锂刀片电池 生活中电池无处不在 满足生产、生活、科学研究等各方面的需要， 极大地方便了我们的生活，也有力地促进了科学的发展 利用原电池原理，科学家设计出了许许多多形状各异、用途不同的实用电池 一次电池 1. 定义 电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，这种电池属于一次电池，又叫干电池 随着电池的使用，电池电压逐渐降低，最后失效 如锌锰干电池、碱性锌锰干电池、锌银电池（钮扣电池）等 一次电池 2. 锌锰干电池 锌锰干电池是使用最早的干电池 (1) 结构 锌筒作负极，石墨棒作正极，中间填充MnO2和NH4Cl糊，其中氯化铵为电解质溶液 电子由锌筒（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原 (2) 工作原理 负极(锌筒)： Zn－2e－ == Zn2＋ (3) 锌锰电池的缺点 锌锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质会泄露出来，使电器腐蚀 一次电池 3. 碱性锌锰干电池 (1) 结构 锌粉取代锌筒，KOH取代NH4Cl 为了延长电池寿命和提高其性能，人们将在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池，电池内的电解质NH4Cl糊换成湿的KOH，制成了碱性锌锰电池 (2) 工作原理 负极： Zn + 4OH– – 2e– =[Zn(OH)4]2- (3) 特点 反应物接触面积增大，反应速率加快， 电池内阻减少，电流大、电压高、寿命长 Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 2MnO2 + 2H2O +2e– = 2MnOOH + 2OH– 一次电池 4. 纽扣电池 (1) 结构 Zn + Ag2O + H2O = 2Ag + Zn(OH)2 (2) 工作原理 锌外壳作负极，正极为Ag2O，KOH为电解质溶液 负极：Zn+ 2OH- -2e- =Zn(OH)2 正极：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag + 2OH- (3) 应用 电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的 二次电池 1. 定义 有些电池放电时所进行的氧化还原反应， 在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态， 从而实现放电与充电的循环。 这种充电电池属于二次电池，也叫蓄电池 2. 特点 放电时： 化学能 → 电能 充电时： 电能 → 化学能 常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅酸蓄电池 二次电池 3. 铅酸蓄电池 H2SO4 Pb(铅) PbO2 (1) 结构 (2) 工作原理 负极材料是海绵状的金属Pb， 正极材料上涂有棕褐色的PbO2， 两极浸在30%H2SO4溶液中。 Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) 2PbSO4 (s) + 2H2O(l) 放电 充电 负极: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 正极: PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O 氧化反应 还原反应 二次电池 (3) 特点 电池工作一段时间后，正负极质量均_________，电解质溶液的pH_________，溶液酸性_________ 电压稳定、使用方便，安全可靠，可反复使用，常用于汽车电瓶 寿命较短，质量、体积大，不方便携带 增加 增大 减弱 3. 铅酸蓄电池 二次电池 锂作为电池的负极 锂是最轻的金属，也是活泼性极强的金属，是制造电池的理想物质。锂是新一代可充电的绿色电池。 结构特点 非水溶液做电解质 高能电池,工作效率高,电压高,贮存时间长等 用途: 笔记本电脑、手机、数码照相机、摄像机、心脏起搏器等 4. 锂电池 【课本】P41 6. 下列说法正确的是（ ） A. 图1所示装置能将化学能转化为电能 B. 图2所示反应为吸热反应 C. 锌锰干电池中，锌筒作正极 D. 蓄电池充电时也发生了氧化还原反应 课堂练习 D 图1 课堂练习 导学案】P54 例5 银锌电池放电过程可表示为 ，此电池放电时，下列有关 说法正确的是( ) 。 D A.电能转化为化学能 B.电解质溶液是稀硫酸 C.电子通过外电路从正极流向负极 D. 作负极被氧化 导学案】P54 例6 铅酸蓄电池中总反应的离子方程式为 。电池的简易装置如图所示，已知放电 时灵敏电流计指针向右偏转。下列说法错误的是( ) 。 C A.电池中 电极为负极，发生氧化反应 B.放电时，溶液中的向 电极移动 C.放电时，电极的质量减小， 电极的质量增大 D.若将、电极材料分别替换为和 ， 则灵敏电流计指针向左偏转 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 16 电池里含有汞、铅、镉等多种重金属元素， 随意丢弃废旧电池，对环境会造成严重的污染。 资料显示，在地表面，被一节废电池腐蚀后， 能使1平方米的土壤永久失去利用价值； 一粒纽扣电池可使600吨水受到污染， 相当于一个人一生的饮水量。 电池中的汞 能造成水俣病,佝偻病等 电池中的铅:能引起人体神经紊乱,肾炎 电池中的镉:能造成肾损伤,骨质疏松,软骨病。 有什么电池几乎是零污染的？ 【资料】2022年2月4日至2月20日北京冬奥会期间，共投入使用了816辆氢燃料电池汽车，开展了大规模的示范运营。北京市坚持“宜电则电、宜氢则氢”，乘用电用车、商用车用氢这样一个基本原则，大力推动氢燃料电池汽车产业的发展，由北京市牵头的京津冀氢燃料电池汽车示范城市群，已经纳入国家首批示范城市群 燃料电池 1. 定义 燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置 2. 优点 ①清洁、安全、高效 ②与火力发电相比燃料利用率高、能量转化率高，燃料电池的能量转化率可以达到80%以上 3. 结构 燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于 反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供， 这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用，其电极材料不参与反应，只起导电作用 燃料电池 4. 应用 该类型的燃料电池曾在1967年首次被用作阿波罗宇宙飞船的电源。 燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进， 到20世纪60年代才开始进入实用阶段 燃料电池的供电量易于调节，能适应用电器负载的变化， 而且不需要很长的充电时间， 在航天、军事和交通等领城有广阔的应用前景 燃料电池 5. 氢氧燃料电池 (1) 电池总反应 2H2 + O2 ＝ 2H2O (2) 电池结构 ①两极材料： 惰性材料（一般为Pt电极或石墨）， 只导电，不参与反应 ②电解质： 可以是酸性或碱性电解质溶液，或固体电解质、熔融盐、或新型的导离子介质 ③反应物： 反应物不储存在电池内部，需要外部提供 【思考】燃料电池中，燃料一定在哪一极？氧化剂在哪一极？ 燃料电池 (3) 电极反应式 燃料被氧化，失电子，在负极 ①以酸性溶液（如H2SO4）作为电解质 负极：2H2 - 4e- ＝ 4H+ 正极：O2 + 4e- + 4H+ ＝2H2O ②以碱性溶液（如KOH）作为电解质 负极：2H2 + 4OH- - 4e- ＝ 4H2O 正极： O2 + 4e- + 2H2O ＝ 4OH- 总反应 2H2 + O2 ＝ 2H2O 氧化剂得电子，在正极 5. 氢氧燃料电池 燃料电池 6. 甲烷燃料电池 总反应： 以H2SO4作为电解质 以KOH作为电解质 CH4 + 2O2 ＝ CO2 + 2H2O CH4 + 2O2 + 2OH-＝ CO32- + 3H2O 负极： CH4 - 8e- + 2H2O ＝ 8H+ + CO2 CH4 - 8e- + 10OH- ＝ 7H2O + CO32- 正极： 2O2 + 8e- + 8H+ ＝4H2O 2O2 + 8e- + 4H2O ＝ 8OH- 总反应： 2CO+ O2 ＝ CO2 2CO+ O2 + 4OH-＝2 CO32- + 2H2O 7. CO燃料电池 负极： 2CO - 4e- + 2H2O ＝ 4H+ +2CO2 2CO - 4e-+ 8OH- ＝ 4H2O + 2CO32- 正极： O2 + 4e- + 4H+ ＝2H2O O2 + 4e- + 2H2O ＝ 4OH- 课堂练习 导学案】P54 随堂检测 4.燃料电池是燃料（如、、 等）与氧气（或空气）反应将化学能转变为电能 的装置，电解质溶液是强碱溶液。下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是( ) 。 A.负极反应： B.负极反应： C.随着放电的进行，溶液的 不变 D.放电时溶液中的阴离子向负极移动 D 课堂练习 1．下列有关锌锰干电池的说法中正确的是(　　) A．锌外壳是负极材料，石墨棒是正极材料 B．在外电路中电子从石墨棒流向锌外壳 C．在外电路中电流从锌外壳流向石墨棒 D．在电池内部阳离子从石墨棒向锌外壳移动 A 课堂练习 2.下列电池工作时，O2在正极得电子的是( ) A B C D         锌锰电池 铅酸蓄电池 氢氧燃料电池 镍镉电池 C 课堂练习 3．下列关于化学电源的说法正确的是(　　) A．干电池放电之后还能再充电 B．充电电池在放电和充电时都将化学能转化为电能 C．充电电池可以无限制地反复放电、充电 D．氢氧燃料电池是一种环境友好型电池 D 课堂练习 4、汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时的电池反应如下：PbO2+Pb+2H2SO4 ═ 2PbSO4 + 2H2O，根据此反应判断下列叙述中正确的是（　　） A．PbO2是电池的负极 B．负极的电极反应式为：Pb+SO42--2e- ═ PbSO4 C．PbO2得电子，被氧化 D．电池放电时，溶液酸性增强 B 课堂练习 5、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 总反应未消耗KOH，但是耗水，所以c增大 $