6.1.3 化学电源-课件-2025-2026学年下学期高一化学必修二同步课件(新教材人教版必修1)

该高中化学课件聚焦化学电源，系统涵盖一次电池、二次电池、燃料电池的分类、工作原理及能量转化本质，通过“电池200年进化史”情境导入，衔接原电池知识，搭建从基础原理到实际应用的学习支架。 其亮点在于通过分类对比（如铅蓄电池与锂离子电池）和电极反应式模型建构培养科学思维，结合柠檬电池小组实验提升科学探究能力，融入环保与可持续发展教育渗透科学态度与责任。学生能提升证据推理和实践能力，教师可获得结构化教学资源与检测工具。

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 第3课时 化学电源 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 了解化学电源的分类（一次电池、二次电池、燃料电池），能区分常见化学电源的类型，掌握各类化学电源的核心工作原理。 能书写常见化学电源（如干电池、铅蓄电池）的简单电极反应式和总反应方程式，理解化学电源中化学能向电能转化的本质。 认识化学电源在生产生活、科技领域的应用，了解化学电源的优点与局限性，树立合理使用能源、关注环保和能源可持续发展的意识。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 能结合实例认识常见化学电源的类型和工作原理，进一步理解原电池的本质，建立化学能与电能转化的系统认知。 能分析常见化学电源的电极反应与能量转化过程，提升证据推理和模型认知能力，体会化学在能源领域的应用价值。 关注化学电源的发展与环境影响，认识合理开发和使用化学电源对社会可持续发展的重要意义，培养科学态度与社会责任。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 电池 将化学能转换成电能的装置 将太阳能转换成电能的装置 将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置 化学电池 太阳能电池 原子能电池 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节一：认识化学电源 一次电池 二次电池 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节一：认识化学电源 燃料电池 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节一：认识化学电源 小鹏 P7 锂电池组 宝马 氢燃料电池组 你能将下列电池进行简单的分类吗？ 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节一：认识化学电源 ①比能量 ［单位：(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 [单位：（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电池的可储存时间的长短 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，其质量好。 判断电池的优劣标准主要是什么？ 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节一：认识化学电源 化学电池的优点 (1)化学电池的能量转换效率较高，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及电池组。 (3)使用方便，易于维护，可在各种环境下工作。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节二：认识一次电池 1、电池材料 普通锌锰电池 正极：MnO2和C 负极：Zn 2、工作原理 负极： 正极： 总反应： 3、特点 缺点： 放电量小，放电过程中易气涨或漏液 Zn–2e- =Zn2+ 2MnO2+ 2NH4+ +2e- =2MnOOH+2NH3 Zn+2MnO2+2NH4Cl=2MnOOH+ZnCl2+2NH3 锌筒 石墨棒 MnO2和C 普通锌锰干电池的结构 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节二：认识一次电池 ②碱性锌锰干电池 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节二：认识一次电池 碱性锌锰电池 1、电池材料 正极：MnO2 负极：Zn 2、工作原理 负极： Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2 正极： 2MnO2 + 2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 电解质：KOH 总反应： Zn + 2MnO2 + 2H2O =2MnOOH＋Zn(OH)2 金属外壳 离子型 导电隔膜 Zn粉和 KOH混合物 铜针 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节二：认识一次电池 碱性锌锰电池 3、特点 缺点： 多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电（电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液） 金属外壳 离子型 导电隔膜 Zn粉和 KOH混合物 铜针 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节二：认识一次电池 银-锌电池 1、电池材料 正极：Ag2O 负极：Zn 2、工作原理 负极： Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2 正极： Ag2O +H2O +2e- =2Ag +2OH- 电解质：KOH 总反应： Ag2O + Zn +H2O =Zn(OH)2 + 2Ag 3、特点 缺点： 电压稳定，连续使用性能好，低污染。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节三：认识二次电池 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 这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池或蓄电池。 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。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节三：认识二次电池 铅蓄电池 放 电 总反应 负极   正极   Pb + PbO2 + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O Pb +2-﹣2e- === PbSO4 PbO2 + 4H+ + 2- + 2e- == PbSO4 + 2H2O 化学能 电能 充电 放电 Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 充电 放电 注意：不是可逆反应 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节三：认识二次电池 镍氢电池 储氢合金为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解质，寿命比铅蓄电池长。 放 电 总反应 负极   正极   H2 + NiO(OH)=== 2Ni(OH)2 H2 + NiO(OH) 2Ni(OH)2 放电 充电 H2 + 2OH--2e-=== 2H2O 2NiO(OH)+ 2H2O +2e-=== 2Ni(OH)2 + 2OH- 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节三：认识二次电池 放 电 总反应 负极   正极   属于可充电绿色电池，锂电池以金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯（SOCl2）中组成。 8Li + 3SOCl2 = 6Li ++ Li2SO3 + 2S 注意：此电池的电解液不能是某种物质的水溶液，因为锂和水反应。 8Li – 8e– = 8Li+ 3SOCl2 + 8e– = SO32– + 2S + 6Cl– 锂电池 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节三：认识二次电池 锂离子电池 正极材料多采用磷酸铁锂（LiFePO4，也称磷酸亚铁锂）或钴酸锂（LiCoO2）等，一般是具有可供锂离子嵌入或脱嵌（即可逆嵌脱）结构的化合物。 负极材料大多数是碳素材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。 电解质溶液是锂离子的载体，是将锂盐溶解在一定的非水、非质子性的有机溶剂中制成的，其作用是在电池内部正、负极之间形成良好的离子导电通道。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节三：认识二次电池 锂离子电池 采用不同的储锂化合物为正负极材料构成电池。当电池循环工作时，锂离子(Li＋)在正负极材料间交换。 放电时 充电时 蜂巢A(负极) 蜂巢B(正极) 将锂离子电池的工作原理与蜜蜂在蜂巢间的迁移进行类比 LixC6＋Li1-xCoO 6C＋LiCoO2 放电 充电 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节三：认识二次电池 Li1-xCoO2 + LixC6 LiCoO2 + 6C 放电 充电 放 电 总反应 负极   正极   锂离子电池 Li1-xCoO2 + LixC6 === LiCoO2 + 6C LiC6﹣xe- === 6C + xLi+ Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- === LiCoO2 以钴酸锂—石墨锂电池为例： 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节三：认识二次电池 锂离子电池 锂离子电池工作原理示意图 优点：能量密度大，没有记忆效应。循环性能优越、可快速充放电。使用寿命长。不含有毒有害物质，被称为绿色电池。 缺点：价格较昂贵。 用途：广泛用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节四：认识燃料电池 反应物不是储存在电池内部，而是外部提供，供电量易于调节。 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 具有清洁、安全、高效等特点。 燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节四：认识燃料电池 燃料 氧气 介质 有可传导的离子 酸性介质 可传导H＋ 碱性介质 可传导OH− 固体氧化物 可传导O2− 熔融碳酸盐 可传导CO32− 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节四：认识燃料电池 氢氧燃料电池 H2SO4(aq) H2 O2 负极：2H2 - 4e- = 4H+ 正极：O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O 总反应：2H2 + O2 = 2H2O 酸性: 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节四：认识燃料电池 氢氧燃料电池 NaOH(aq) H2 O2 — + 碱性: 负极：2H2 - 4e- +4OH-= 4H2O 正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 总反应：2H2 + O2 = 2H2O 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节四：认识燃料电池 负极 正极 氢氧燃料电池 固体电解质 正极: O2 + 4e- = 2O2- 负极: 2H2 - 4e- + 2O2- = 2H2O 总：2H2 + O2 = 2H2O 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节四：认识燃料电池 氢氧燃料电池 熔融碳酸盐: 总: 2H2＋O2＝2H2O 正极: O2 + 4e- + 2CO2 = 2CO32- 负极: 2H2 - 4e- + 2CO32- = 2CO2 +2H2O 负极 正极 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节四：认识燃料电池 O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- O2 + 4e- + 2CO2 == 2CO32- O2 + 4e- == 2O2- 总反应 正极反应 负极 燃料的燃烧反应 还原剂失电子反应 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节四：认识燃料电池 电解质 电极反应式 酸性电解质 (可传导H＋) 负极 正极 碱性电解质 (可传导OH−) 负极 正极 基本原理：CH4 ＋ 2O2 → CO2 ＋ 2H2O 碱性介质：C→CO32−，其他介质：C→CO2 CH4−8e−＋2H2O＝CO2＋8H＋ O2＋4e−＋4H＋＝2H2O CH4−8e−＋10OH−＝CO32−＋7H2O O2＋4e−＋2H2O＝4OH− H2SO4 O2 CH4 H2O KOH 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节四：认识燃料电池 8e− 基本原理：CH4 ＋ 2O2 → CO2 ＋ 2H2O 碱性介质：C→CO32−，其他介质：C→CO2 电解质 电极反应式 固体氧化物 (可传导O2−) 负极 正极 熔融碳酸盐 (可传导CO32−) 负极 正极 CH4−8e−＋2H2O＝CO2＋8H＋ O2＋4e−＋4H＋＝2H2O CH4−8e−＋10OH−＝CO32−＋7H2O O2＋4e−＋2H2O＝4OH− 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节四：认识燃料电池 燃料电池的书写 ②再写正极反应： O2＋2H2O＋4e-＝4OH- 酸性 ①先写总反应：燃料在氧气中的燃烧 若有CO2生成，且电解质为强碱时， 考虑CO2+2OH- =CO32- +H2O O2＋4H+＋4e-＝ 2H2O 碱性 ③最后写负极反应：总反应减去正极反应 ④碱性溶液反应物、生成物中均无H+ 酸性溶液反应物、生成物中均无OH- O2＋4e-＝ 2O2- O2＋4e-＋2CO2＝ 2CO32- 固体电解质 熔融碳酸盐 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节五：实践化学电源 【问题】近年来野外生存的真人秀节目在各大卫视频繁播放。某节目中野外生存达人用一个柠檬、一排铜钉和一排锌钉制作的水果电池用于野外生火。你是否也可以制作一个这样的“超级柠檬电池”呢？请根据原电池的构成要素完成探究（小组实验）： 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节五：实践化学电源 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节五：实践化学电源 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 环节五：实践化学电源 【思考与讨论】通过该探究，你得到了哪些启示？（提示：可从水果的作用，电极材料的注意事项，不同材料做电极的效果等进行汇报） 不同的水果具有不同的酸度和含水量，因此它们可以产生不同的电能。柠檬通常被认为是最有效的水果电池，因为其具有较高的酸度和水含量 两种金属材料活动性相差越大,电能越高 研究发现，将多个水果电池串联使用可以增加电能的产生。这意味着通过将多个水果电池连接起来，可以增加电压和电流的输出 研究发现，水果电池的效率受到电池组件的选择和环境条件的影响。例如， 使用更大的电极表面和更多的电池组件可以增加电能输。而环境温度和湿度也会对水果电池的效率产生影响 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 e- 负极 正极 电解质溶液 e－ e－ e－ I I I 原电池的工作原理 阴离子 阳离子 离子导体 电子导体 Zn－2e－＝Zn2+ 氧化反应 2H++2e－＝H2↑ 还原反应 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 化学电源 一次电池 二次电池 燃料电池 如氢氧燃料电池等 铅蓄电池 锂离子电池 镍氢蓄电池 碱性锌锰电池 普通锌锰干电池 银锌纽扣电池 （干电池最常见） （可充电电池、蓄电池） 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 1.下列有关电池的说法中，不正确的是（ ） A．燃料电池是一种高效且对环境友好的新型电池，燃料储存在电池内部 B．铅蓄电池是可充电电池，电极的正极材料为PbO2 C．手机上用的锂离子电池收于二次电池 D．锌铜原电池在工作时，电子沿外电路从锌电极流向铜电极 A 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 2.关于化学电源：①银锌纽扣电池；②氢氧燃料电池；③锌锰干电池；④铅蓄电池；⑤锂电池，有关说法正确的是（ ） A．②和③都属于绿色电池 B．①和④都属于二次电池 C．①和③都属于一次电池 D．⑤的电解液可为水溶液 C 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 3.下列有关说法不正确的是（ ） A.某燃料电池用熔融碳酸盐作电解质，两极分别通入CO和O2，则通入CO的一极为负极，电极反应式为 B.在化学反应中，所有自发的放热反应均可设计成原电池 C.根据自发氧化还原反应 设计原电池，可在常温下用铜和铁作电极，使用浓硝酸作电解质溶液 D.纽扣电池用KOH作电解质溶液，已知电池的总反应式为： ，则正极的电极反应式为： B 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 4.已知铅蓄电池放电过程可以表示为PbO2+2H2SO4+Pb=2PbSO4+2H2O下列关于铅蓄电池的说法正确的是（ ） A．Pb为正极，PbO2为负极 B．正极电极反应式为PbO2+ SO42-+2H+=PbSO4+H2O C．硫酸溶液中，H+移向负极 D．放电一段时间后，SO42-浓度减小 D 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 5.肼（N2H4）空气燃料电池是一种新型环保型燃料电池，如下图所示，电池可以用固体氧化物作电解质，生成物为无毒无害的物质。下列有关该电池的说法正确的是（ ） A.电子流向：b电极→电解质→a电极 B.a电极为正极，电极反应式为 C.当a电极上消耗0.5 mol时，b电极上被氧化的O2在标准状况下的体积为11.2 L D.反应消耗的N2H4和O2的物质的量之比为1:1 D 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 6.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。请回答下列问题： (1)高铁电池的负极材料是____，放电时负极的电极反应式为____________________________。 (2)放电时，正极发生______(填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为____________________________________。放电时，____(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。 解析　放电时，电池的负极上发生氧化反应，负极的电极反应式为Zn＋2OH-－2e-=Zn(OH)2，正极上发生还原反应，正极的电极反应式为 ＋3e-＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，则正极附近生成了OH-，溶液的碱性增强。 Zn Zn＋2OH－－2e－ ===Zn(OH)2 还原 正 感谢您的观看 Thank you Lavf58.43.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.11 FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－ FeO $