6.1.3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

人教版（必修第二册） 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 第六章 化学反应与能量 第3课时 化学电源 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 课堂导入 你知道电池的发展史吗? 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 一、化学电源 生活中电池无处不在，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。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 小鹏 P7 锂电池组 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 一、化学电源 化学电源 一次电池 二次电池 燃料电池 干电池 锌锰酸性（碱性）干电池 蓄电池 铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池 燃料电池 氢氧燃料电池 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 1 一次电池 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 一、一次电池 一次电池：电池放电后不能再次使用。(即内部的氧化还原反应无法逆向进行) 特点：只能一次使用，不能充电 常见一次电池：锌锰干电池、银锌电池等。 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 一、一次电池 一次电池：电池放电后不能再充电使用。(即内部的氧化还原反应无法逆向进行) 负极：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应 正极： 2MnO2+ 2NH4+ +2e- =2MnOOH+2NH3 还原反应 总反应：Zn+2MnO2+2NH4Cl=2MnOOH+ZnCl2+2NH3+H2O 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 优点：结构简单、价格低廉。 一、一次电池 缺点：放电时间短，电压下降快，容易漏液。 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 一、一次电池 ①酸性锌锰干电池 （负极） （正极） 锌筒 石墨棒 MnO2和C NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 Zn－2e－=Zn2＋ 2MnO2＋2NH＋2e－=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O Zn＋2MnO2＋2NH4Cl=ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺点：放电后电压不稳定、锌筒会逐渐变薄漏液 负极： 正极： 总反应： 1、电池材料 正极：MnO2和C 负极：Zn 2、电极反应 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 一、一次电池 1、电池材料 正极：MnO2 负极：Zn 2、电极反应 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 ②碱性锌锰干电池 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 2 二次电池 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 二、二次电池 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,从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为电能）的循环。 常见二次电池（充电电池）：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 特点： 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 二、二次电池 铅酸蓄电池 1、电池材料 正极：PbO2 负极：Pb 2、电极反应 Pb +2-﹣2e- === PbSO4 PbO2 + 4H+ + 2- + 2e- == PbSO4 + 2H2O 电解质：H2SO4 负极： 正极： 总反应： Pb + PbO2 + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O 优点：电流稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉 缺点：单位质量输出的电能少，废弃电池污染环境 1、判断正误， (1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细(　　) (2)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能(　　) (3)充电电池可以无限制地反复充电、放电(　　) (4)氢氧燃料电池比氢气直接燃烧发电能量利用率高(　　) 2、下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是(　　) A．碱性锌锰电池　　　　B．手机用锂电池 C．汽车用铅蓄电池 D．玩具用镍氢电池 × × × √ A 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 牛刀小试 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 牛刀小试 3、铅蓄电池在放电过程中当消耗0.2 mol H2SO4时，电路中有____mol e−转移，此过程中负极板_______(“增加”、“减小”或“不变”)_____ g。 0.2 增加 9.6 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 二、二次电池 1、电池材料 正极：石墨 负极：金属锂 2、电极反应 8Li – 8e– = 8Li+ 3SOCl2 + 8e– = SO32– + 2S + 6Cl– 电解质：由LiAlCl4溶解在 SOCl2中组成 负极： 正极： 总反应： 8Li + 3SOCl2 = 6Li ++ Li2SO3 + 2S 注意：此电池的电解液不能是水溶液，因为锂会和水反应 锂电池 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 二、二次电池 1、电池材料 锂离子电池 正极:多采用磷酸铁锂（LiFePO4）或钴酸锂（LiCoO2），具有可供锂离子嵌入或脱嵌结构的化合物。 负极:大多数是碳素材料，如碳纤维、石墨等。 电解质溶液：锂导电有机电解液 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 二、二次电池 以钴酸锂—石墨锂电池为例： 2、电极反应 负极： 正极： 总反应： LiC6﹣xe- === 6C + xLi+ Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- === LiCoO2 Li1-xCoO2 + LixC6 === LiCoO2 + 6C Li1-xCoO2 + LixC6 LiCoO2 + 6C 放电 充电 优点：能量密度大。循环性能优越、可快速充放电。使用寿命长。 缺点：价格较昂贵。 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 3 燃料电池 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 三、燃料电池 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，具有清洁、安全、高效等特点。 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 三、燃料电池 利用原电池的工作原理，燃料和氧化剂分别放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。 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(能量转化率可以达到80%以上), 环境友好。 常用燃料：H2、甲烷CH4、乙醇C2H5OH 1.原理 2.与其他电池的区别 3.优点 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 三、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− 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 三、燃料电池 以氢氧燃料电池为例： 正极： 负极： 2H2 – 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 总反应： 2H2 + O2 = 2H2O 1.酸性电解质(可传导H＋) O2 H2 H2SO4(aq) 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 三、燃料电池 以氢氧燃料电池为例： 正极： 负极： 2H2 - 4e- +4OH-= 4H2O O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 总反应： 2H2 + O2 = 2H2O 2.碱性电解质(可传导OH−) NaOH(aq) O2 H2 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 三、燃料电池 以氢氧燃料电池为例： 正极： 负极： 2H2 - 4e- + 2CO32- = 2CO2 +2H2O O2 + 4e- + 2CO2 = 2CO32- 总反应： 2H2 + O2 = 2H2O Na2CO3 3.熔融碳酸盐(可传导CO32−) 负极 正极 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 三、燃料电池 以氢氧燃料电池为例： 正极： 负极： 2H2 - 4e- + 2O2- = 2H2O O2 + 4e- = 2O2- 总反应： 2H2 + O2 = 2H2O 4.熔融碳酸盐固体氧化物(可传导O2−) 负极 正极 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 牛刀小试 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 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 牛刀小试 4、100 mL 2 mol·L－1的盐酸与过量的锌反应，为加快速率，又不影响产生氢气的总量，可采用的方法是(　　) A．加入适量的6 mol·L－1的盐酸 B．加入数滴氯化铜溶液 C．加入适量的蒸馏水 D．加入适量的氯化钠 B 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 4 电极方程式的书写 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 三、电极反应式的书写方法 1、“守恒”原则 (1)得失电子守恒 元素的原子失去电子数等于元素的原子得到电子数           (2)电荷守恒 电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等            (3)原子守恒(质量守恒) 电极反应两边同种原子的原子个数相等 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 探究 三、电极反应式的书写方法 2、书写步骤 ⑴列物质 标得失 ⑵看环境 配守恒 ⑶两式加 验总式 正极： “氧化剂＋n e－＝还原产物” 负极：“还原剂－n e－＝氧化产物” 根据电解质环境添加的离子，再据质量守恒，配平其他微粒个数 注意开始生成的氧化产物、还原产物在溶液中能否存在 正、负析电极反应式相加，与总反应式对照验证 复杂电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应 注意：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- 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 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 练习巩固 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 练习巩固 2、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 人教版（必修第二册） 化学反应与能量 练习巩固 3.下列有关锌锰干电池的说法中正确的是( ) A.锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料 B.在外电路中电子从碳棒流向锌外壳 C.电流从锌流到碳棒上 D.在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动 A 4.汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，下列叙述中正确的是( ) A.Pb是正极 B.PbO2得电子，被氧化 C.负极反应是Pb＋SO42-－2e－===PbSO4 D.电池放电时，溶液的酸性增强 C $