6.1.3 化学反应与能量变化【一课一优】课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件聚焦化学电源，系统涵盖一次二次电池、燃料电池及电极反应式书写，通过玩具盐水动力车实验提问导入，衔接化学反应与能量变化，为理解电池能量转化微观原理搭建学习支架。 其亮点在于融合宏观辨识与微观探析、科学态度与社会责任等核心素养，以铅蓄电池、氢氧燃料电池为实例，采用典例剖析和归纳提升法总结电极反应式书写规律，助力学生提升科学思维，教师可高效开展教学。

课时3 化学电源 第一节 化学反应与 能量变化 一次、二次电池 01 燃料电池 02 电极反应式的书写 03 课标要求 1. 了解干电池、蓄电池、燃料电池等常见化学电源的分类与基本 工作特点。 2. 掌握常见一次电池、二次电池的工作原理，区分可充电与不可 充电电池差异。 3. 知晓化学电源在生活、生产中的广泛应用，了解电池使用与回 收的相关常识。 【知识目标】 课标要求 【素养目标】 1. 宏观辨识与微观探析：结合各类电池工作现象，辨析不同 电源的能量转化微观原理。 2. 科学探究与创新意识：对比不同化学电源的优缺点，形成 对化学电源的创新认知视角。 3. 科学态度与社会责任：认识绿色电池的优势，树立节能环 保、合理使用能源的社会责任。 玩具盐水动力车，电是从哪来的？食盐水中发生了什么反应？ 新课导入 PART 01 一次、二次电池 一、一次、二次电池 1.一次电池 电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行) 负极（锌筒）：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应 正极（石墨棒）：MnO2 得电子 还原反应 锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。 一、一次、二次电池 1.一次电池 优点：结构简单、价格低廉。 缺点：会发生自放电, 不同时间后的普通锌锰干电池. 电压随着使用时间延长而下降 因为这种电池能充电，可以反复使用，所以称它为“蓄电池”，也即二次电池。 当电池使用一段使电压下降时，可以给它通以反向电流，使电池电压回升。 一、一次、二次电池 2.二次电池 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。 一、一次、二次电池 2.二次电池——铅蓄电池 一、一次、二次电池 2.二次电池——铅蓄电池 铅蓄电池（原电池）工作时， 总反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O, （1）原电池的电极材料：电解质________ 正极为_______ 负极为_____ （2）两极的电极反应式：正极：___________________________________________ 负极：________________________________ PbO2 Pb Pb-2e-+SO42-=PbSO4 H2SO4 充电 放电 PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O 化学能 放电 充电 电能 一、一次、二次电池 2.二次电池——镍镉电池 NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 充电 负极材料：Cd，正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。反应式如下： 放电 负极：Cd - 2e- + 2OH- = Cd(OH)2 正极：NiO2+ 2e- + H2O = Ni(OH)2 + 2OH- 一、一次、二次电池 3.二次电池——锂电池 负极材料：Li ，正极材料：涂有MnO2 电解质：非水性电解质总反应式（之一）： Li+MnO2 LiMnO2 充电 放电 负极：Li - e- + MnO2- = LiMnO2 正极：MnO2 + e- = MnO2- 【典例剖析】以铅酸蓄电池为例，剖析二次电池的常见考点有什么？ 铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，工作时该电池总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。 按要求回答下列问题： (1)负极材料是_____，正极材料是______，电解质溶液是______。 (2)工作时，电解质溶液中的H＋移向___________极。 (3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)。 Pb PbO2 硫酸 PbO2(或正) 减小 负极每个铅原子失去2e-，就生成一个PbSO4 ,负极增加一个。 (4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时，理论上负极板的质量增加____ g。 96 随堂演练 PART 02 燃料电池 二、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。 二、燃料电池 ①清洁（以H2为燃料时，产物为H2O；以CH4为燃料时，产物为H2O和CO2）、安全、高效（能量转化率可以达到80％）； ②反应物不是储存在电池内部，而是由外部提供； ③供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，且充电时间较短。 【概念学习】 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。 【燃料电池特点】 【常用燃料】 氢气、甲烷、乙醇等 【常用氧化剂】 氧气 氢氧燃料电池 总：2H2 + O2 = 2H2O 正极： 负极： O2 + 4e- +4H+ = 2H2O 酸性电解质溶液（如H2SO4溶液） 2H2 - 4e- = 4H+ 碱性电解质溶液（如NaOH溶液） 正极： 负极： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 2H2 - 4e- + 4OH- = 4H2O 二、燃料电池 电解质溶液 负极 正极 酸性(H＋) 碱性(OH－) 中性 【特别提醒】在不同的环境下，书写时应当注意什么？ 2H2－4e－ = 4H＋ O2＋4H＋＋4e－ = 2H2O 2H2－4e－＋4OH－ = 4H2O O2＋2H2O＋4e－ = 4OH－ 在书写电极反应式时应看清溶液的酸碱性； 酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。 O2＋2H2O＋4e－ = 4OH－ 2H2 - 4e- = 4H+ 归纳提升 CH4 －8e- +2H2O= CO2+8H+ CH4 + 2O2 =CO2+2H2O 2O2+8e-+ 8H+=4H2O 写出甲烷燃料电池（CH4-O2-H2SO4溶液）的电极反应式 负极： 正极： 总反应: 写出甲烷燃料电池（CH4-O2-KOH溶液）的电极反应式 CH4 +10OH- －8e- = CO32-+7H2O CH4 + 2O2 +2OH- =3H2O+ CO32- 2O2+8e-+4H2O = 8OH- 负极： 正极： 总反应: 随堂演练 PART 03 电极反应式的书写 三、电极反应式的书写 1.书写电极反应式的原则——守恒 质量守恒，得失电子守恒，电荷守恒 负极（锌片）： Zn －2e - = Zn 2+ 正极（石墨）： 2H++2e - = H2 ↑ 总反应: Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2 ↑ 负极（锌片）： Zn －2e - = Zn 2+ 正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu 总反应: Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 三、电极反应式的书写 2.据总方程式书写电极反应式 ⑴列物质 标得失 ⑵看环境 配守恒 ⑶两式加 验总式 正极：找出氧化剂及还原产物 写出“氧化剂＋n e－＝还原产物” 负极：找出还原剂及氧化产物 写出“还原剂－n e－＝氧化产物” 由电荷守恒确定要添加的离子，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 三、电极反应式的书写 3.书写燃料电池电极反应式注意事项 ⑵负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性 有关（如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32- 形式存在）； ⑴将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一 极反应即得到另一极反应； ⑶水溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性 溶液中它与水结合成OH-； 三、电极反应式的书写 写出甲烷燃料电池（CH4-O2-KOH溶液）的电极反应式 CH4 +10OH- －8e- = CO32-+7H2O CH4 + 2O2 +2OH- =3H2O+ CO32- 2O2+8e-+4H2O = 8OH- 负极： 正极： 总反应: 第一步　确定生成物 故CH4的最终产物为CO32-和H2O； 第二步　确定价态变化及电子转移 3．下列各选项中物质的分子式都相同，其中属于同一类物质的是 A．和 B．CH3OCH3和CH3CH2OH C．正戊烷和新戊烷 D．和 【答案】C 随堂演练 D 1．某原电池的电池反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑，与此电池反应不符合的原电池是 A．铜片、铁片、HCl溶液组成的原电池 B．石墨、铁片、稀H2SO4溶液组成的原电池 C．银片、铁片、稀H2SO4溶液组成的原电池 D．石墨、铁片、HNO3溶液组成的原电池 3．下列各选项中物质的分子式都相同，其中属于同一类物质的是 A．和 B．CH3OCH3和CH3CH2OH C．正戊烷和新戊烷 D．和 【答案】C 随堂演练 C 2．下面四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的是 A．Zn+Ag2O+H2O=Zn (OH)2+2Ag B．2Al+6HCl=2A1Cl3+3H2 ↑ C．Cu (OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O D．SO2+Fe2(SO4)3+2H2O=2FeSO4+2H2SO4 3．下列各选项中物质的分子式都相同，其中属于同一类物质的是 A．和 B．CH3OCH3和CH3CH2OH C．正戊烷和新戊烷 D．和 【答案】C 随堂演练 C 3.下列说法正确的是（ ） A.锌锰电池是二次电池 B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C.化学电池的反应原理是氧化还原反应 D.铅酸蓄电池放电时正极是Pb 3．下列各选项中物质的分子式都相同，其中属于同一类物质的是 A．和 B．CH3OCH3和CH3CH2OH C．正戊烷和新戊烷 D．和 【答案】C 随堂演练 D 4.纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO。关于该电池下列叙述不正确的是（ ） A.电池的正极发生还原反应 B.Zn为负极，发生氧化反应，反应过程中失去电子 C.电池工作时，电解质溶液中的阳离子移向正极 D.电池使用时，电子由Zn极经电解质溶液流向Ag2O极 5、一种镁－空气电池装置如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。 (1)负极电极反应式___________________________，正极电极反应式________ _______________。 Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (2)电子移动的方向是由___经外电路到___。(填“a”或“b”) (3)电池总反应式为____________________________。 a b 2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2 随堂演练 随堂演练 6、某锂离子电池的工作原理如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料，b极材料为FePO4和石墨的复合材料)，其电池反应为Li＋FePO4＝LiFePO4 (1)a为___极，电极反应式：_____________； b为___极，电极反应式：__________________________。 (2)电池内部Li＋由___侧移向___侧(填“左”或“右”)。 (3)能否用磷酸溶液作电解质____。(填“能”或“否”) 负 Li－e－＝Li＋ 正 FePO4＋e－＋Li＋＝LiFePO4 左 右 否 谢谢观看与支持 Lavf57.82.100 CH4 H4－8e－―→O＋H2O； CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； $