6.1.3化学电池 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，从干电池、铅蓄电池等常见电池示例切入，系统讲解一次电池、二次电池、燃料电池的分类及工作原理，构建从生活实例到电极反应分析的学习支架，衔接化学反应与能量变化的核心知识。 其亮点在于融合化学观念与科学思维，通过“一次电池问题及改进”等问题链引导分类探究，以氢氧燃料电池电极反应式书写步骤为例构建模型认知，结合应用体验题强化证据推理。学生能深化物质性质决定用途的理解，教师可提升教学针对性与效率。

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 干电池 铅蓄电池 手机锂电池 氢燃料电池汽车 常见的电池 常见的电池如何分类？ 一次电池 二次电池 燃料电池 一次电池 电极反应：Zn－2e－===Zn2＋ 负极 正极 电解质溶液 锌锰干电池 1. 一次电池 特点：放电后不能充电。 (内部的氧化还原反应无法逆向进行) （1）普通锌锰干电池的构造 其中MnO2发生还原反应 电子由锌筒（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐消耗，MnO2不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。 优点：制作简单，便于携带，价格便宜； 缺点：放电时间短，电压下降快；容易漏液（锌外壳变薄，糊状NH4Cl显酸性） 特点：锌粉代替锌筒，KOH代替NH4Cl，增大接触面积， 加快反应速率，减少电池内阻，电流大电压高寿命长。 负极： Zn + 2OH− − 2e− =Zn(OH)2 正极： 2MnO2+2e− +2H2O=2MnO(OH)+2OH− 总反应：Zn+2MnO2+2H2O === Zn(OH)2+ 2MnO(OH) （2）碱性锌锰干电池 一次电池 Zn + 2OH- - 2e- == Zn(OH)2 负极 电解质溶液 正极 Ag2O + 2e- + H2O == 2Ag + 2OH- 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 （3）钮扣式银锌电池 一次电池 课堂思考 一次电池存在什么问题？如何改进？ 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。 一次电池 2. 二次电池(充电电池) (2)特点： 放电时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，实现放电与充电循环。 (1)常见的充电电池： 铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 二次电池 (3)能量转化： 化学能 电能 放电 充电 铅酸蓄电池构造如图所示，工作时电池总反应为 Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4（S）＋2H2O。 2.二次电池(充电电池) 二次电池 (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。 Pb PbO2 硫酸 PbO2(或正) (3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度 _____(填“增大”“减小”或“不变”)。 减小 负极: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 正极: PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O 氧化反应 还原反应 放电： 2.充电电池—铅蓄电池（二次电池） 充电 PbSO4+ 2H2O - 2e- =PbO2+4H+ + SO42- PbSO4 + 2e- = Pb+SO42- 2PbSO4+2H2O= Pb+ PbO2+2H2SO4 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 放电 充电 阳极： 阴极： 充电总反应式： 注：放电：化学能转化为电能；充电：电能转化为化学能 接电源负极 接电源正极 Pb - 2e- + SO42- = PbSO4 PbO2 +2e- + 4H+ +SO42- = PbSO4 + 2H2O 负极： 正极： 放电 二次电池 原电池一般负极参加反应,表现为溶解、质量减小。但负极参加反应，质量不一定减小。如铅蓄电池放电时,负极反应为Pb-2e- +SO42- =PbSO4，负极质量不但没有减小，反而增加。 锂离子电池 负极材料：嵌锂层状石墨(LixCy ) 正极材料：钴酸锂(Li1-xCoO2) 电解液：LiPF6（六氟磷酸锂）的碳酸酯溶液（无水） 正极：  负极：  LixCy － xe－＝ Cy+xLi+ Li1-xCoO2+xe-+xLi+ ＝LiCoO2 石油焦炭和石墨作负极材料无毒，且资源充足，LixCy中的Cy表示石墨，LixCy表示嵌入了Li的石墨材料，克服了锂的高活性，（石墨本身不参与放电，可以将石墨看作载体），所以C、Li的 化合价均看作0价 总反应：  Li1-xCoO2+LixCy ＝LiCoO2+Cy 二次电池 1.锌锰干电池的历史悠久，其构造如图所示。下列说法错误的是 A.锌锰干电池属于一次电池 B.电池工作时，锌筒为正极 C.电池工作时，石墨棒不会变细 D.电池工作时，MnO2发生还原反应 √ 一次电池　二次电池 应用体验 2.锌银纽扣电池具有质量小、体积小、储存时间长的优点。电池的总反应式为Zn+Ag2O===ZnO+2Ag，如图为其构造示意图，下列说法错误的是 A.Ag2O电极为正极，发生还原反应 B.电子由负极经过电解质溶液移向正极 C.负极的电极反应式：Zn+2OH--2e- = ZnO+H2O D.该锌银纽扣电池为一次电池 √ 一次电池　二次电池 应用体验 3．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。 下列说法不正确的是( ) A．Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加 B.正极的电极反应式为： Ag2O＋2e−＋H2O =2Ag＋2OH− C.锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D.使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 B C D A 特点: 1.产物是水，清洁环保。 2.持续通氢气和氧气，产生持续产生电流。 3.能量转化率理论高达85~90%。 燃料电池 正负极材料： 负极: 正极: 电解质: 总反应： 使用铂或石墨电极 通氢气(燃料) 通氧气(氧化剂) 酸性溶液/碱性溶液 燃烧反应 1.概念：一种将燃料(如H2、CH4、乙醇)和氧化剂(如O2)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。其中氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。 4.氢氧燃料电池 总反应：2H2＋O2===2H2O 0 +1 0 -2 电解质溶液 碱性(OH-) 负极 正极 书写电极反应式，酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。 ✪特别提醒： 燃料电池 H2 O2 2H2－4e－＋4OH－== 4H2O O2＋2H2O＋4e－== 4OH- 4.氢氧燃料电池 总反应：2H2＋O2===2H2O 0 +1 0 -2 电解质溶液 酸性(H＋) 负极 正极 书写电极反应式，酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。 2H2－4e－== 4H＋ O2＋4H＋＋4e－== 2H2O ✪特别提醒： 燃料电池 H2 O2 电极反应式的书写步骤： 1.判断正负极（氧化剂——正极，燃料——负极） 2.写总反应燃烧方程式(不写燃烧条件，没有燃烧现象) 3.写正极式： 正极(O2) 碱性/中性：O2＋4e-+2H2O = 4OH- 4.写负极式：负极反应式＝总反应式－正极反应式 酸性：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 燃料电池 练习1：分别写出甲烷燃料电池（CH4-O2）在酸、碱性条件的电极反应式。 CH4 − 8e− +2H2O == CO2+8H+ CH4＋2O2 == CO2+2H2O 2O2 + 8e− + 8H+ == 4H2O 负极： 正极： 总反应: 酸性： 碱性： CH4 +10OH- －8e- = CO32-+7H2O CH4 + 2O2 +2OH- = 3H2O+ CO32- 2O2+8e-+4H2O = 8OH- 负极： 正极： 总反应: 燃料电池 练习2：分别写出甲醇燃料电池（CH3OH-O2）在酸、碱性条件的电极反应式。 2CH3OH − 12e− +2H2O == 2CO2+12H+ 2CH3OH＋3O2== 2CO2+4H2O 3O2 + 12e− + 12H+ == 6H2O 负极： 正极： 总反应: 酸性： 碱性： 2CH3OH − 12e− + 16OH− == 2C+12H2O 2CH3OH＋3O2 +4OH− == 2C+6H2O 3O2 + 12e− +6H2O == 12OH− 负极： 正极： 总反应: 燃料电池 2.如图是甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子（H+）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2CH3OH +3O2 = 2CO2+ 4H2O。下列说法不正确的是( ) A．左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇 B．正极反应式为O2+ 2H2O + 4e－= 4OH－ C．负极反应式为CH3OH + H2O-6e－ = CO2+ 6H+ D．该电池提供1mole－，消耗氧气0.25mol B 燃料电池 CH4 − 8e− ＋4O2− == CO2＋2H2O CH4＋2O2== CO2＋2H2O 2O2＋ 8e− == 4O2－ 负极： 正极： 总反应: 固体电解质 (高温下能传导O2-)： 熔融碳酸盐 (如熔融K2CO3)： CH4 − 8e− ＋ 4C== 5CO2＋2H2O CH4＋2O2== CO2＋2H2O 2O2＋ 8e− ＋ 4CO2 == 4C 负极： 正极： 总反应: 拓展：分别写出甲烷燃料电池（CH4-O2）在固体电解质(高温下能传导O2-)、熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)条件的电极反应式。 燃料电池 C成为在正负极之间 传递电荷的“搬运工” 三、化学电源（化学电池） 1.定义 将化学能变成电能的装置 2.分类 ①一次电池又称不可充电电池——如：干电池 电池消耗到一定程度，就不能使用；（只放不充，环境污染）。 如普通干电池、碱性锌锰电池、锌银纽扣电池等。 ②二次电池又称充电电池——蓄电池 放电后可以再充电重新使用；放电为原电池，充电为电解池。 （可放可充，发展方向）。 如铅蓄电池、锌银蓄电池、镉镍电池、锂离子电池等。 ③燃料电池 一种将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。 （能量很高，前景远大）。 如氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池等。 ④其他电池： 如海水电池、心脏起搏电池等。（特殊用途，现代科技） 小结 随堂演练 3.一种镁－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 $