化学电源-2025-2026学年高一下学期化学人教版化学必修第二册

第六章化学反应与能量第一节化学反应与能量

第3课时化学电源素养目标宏观辨识与微观探析：从宏观上认识知道常见的一次电池，二次电池，知道常见的燃料电池，如氢氧燃料电池，会写电极反应式。证据推理与模型认知：能根据原电池的工作原理及构成条件，设计简单的原电池，形成分析原电池正负极、电极反应式、电子（流）流向等相关知识的认知模型。科学探究与创新意识：通过观察现象、原理分析，判断原电池的正极、负极，正确书写简单原电池的电极反应式，了解常见的化学电源，感受化学能转化为电能的奇妙。1.会判断原电池的正极、负极，能正确书写简单原电池的电极反应式2.了解常见的化学电源，感受化学能转化为电能的奇妙。本节重点电极反应式的书写本节难点电极反应式的书写化学电源是将化学能变成电能的装置。原电池是化学电源的雏形，常分为如下三类：一次电池普通锌锰干电池碱性锌锰电池锌银纽扣电池二次电池燃料电池氢氧燃料电池就是放电后不可再充电的电池。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。铅蓄电池锂离子电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。学习任务一认识化学电源在日常生活和学习中，你用过哪些电池？你知道电池的有哪些种类？电池太阳能电池将太阳能转换成电能的装置原子能电池将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热电转换器转变为电能的装置化学电池一、一次电池一次电池放电后不可再充电一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池1、普通锌锰电池Zn—MnO2—NH4Cl负极：Zn-2e-=Zn2+正极：

+2e-+2MnO2=2NH3↑+Mn2O3+H2O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）电极反应活性物质负极：Zn正极：MnO2电极材料负极：Zn正极：石墨棒离子导体NH4Cl和ZnCl2混合物锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

糊改进①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池；②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2负极：Zn+2OH––2e–=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e–=2MnOOH+2OH–锌粉取代锌筒，KOH取代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0+4+3+22、碱性锌锰电池pH值增大Zn—MnO2—KOH碱性电池金属外壳离子型导电隔膜Zn粉和KOH混合物铜针MnO2和KOH混合物电极反应还原剂：Zn粉氧化剂

：MnO2电极材料负极：铜针正极：金属外壳离子导体KOH、离子型导电隔膜优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会涨气或漏液。缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵。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)2D．正极发生反应Ag2O+2H++2e-=2Ag+H2O总反应未消耗KOH，但是耗水，所以C增大+100+2随堂练习2.二次电池(充电电池)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、化学电源负极:Pb+SO42--2e-=PbSO4

正极:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O正极：PbO2负极：Pb电解质：H2SO4溶液

氧化反应正负极材料Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O放电充电

还原反应①铅蓄电池2.二次电池(充电电池)一、化学电源②锂电池负极：Li-e-=Li+正极：MnO2+e-=MnO2-总反应式：Li+MnO2=LiMnO22.二次电池(充电电池)一、化学电源优点：质轻、比能量高、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命③锂离子电池负极材料：嵌锂层状石墨(LixC6

)正极材料：钴酸锂(Li1-xCoO2)电解液：

锂导电有机电解液正极：负极： LixC6

－xe－＝6C+xLi+Li1-xCoO2+xe-+xLi+

＝LiCoO22.二次电池(充电电池)一、化学电源

你知道冬奥会的氢腾燃料电池汽车吗？发展中的燃料电池

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。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。当以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳。与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低。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。

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。3.燃料电池一、化学电源

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3.燃料电池一、化学电源特点：清洁、安全、高效

燃料电池的能量转化率可以达到80%以上

反应物不储存在电池内部，由外设设备提供燃料和氧化剂。氢氧燃料电池正极：负极：2H2–4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O3.燃料电池一、化学电源负极通入气体是___，正极通入气体是___。①如果电解液为酸性：总反应：2H2+O2=2H2O①如果电解液为碱性：正极：负极：2H2+4OH-–4e-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-H2O2银锌(纽扣)电池正极:

;负极：

;电解质:

。Zn－2e-＋2OH－＝Zn(OH)2Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－KOH溶液Ag2OZn负极:正极:Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2总反应式:优点：比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。1.书写电极反应式的原则——守恒二、电极反应式的书写质量守恒，得失电子守恒，电荷守恒负极（锌片）：Zn－2e-=Zn2+正极（石墨）：2H++2e-=H2↑总反应:Zn+2H+=Zn2++H2↑负极（锌片）：Zn－2e-=Zn2+正极（铜片）：Cu2++2e-=Cu总反应:

Zn+Cu2+=Zn2++Cu2.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＋ne－＝还原产物”负极：找出还原剂及氧化产物，写出“还原剂－ne－＝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二、电极反应式的书写典例精讲【例1】已知该电池总反应为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2碱性锌锰干电池结构

金属外壳离子型导电隔膜Zn粉和KOH混合物铜针MnO2和KOH混合物正极：2MnO2+2e-+2H2O2MnO(OH)+2OH-负极：Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)20+4+3+23.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-；二、电极反应式的书写典例精讲【例3】写出甲烷燃料电池（CH4-O2-KOH溶液）的电极反应式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甲烷燃料电池正极：负极：CH4＋2H2O－8e—＝CO2＋8H+2O2＋8H+＋8e—＝4H2O总反应：CH4

＋2O2

＝CO2＋2H2OO2CH4负极正极①如果电解液为酸性：②如果电解液为碱性：正极：负极：CH4＋10OH—－8e—＝CO32-＋7H2O2O2＋4H2O＋8e—＝8OH—总反应：CH4

＋2O2

＋2OH—＝CO32-

＋3H2O甲醇燃料电池正极：负极：2H2O+2CH3OH-12e-==2CO2+12H+3O2+12e-+12H+==6H2O总反应：2CH3OH+3O2==2CO2+4H2OO2CH3OH负极正极①如果电解液为酸性：②如果电解液为碱性：正极：负极：2CH3OH+16OH--12e-==2CO32-+12H2O3O2+6H2O+12e-==12OH-总反应：2CH3OH+3O2+4OH-==2CO32-+6H2O典例精讲【例4】

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