2025版新教材高中化学第4章化学反应与电能第1节原电池第2课时化学电源课件新人教版选择性必修1

第四节沉淀溶解平衡第一节原电池第2课时化学电源1．了解常见化学电源的工作原理。2．了解新型化学电源的工作原理。1．通过对常见化学电源的分析，培养证据推理与模型认知的能力。2．通过认识新型化学电源的作用及废旧电池对环境的危害，形成科学态度与社会责任意识。1．化学电源概述(1)化学电源的分类________是各种化学电源的雏形，常分为：__________、________和__________。一、化学电源和一次电池原电池一次电池二次电池燃料电池(2)判断电池优劣的主要标准①比能量：__________或__________所能输出______的多少，单位是W·h·kg－1或W·h·L－1。②比功率：单位质量或单位体积所能输出______的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。③电池可储存时间的长短。单位质量单位体积电能功率(3)化学电池的回收利用使用后的废旧电池中常含有________、酸和碱等物质，随意丢弃会对生态环境和人体健康造成危害。因此，废旧电池要进行回收利用。(4)化学电源的发展方向小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐，如______电池、________电池等。重金属镍氢锂离子2．一次电池一次电池也叫________。放电后不可再充电的电池。碱性锌锰电池干电池(1)电池构造负极反应物：__________；正极反应物：__________；电解质：__________。(2)工作原理总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。负极：____________________________________；正极：_______________________________________。锌粉二氧化锰氢氧化钾Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2

2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－正|误|判|断(1)化学电源是将化学能转变成电能的装置。(

)(2)化学电源的种类包括一次电池，二次电池和燃料电池等。(

)(3)化学电源供能稳定可靠，使用方便，易于维护。(

)(4)废旧电池可以随意丢弃。(

)√√√×深|度|思|考普通锌锰电池构造如图，回答问题：(1)负极：______；正极：________；电解质主要成分：氯化铵。(2)电池工作原理：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，写出电池的电极反应：负极：________________________________________；正极：_____________________________________。锌筒石墨棒2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH)(3)普通锌锰电池的缺点有___________________________________________________________________________________________________________________________________________；与普通锌锰电池比较，碱性锌锰电池的优点是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)废旧电池不能随意丢弃，原因是___________________________________________________________。在使用过程中，锌会逐渐溶解，使锌外壳逐渐变薄，内部作为电解质的糊状NH4Cl(显酸性)会泄漏出来，腐蚀电器。即使不使用，放置过久，也会失效碱性锌锰电池不易发生电解质的泄漏，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性电池使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性高(答案合理即可)防止废旧电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染应|用|体|验1.锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质溶液接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。下列关于原电池和干电池的说法不正确的是(

)BA．两者正极材料不同B．MnO2的放电产物可能是KMnO4C．两者负极反应式均为Zn失电子D．原电池中Zn与稀硫酸存在自行消耗的现象解析：锌—铜—硫酸原电池的正极材料是金属铜，锌锰碱性干电池的正极材料是二氧化锰和碳粉，两者正极材料不同，故A正确；锌锰碱性干电池的正极材料是二氧化锰和碳粉，发生得电子的还原反应，元素的化合价应该降低，故B错误；锌—铜—硫酸原电池负极材料是金属锌，锌锰碱性干电池的负极材料是金属锌，两者负极上都是发生金属锌失电子的氧化反应，故C正确；锌—铜—硫酸可以构成原电池装置，金属锌和硫酸之间发生反应，Zn与稀硫酸存在自行消耗的现象，故D正确。2．体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如图所示)，电池的总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列关于该电池的说法正确的是(

)DA．Ag2O电极作正极，发生氧化反应B．该电池放电时溶液中的K＋向Zn电极移动C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极D．该电池的负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2解析：根据总反应式可知，Ag2O中银元素化合价降低，得到电子，作原电池正极，发生还原反应，溶液中的K＋向Ag2O电极移动，A、B错误；电池工作时，电流从Ag2O电极经过外电路流向Zn电极，C错误；Zn化合价升高，作原电池负极，根据总反应式可得该电极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，D正确。1．二次电池又称____________或________，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。二、二次电池可充电电池蓄电池(1)负极是_____，正极是_______，电解质溶液是______________。(2)放电反应原理①负极反应式：____________________________。②正极反应式：______________________________________。③放电过程中，负极质量______，稀H2SO4的浓度______。PbPbO2稀H2SO4增大减小(3)充电反应原理：充电过程与其放电过程相反。(4)铅酸蓄电池的优缺点①优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。②缺点：比能量低、笨重。正|误|判|断(1)二次电池的放电过程，负极质量一定减小。(

)(2)可充电电池的充、放电过程是可逆反应。(

)(3)铅酸蓄电池充电时，正极接直流电源正极，发生还原反应。(

)×××LixCy－xe－===xLi＋＋CyLi1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2

反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向____极，嵌入钴酸锂晶体中；充电时，Li＋从________晶体中脱嵌，由____极回到____极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间，完成化学能与电能的相互转化。正钴酸锂正负DZn3Zn＋6OH－－6e－===3Zn(OH)2还原正1．燃料电池燃料电池是一种连续地将______和________的化学能直接转化为______的化学电源。电极本身不包含__________，只是一个催化转化元件。三、燃料电池燃料氧化剂电能活性物质2．氢氧燃料电池(1)基本构造(2)工作原理

酸性电解质(H2SO4)碱性电解质(KOH)负极反应_____________________________________________正极反应____________________________________________总反应____________________2H2－4e－===4H＋

2H2－4e－＋4OH－===4H2O

O2＋4e－＋4H＋===2H2O

O2＋4e－＋2H2O===4OH－

2H2＋O2===2H2O

3.燃料电池的优点(1)工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出，能连续不断地提供电能。(2)能量转换率高，有利于节约能源。(3)排放的废弃物少，绿色环保。O2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－正|误|判|断(1)燃料电池所有能量均转化为电能。(

)(2)燃料电池中通入燃料的一极为正极。(

)(3)氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。(

)(4)燃料电池电极材料本身不参与化学反应。(

)(5)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移。(

)××√√×深|度|思|考从理论上讲，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，如甲烷、乙醇、肼(N2H4)等。请写出以下原电池的电极反应：(1)甲烷燃料电池①电解质溶液：KOH溶液正极：____________________________；负极：______________________________________；总反应：__________________________________。2O2＋4H2O＋8e－===8OH－②电解质溶液：稀硫酸正极：____________________________；负极：__________________________________；总反应：_____________________________。2O2＋8H＋＋8e－===4H2O

CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋CH4＋2O2===CO2＋2H2O(2)乙醇燃料电池①电解质溶液：KOH溶液正极：________________________________；负极：____________________________________________；总反应式：____________________________________。3O2＋6H2O＋12e－===12OH－②电解质溶液：稀硫酸正极：____________________________；负极：________________________________________；总反应式：_____________________________。3O2＋12H＋＋12e－===6H2OC2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O[特别提醒]燃料电池电极反应式书写的注意事项(1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧。(2)书写电极反应式及总反应式时，若产物与电解质溶液能反应，电解质溶液要写在总反应式中。(3)燃料电池正极反应的本质是O2＋4e－===2O2－，产生的O2－存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有密切的关系。应|用|体|验1.第16届海南国际车展上展出了中国研制的新型燃料电池汽车，该车装有“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池。某种质子交换膜燃料电池如图所示。下列说法正确的是(

)A．该电池的a极发生氧化反应B．正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．质子(H＋)通过质子交换膜移动到a电极D．该燃料电池的能量转化率可达到100%A解析：该电池的a极，氢气失电子生成氢离子，发生氧化反应，故A正确；电解质溶液呈酸性，产生的电极产物在电解质溶液中要能稳定存在，正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故B错误；在原电池中阳离子向正极移动，即氢离子通过质子交换膜移动到正极b，故C错误；电池中存在化学能转化为热能的能量转化，则化学能不可能100%转化为电能，故D错误。2．用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪工作原理如图所示，下列说法错误的是(

)BA．电极X作负极B．当有0.001molCH3CH2OH反应，理论上有0.002mol电子通过外电路C．正极电极反应式是O2＋4H＋＋4e－===2H2OD．电池工作时，质子通过交换膜从左往右迁移解析：由图示可知，电极X上乙醇转化为乙酸，碳元素化合价升高，乙醇失电子，电极X为负极，电极Y为正极，A正确；每1molCH3CH2OH被氧化为CH3COOH，则有4mol电子转移，故当有0.001molCH3CH2OH反应，理论上有0.004mol电子通过外电路，B错误；正极氧气得电子结合氢离子生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C正确；原电池中阳离子向正极移动，即H＋向正极迁移，质子通过交换膜从左往右迁移，D正确。随堂演练·知识落实1．下列有关电池的说法错误的是(

)A．手机中用的锂离子电池属于二次电池B．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能C．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极D．铅蓄电池使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降C解析：手机中用的锂离子电池是一类放电后可以再充电而反复使用的电池，属于二次电池，A正确；甲醇燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能