第1节 第3课时 化学电源-2024-2025学年高一化学同步课堂（人教版2019必修第二册）

第一节

化学反应与热能课时3化学电源人教版2019必修第二册

第六章化学反应与能量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。教学目标本节重点电极反应式的书写本节难点电极反应式的书写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。新课导入你知道吗？玩具盐水动力车，电是从哪来的？食盐水中发生了什么反应？盐水电池反应原理如何？无处不在的电池化学电源壹电极反应式的书写贰知识导航课堂思考请你说说！无处不在的电池！普通干电池手机电池钮扣电池笔记本电脑专用电池心脏起搏器电池氢氧燃料电池01化学电源新课导入你知道吗？你知道电池的发展史吗?一、化学电源课堂探究认识了解

探究学习1799年伏达用锌片、浸盐水的湿布、银片依次重叠起来，创制了最早的获得连续电流的伏达电堆。人类历史上的第一块电池--伏打电池课堂探究一、化学电源认识了解探究学习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。课堂思考请你思考！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。课堂探究一、化学电源难点理解探究学习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。课堂探究难点理解一、化学电源探究学习2.二次电池(充电电池)①铅蓄电池课堂探究难点理解一、化学电源探究学习2.二次电池(充电电池)①铅蓄电池负极: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

还原反应课堂探究一、化学电源难点理解探究学习2.二次电池(充电电池)②锂电池负极：Li-e-=Li+正极：MnO2+e-=MnO2-总反应式：Li+MnO2=LiMnO2课堂探究一、化学电源难点理解对比探究2.二次电池(充电电池)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+

＝LiCoO2课堂思考你知道吗？

你知道冬奥会的氢腾燃料电池汽车吗？课堂思考你知道吗？

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。课堂探究难点理解一、化学电源探究学习3.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、高效等特点氢氧燃料电池课堂探究难点理解一、化学电源探究学习3.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、高效等特点氢氧燃料电池正极：负极：2H2–4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O电极反应式的书写典例精讲【例1】1800年伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸片叠成电堆产生了电流，这个装置后来称为伏打电池(也叫伏打电堆)，如下图所示。观察示意图，思考回答下列问题：(1)负极是：___，电极反应_______________。(2)正极是：____。(3)猜测得电子发生还原反应的物质可能是______。ZnZn－2e－===Zn2＋Cu氧气02电极反应式的书写课堂探究难点理解探究学习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++Cu课堂探究二、电极反应式的书写重点理解探究学习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典例精讲【例2】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+2课堂探究二、电极反应式的书写重点理解探究学习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-；课堂探究二、电极反应式的书写重点理解探究学习3.书写燃料电池电极反应式注意事项铂或石墨写出H2SO4为电解质溶液的氢氧燃料电池的总反应式和电极反应式总反应:2H2+O2

＝2H2O负极：正极：

O2+4e-+4H+

＝2H2OH2

－2e-

＝2H+2H2

－4e-

＝4H+2H2

－4e-

＝4H+写出KOH为电解质溶液的氢氧燃料电池的总反应式和电极反应式总反应:2H2+O2

＝2H2OO2+4e-+2H2O＝4OH-负极：正极：H2-2e-+2OH-＝2H2O2H2-4e-+4OH－＝4H2O2H2-4e-+4OH－＝4H2O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CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2OCH4+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)2O2＋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____________________________。ab2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2课堂思考你知道吗？玩具盐水动力车，电是从哪来的？食盐水中发生了什么反应？“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg＋O2＋2H2O＝2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是A．镁片作为正极B．食盐水作为电解质溶液C．电池工作时镁片逐渐被消耗D．电池工作时实现了化学能向电能的转化A课堂小结随堂演练1.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A2.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－===PbSO4D.电池放电时，溶液的酸性增强C随堂演练B

3.如图是氢氧燃料电池构造示意图。关于该电池的说法不正确的是

A．a极是负极

B．正极的电极反应是：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

C．电子由a通过灯泡流向bD．氢氧燃料电池是环保电池随堂演练4.某可充电的锂离子电池以Li2Mn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li＋导电固体为电解质。放电时的电池反应为Li＋LiMn2O4＝Li2Mn2O4，列说法不正确的是A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应B．放电时，正极反应为：Li＋＋LiMn2O4＋e－＝Li2Mn2O4C．Li是负极，电极反应为Li－e－＝Li＋D．锂电池是一种对环境有没有严重污染的绿色电池A随堂演练5.铅酸电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总的方程式为：Pb