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第二课时 化学电源
专题六 化学反应与能量变化
第三单元 化学能与电能的转化
学习目标
1.会设计简单的原电池
2.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学
电源的特点
3.能正确书写简单化学电源的电极反应式
温故知新
原电池工作原理
负极：Zn-2e- = Zn2+
正极：2H+ + 2e- = H2↑
总：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
反应过程中实现了化学能转化为电能。
设计原电池
Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu
负极：Fe-2e- = Fe2+
正极：Cu2+ + 2e- = Cu
总：Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
反应过程中实现了化学能转化为电能。
燃料电池
铅蓄电池
人们根据原电池反应的原理，设计了很多种类的电池来实现化学能转化为电能。
银锌扣电池
干电池
锂离子电池
锂电池
镍镉电池
太阳能电池
上述能够较长时间稳定持续供电的被称为化学电源，可分为一次电池、二次电池和燃料电池。
化学电源的能量转化率比燃料燃烧高的多。
一次电池，放电之后不能复原，
二次电池，充电后能继续使用
一、最初的电池
伏打电池
铜片
锌片
浸有稀硫酸
的纸板
最初的电池容易漏液，体积大，使用不方便。
可以减小体积，并将电解质溶液换成固体
或糊状，方便携带。
伏打电池的缺点是什么？如何改进？
负极：Zn－2e－ + 2NH4+ = [Zn(NH3)2]2+ + 2H＋
正极：2MnO2 + 2H+ + 2e － =2MnO(OH)
1、结构：锌筒为 极，石墨棒为 极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作 。
负
正
电解质
2、原理
锌锰干电池
二、干电池
总反应为： Zn+2MnO2+2NH4Cl==Zn(NH3)2Cl2 + 2MnO(OH)
锌锰干电池电量小，使用一段时间后电池会鼓胀，漏液。
改进：①在外壳套上防腐金属或塑料筒制成防腐漏电池；②把氯化铵换成了碱性的物质。
把电池制成可充电循环使用的电池。
干电池有什么不足？如何改进？
二次电池
二、二次电池（又称为可充电电池）
1.铅蓄电池
常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。负
极材料是 ，正极材料是 ，电解质溶液是
。
Pb
PbO2
硫酸溶液
放电过程 负极：
正极：
负极：Pb+SO4 2--2e-=PbSO4
PbO2
硫酸溶液
电解质：
正极：PbO2+SO42-+4H++2e- =PbSO4+ 2H2O
Pb
3.锂离子电池
是新一代可充电的绿色电池，碱金属中的Li是最轻的金属，活动性极强，是制造电池的理想物质，现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。
特点：供电稳定、可反复充放电、使用寿命长、便携、无污染等
2.镍氢电池
以 为负极， 为正极，以 为电解质，寿命比铅蓄电池 ，
MH
NiO(OH)
KOH
长
（1）氢氧燃料电池
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应：2H2＋O2===2H2O
1、原理：燃料(H2)与氧化剂(O2)分别在两个电极上发生氧化反应和还原反应。
思考：若将电解质溶液换为稀硫酸，则电极反应式如何书写？
四、燃料电池
（1）氢氧燃料电池
以KOH(aq)为电解质溶液 以稀硫酸为电解质溶液
总反应 2H2＋O2===2H2O
正极 O2＋2H2O＋4e－=4OH－
负极 2H2＋4OH－－4e－=4H2O
2H2＋O2===2H2O
2H2－4e－===4H+
O2＋4H+＋4e－===2H2O
（2）甲醇燃料电池
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
总反应：2CH3OH＋3O2＋4OH_===2CO32-＋6H2O
CO2＋2OH_=CO32-＋H2O
酸性：
碱性：
思考：两种情况电极反应式如何书写？
碱性条件
化学方程式：2CH3OH + 3O2 + 4OH-= 2CO32- + 6H2O
正极：O2 + 4e-+ 2H20 = 4OH-
负极：CH3OH - 6e- + 8OH- =CO32- + 6H2O
酸性条件
化学方程式：2CH3OH +3O2=2CO2+4H2O
正极：O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O
负极：CH3OH - 6e- + H2O = 6H+ + CO2
（1）镍氢电池
NiO(OH)+MH NiO+M+H2O
---- 二次电池
五、随着科技的发展，越来越多的新型电池面世。
电极反应式的书写及判断
书写电极反应式的原则
电极反应式遵循质量守恒
得失电子守恒
电荷守恒
遵循离子方程式的书写规则
两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式
课堂小结
课堂小结
课堂训练
1．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4溶液，电池放电时的反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列对电池放电时的分析正确的是( )
A．Pb为正极被氧化
B．电子从PbO2流向外电路
C．SO42-向PbO2处移动
D．电解质溶液pH不断增大
D
2．(双选)如图是甲醇(CH3OH)燃料电池的化学原理示意图，下列判断不正确的是( )
A．电极A为电池负极
B．电极B表面上发生氧化反应
C．工作一段时间溶液pH保持不变
D．燃料电池工作时不会出现火焰
BC
3．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。
(1)该电池的负极是锂，负极反应式是 。
(2)正极现象是 。
(3)放电时OH－向 (填“正极”或“负极”)移动。中小学教育资源及组卷应用平台
化学电源的教学设计
课题 化学电源 单元 第3单元 学科 化学 年级 高一
学习目标 1.会设计简单的原电池2.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点3.能正确书写简单化学电源的电极反应式
重点 1.常见化学电池、新型燃料电池的组成和应用2.新型燃料电池的组成和工作原理
难点 1.新型燃料电池的组成和工作原理2.电极反应式的书写
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1.复习：铜锌原电池2设计原电池：(1)以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu为例1.依据已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。2.设计思路(1)定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。 (2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应。 负极电极反应：还原剂－ne－=氧化产物； 正极电极反应：氧化剂＋ne－=还原产物。 (3)找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。 (4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 学生板演写电极方程式 复习上节课内容使学生会分析物质化学变化中的能量变化与物质微观结构的关系。
讲授新课 最初的电池最初的电池容易漏液，体积大，使用不方便。可以减小体积，并将电解质溶液换成固体或糊状，方便携带。二、常见的化学电源1.锌锰干电池（一次电池）(1)结构：锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质。(2)原理：锌锰电池是一次性电池，放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。(3)电极反应负极：Zn-2e－=Zn2+，正极：2MnO2＋2NH4+＋2e－=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O总反应：Zn+2MnO2＋2NH4+= Zn2+ +Mn2O3＋2NH3↑＋H2O缺陷与改进措施：锌锰干电池电量小，而且在放电过程中容易发生气胀或漏液，会导致电器设备的腐蚀。改进措施：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。2.充电电池(1)充电电池又称二次电池。其能量的转化关系是化学能 电能。(2)常见的充电电池①铅蓄电池Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。②镍镉电池：以Cd为负极，NiO(OH)为正极，以KOH为电解质，寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃的镍镉电池如不回收，会严重污染环境。③锂电池：碱金属中的Li是最轻的金属，活动性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。3.燃料电池(1)燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电源。三、电池中电极反应式的书写1.充电电池电极反应式的书写方法 (1)先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质。(2)写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)。(3)在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。2.燃料电池电极反应式的书写方法 (1)写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O。(2)写出电池的正极反应式。根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下两种情况：①碱性电解质溶液环境下的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。②酸性电解质溶液环境下的电极反应式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O。(3)写出负极反应式：负极反应式＝总反应式－正极反应式。 了解研制新型电池的重要性找出电池的正负极，并说明发生的反应练习书写电极方程式 和实际生活相联系帮助其理解原电池的原理使其能正确书写简单化学电源的电极反应式
课堂小结
板书 一次电池锌锰干电池二次电池1.铅蓄电池2.镍氢电池3.锂离子电池燃料电池1.氢氧燃料电池2.甲醇燃料电池
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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