(共43张PPT)
化学能转化为电能（1）
高二年级
化学
Zn
+
H2SO4
ZnSO4
+
H2
自发的氧化还原反应
任务1.设计装置，将反应Zn＋CuSO4
ZnSO4＋Cu
产生的化学能转化为电能。
任务1.设计装置，将反应Zn＋CuSO4
ZnSO4＋Cu
产生的化学能转化为电能。
正极材料
负极材料
失电子场所
得电子场所
负极反应物
任务2.分析原电池的构成要素及各部分的作用
正极材料
得电子场所
任务2.分析原电池的构成要素及各部分的作用
电子导体
负极材料
失电子场所
负极反应物
正极材料
得电子场所
任务2.分析原电池的构成要素及各部分的作用
电子导体
离子导体
正极反应物
负极材料
失电子场所
负极反应物
任务3.分析原电池的工作原理，写出电极反应。
负极
正极
任务3.分析原电池的工作原理，写出电极反应。
负极
正极
e-
e-
任务3.分析原电池的工作原理，写出电极反应。
e-
负极
正极
e-
e-
Zn2+
SO4
2-
氧化
还原
任务3.分析原电池的工作原理，写出电极反应。
Zn
-
2e-
Zn2+
负极
Cu2+
+
2e-
Cu
正极
Zn＋Cu2+
Zn2+＋Cu
总反应
负极
正极
e-
e-
Zn2+
SO4
2-
自发的氧化还原反应
还原剂
+
氧化剂
氧化产物
+
还原产物
氧化反应
还原反应
分开进行
原电池
形成闭合回路
（失去电子）
（得到电子）
还原性
氧化性
还原剂
+
氧化剂
氧化产物
+
还原产物
还原性
氧化性
正极材料
正极反应物
负极
负极材料
负极反应物
正极
电子导体
离子导体
自发的氧化还原反应
原电池
氧化反应
还原反应
分开进行
形成闭合回路
（失去电子）
（得到电子）
4.锌片表面附着大量红色
3.电流表指针偏转
5.电流迅速衰减
1.锌片溶解
2.铜片上有红色固体析出
固体
6.温度升高
3.电流表指针偏转
5.电流迅速衰减
1.锌片溶解
2.铜片上有红色固体析出
4.锌片表面附着大量红色
固体
问2：电流为什么出现衰减？
问1：锌片表面附着的大量红色固体是什么？如何产生的？
铜单质
锌片和溶液中的铜离子直接反应
当锌片表面析出大量的铜之后，减小了锌片与溶液的接触面积，进而减缓了原电池反应的速率，电流出现衰减。
电子
沿导线流向铜片，被铜片周围的铜离子得到
仍存在锌片上，被锌片周围的铜离子直接得到
问3：电池在工作过程中温度为什么会升高？
Zn与CuSO4溶液
不直接接触
关键
任务4.如何改进？画出改进装置图。
盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液；琼胶的作用是防止U管中溶液流出；
盐桥
是一种“离子导体”
K+和Cl-能在内部自由移动。
改进原电池装置
没有盐桥
指针不偏转
有盐桥
指针偏转
改进原电池装置
单液原电池
双液原电池
任务5.分析双液原电池的构成要素及工作原理
双液原电池的构成要素及作用
ZnSO4
溶液、盐桥、
CuSO4
溶液
离子导体
导线
电极材料
锌片、铜片
电子导体
锌片、Cu2+
电极反应物
双液原电池装置的工作原理
负极
正极
锌片
负极材料
铜片
正极材料
双液原电池装置的工作原理
电子通过导线流向铜片
负极
正极
双液原电池装置的工作原理
K+
Cl-
盐桥中的K+会进入CuSO4溶液，
负极
正极
ZnSO4溶液。
Cl-会进入
双液原电池装置的工作原理
Zn
-
2e-
Zn2+
负极
Cu2+
+
2e-
Cu
正极
电极反应式：
Zn＋Cu2+
Zn2+＋Cu
总反应
负极
正极
K+
Cl-
自发的氧化还原反应
还原剂
+
氧化剂
氧化产物
+
还原产物
还原性
氧化性
氧化反应
还原反应
分开进行
原电池
正极材料
正极反应物
负极
负极材料
负极反应物
正极
电子导体
离子导体
课堂小结
形成闭合回路
（盐桥）
（失去电子）
（得到电子）
利用反应
2Fe3+
+
2I-
2Fe2+
+
I2
设计一个双液原电池，画出装置简图。
应用实践
2I-
+
2Fe3+
I2
+
2Fe2+
还原剂
+
氧化剂
氧化产物
+
还原产物
正极材料
正极反应物
负极
负极材料
负极反应物
正极
电子导体
离子导体
FeCl3
溶液
KI溶液
（盐桥）
盐桥
C
C
利用反应
2Fe3+
+
2I-
2Fe2+
+
I2
设计一个双液原电池，画出装置简图。
利用反应
2Fe3+
+
2I-
2Fe2+
+
I2
设计一个双液原电池，画出装置简图。
利用反应
2Fe3+
+
2I-
2Fe2+
+
I2
设计一个双液原电池，画出装置简图。
分析该装置各构成要素的作用及工作原理
利用反应
2Fe3+
+
2I-
2Fe2+
+
I2
设计一个双液原电池，画出装置简图。
离子导体
电极材料
电子导体
电极反应物
KI
溶液、盐桥、
FeCl3
溶液
导线
石墨
I-、Fe3+
利用反应
2Fe3+
+
2I-
2Fe2+
+
I2
设计一个双液原电池，画出装置简图。
简述该电池的工作原理
K+
Cl-
负极
正极
利用反应
2Fe3+
+
2I-
2Fe2+
+
I2
设计一个双液原电池，画出装置简图。
电极反应式：
负极：2I-
-
2e-
I2
正极：2Fe3+
+
2e-
2Fe2+
负极
正极
Cl-
K+
自发的氧化还原反应
还原剂
+
氧化剂
氧化产物
+
还原产物
还原性
氧化性
氧化反应
还原反应
分开进行
原电池
正极材料
正极反应物
负极
负极材料
负极反应物
正极
电子导体
离子导体
课堂小结
形成闭合回路
（盐桥）
（失去电子）
（得到电子）
寻找你身边的电池试着分析它们的工作原理及各部分的作用
课后作业：
练习题．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是（ ）
A.电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B.电极Ⅱ的电极反应式为：Cu2++2e﹣
Cu
C.该原电池的总反应为：2Fe3++Cu
Cu2++2Fe2+
D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子
2Fe3++Cu
Cu2++2Fe2+
自发的氧化还原反应
负极：Cu-2e-
Cu2+
总反应：
正极：2Fe3++2e-
2Fe2+
练习题．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是（ C ）
A.电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B.电极Ⅱ的电极反应式为：Cu2++2e﹣
Cu
C.该原电池的总反应为：2Fe3++Cu
Cu2++2Fe2+
D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子(共36张PPT)
化学能转化为电能（2）
高二年级
化学
化学电源
一次电池
二次电池（可充电电池）
二、化学电源
化学电源
燃料电池
……
1.锌锰干电池
任务1.
分析酸性锌锰干电池各部分的作用。
酸性锌锰干电池
1.锌锰干电池
酸性锌锰干电池
正极材料
正极反应物
离子导体
负极材料
负极反应物
容器
任务1.
分析酸性锌锰干电池各部分的作用。
1.锌锰干电池
酸性锌锰干电池
任务2.分析酸性锌锰干电池的工作原理，
写出负极的电极反应。
1.锌锰干电池
酸性锌锰干电池
e-
正极反应物MnO2
正极材料石墨
正极
任务2.分析酸性锌锰干电池的工作原理，
写出负极的电极反应。
负极材料Zn
负极
负极反应物Zn
Zn2+、NH4
Cl-
1.锌锰干电池
酸性锌锰干电池
已知：氯化铵溶液显酸性。
为什么酸性锌锰干电池即使不用也会很快没电甚至漏液？
负极
Zn?-?2e-?
?
Zn2+
正极
2MnO2?+?2NH4
?+?2e-
?
Mn2O3?+?2NH3?+?H2O
1.锌锰干电池
酸性锌锰干电池
酸性锌锰干电池的缺点：
容易自放电导致存放时间短
放电后电压下降较快
1.锌锰干电池
酸性锌锰干电池
碱性锌锰干电池
1.锌锰干电池
任务3.分析碱性锌锰干电池各部分作用，
指出在哪些方面较酸性锌锰干电池有所改进？
碱性锌锰干电池
1.锌锰干电池
任务3.分析碱性锌锰干电池各部分作用，
指出在哪些方面较酸性锌锰干电池有所改进？
碱性锌锰干电池
正极材料
容器
正极反应物
隔离正负极
负极反应物
负极材料
1.锌锰干电池
任务3.分析碱性锌锰干电池各部分作用，
指出在哪些方面较酸性锌锰干电池有所改进？
碱性锌锰干电池
以氢氧化钾代替氯化铵做电解质
以不参与反应的钢外壳代替锌筒
负极反应物和负极材料进行了拆分
1.锌锰干电池
关注电解质的性质、产物的形式
+?2OH-?
+?H2O
任务4.已知碱性锌锰干电池的总反应为：
Zn?+?2MnO2?+?H2O?
ZnO?+?2MnOOH（碱式氧化锰）
请分别写出正负极的电极反应。
错误写法：负极
Zn?-?2e-?
Zn2+
正确写法：
负极
Zn?-?2e-?
?ZnO?
1.锌锰干电池
+?2H2O
+?2OH-
正极
2MnO2?+?2e-
?
?
2MnOOH?
碱式氧化锰
任务4.已知碱性锌锰干电池的总反应为：
Zn?+?2MnO2?+?H2O?
ZnO?+?2MnOOH（碱式氧化锰）
请分别写出正负极的电极反应。
2.铅蓄电池
2.铅蓄电池
任务5.
分析铅蓄电池的工作原理，并写出放电时的
电极反应和总反应。
2.铅蓄电池
任务5.
分析铅蓄电池的工作原理，并写出放电时的
电极反应和总反应。
e-
正极反应物PbO2
正极材料
正极
负极材料
负极
负极反应物Pb
H+
SO4
2.铅蓄电池
+?4H+
+?2H2O
负极??Pb?+?SO4?-?2e-?
?PbSO4
正极??PbO2??+?SO4
?+?2e-?
PbSO4?
总反应
Pb?+?PbO2?+?2H2SO4
?2PbSO4?+?2H2O
总结归纳
书写陌生电极反应的思路和方法：
确定化合价变化的反应物及对应的产物
根据化合价确定得/失电子的数目
电荷守恒
原子守恒
3.燃料电池
燃料电池能量利用效率高、可连续使用、污染轻。
燃料电池负极一般通入燃料（如H2、CH4、CH3OH、CH3CH2OH等），正极一般通入氧化剂（如O2）。实现一个相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转化为电能。
3.燃料电池
3.燃料电池
任务6.利用所给药品和仪器设计装置，通过该装置将下列反应产生的
化学能转化为电能。2H2?+?O2
?2H2O
写出设计思路，绘制实验装置图。
实验用品
KOH溶液，稀硫酸，K2SO4溶液，石墨棒；
长颈漏斗，U
形管，橡胶塞，导线，电流表，电源。
资料：在水中加入少量KOH、H2SO4、K2SO4可以提高水的导电性，从而加
快电解水的速度。
氧化还原反应
还原剂
+
氧化剂
氧化产物+
还原产物
还原性
氧化性
氧化反应
还原反应
分开进行
原电池
正极材料
正极反应物
负极
负极材料
负极反应物
正极
电子导体
离子导体
（失电子）
（得电子）
形成闭合回路
设计原电池的思路
确定负极
确定正极
构成闭合回路
负极反应物
负极材料
正极反应物
正极材料
离子导体
电子导体
H2?
O2?
石墨
石墨
KOH溶液/稀硫酸/K2SO4溶液
导线
3.燃料电池
获得氢气和氧气
制作氢氧燃料电池
3.燃料电池
思考：
哪些物质可以用作氢氧燃料电池的电极材料？
哪些物质可以用作氢氧燃料电池的离子导体？
3.燃料电池
电极材料：不与离子导体反应的固体金属或石墨
多孔性材料
离子导体：KOH溶液、H3PO4溶液、熔融碳酸盐、
固体电解质、质子交换膜
思考：
哪些物质可以用作氢氧燃料电池的电极材料？
哪些物质可以用作氢氧燃料电池的离子导体？
3.燃料电池
KOH溶液：负极
H2
-?2e-
2H+
H2
+?2OH-
-
2e-
2H2O
任务7.分别写出电解质溶液为KOH溶液、稀硫酸、K2SO4溶液
时氢氧燃料电池的电极反应。
×
√
3.燃料电池
+
4H+
2
+
2H2O
4
×
√
正极
O2
+?4e-
H2O
O2
+?4e-
OH-
KOH溶液：负极
H2
-?2e-
2H+
H2
+?2OH-
-
2e-
2H2O
任务7.分别写出电解质溶液为KOH溶液、稀硫酸、K2SO4溶液
时氢氧燃料电池的电极反应。
×
√
3.燃料电池
KOH溶液：负极
H2
+?2OH-
-
2e-
2H2O
正极
O2
+
2H2O
+?4e-
4OH-
2H2
+?4OH-
-
4e-
4H2O
2H2?+?O2?
?
2H2O
任务7.分别写出电解质溶液为KOH溶液、稀硫酸、K2SO4溶液
时氢氧燃料电池的电极反应。
3.燃料电池
任务7.分别写出电解质溶液为KOH溶液、稀硫酸、K2SO4溶液
时氢氧燃料电池的电极反应。
稀硫酸：
负极
2H2
-?4e-
4H+
正极
O2
+?4H+
+?4e-
?
?2H2O
K2SO4溶液：负极
2H2
-?4e-
4H+
正极
O2
+?2H2O
+?4e-
4OH-
2H2?+?O2?
?
2H2O
2H2?+?O2?
?
2H2O
我们希望未来的电池
更易于维护
便于携带
内阻更小
小身材，大电量
工作温度更宽
寿命更长
……
价格便宜
课后思考：
你认为可以从哪些方面来改进你所设计的氢氧燃料电池？
课后作业：
请通过上网搜索、查阅文献等方式，了解目前市场上有哪些新型电池，指出它们的设计新意、优点以及存在的问题。
