2019人教版高中化学选择性必修1 第4章 第1节 第2课时-化学电源(新课标教案教学设计)
高中化学新教材同步选择性必修第一册第4章第1节第2课时化学电源
第2课时化学电源[核心素养发展目标] 1.证据推理与模型认知：通过对常见化学电源的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识。
2.科学态度与社会责任：增强科技意识，不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求。
积极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染。
一、化学电源概述一次电池1．化学电源概述(1) 化学电源的分类原电池是化学电源的雏形，常分为如下三类：①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电。
②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。
③燃料电池：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
(2)判断电池优劣的主要标准①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，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功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。
③电池可储存时间的长短。
(3)化学电池的回收利用使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。
废弃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。
如镍氢电池、锂离子电池等。
2．一次电池：锌锰干电池普通锌锰干电池碱性锌锰干电池示意图构造负极：锌正极：石墨棒负极反应物：锌粉正极反应物：二氧化锰电解质溶液：氯化铵和氯化锌电解质溶液：氢氧化钾工作原理负极：Zn－2e－＋2NH＋4===Zn(NH3)2＋2＋2H＋正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH)总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2(1)干电池根据电解质的性质又可分为酸性电池、碱性电池、中性电池(√)(2)具有高“比能量”和高“比功率”的电池称为高能电池(√)(3)废电池须进行集中处理的目的是防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染(√)(4)铅蓄电池应用广泛，主要优点是单位重量的电极材料释放的电能大(×)(5)燃料电池具有能量利用率高、可连续使用和污染轻等优点(√)(6)锂电池是一种高能电池，体积小、重量轻，比能量大(√)1．已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。
原电池(第2课时 化学电源)(课件)高二化学(人教版2019选择性必修1)
燃料电池
(2)甲烷燃料电池
用导线连接的两个铂电极插入电解质溶液中，然后向两极分别 通入CH4和O2，该电池的反应式：
② KOH溶液： 负极：CH4＋10OH－－8e－==CO32－＋7H2O 正极：2O2＋4H2O＋8e－==8OH－ 总反应式：CH4+2O2+2OH-==CO32-+3H2O
燃料电池
一次电池
4.锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池
Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是 LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。 (1)负极材料为__锂__，电极反应为__8_L__i－__8_e_－_=_=_=__8_L_i＋_。 (2)正极的电极反应为__3_S_O__C_l_2_＋__8_e－__=_=_=_2_S_＋__S_O__23－__＋__6_C_l_－。
【课堂练习】
3、锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受 到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的
总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ B ）
A、Li是正极，电极反应为 Li－e- =Li+ B、Li是负极，电极反应为 Li－e- =Li+ C、Li是负极，电极反应为 MnO2 +e-=MnO2 – D、Li是负极，电极反应为 Li－2e- = Li2+
一次电池
1) 锌-锰干电池 （酸性电解质溶液） 正极：
2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = 2MnO(OH) + 2NH3↑
负极: Zn – 2e- = Zn2+
4.1.2化学电源(课件)高二化学(人教版2019选择性必修1)
还原剂： Zn 氧化剂： MnO2 负极： 锌筒 正极： 石墨棒 离子导体： NH4Cl和ZnCl2混合物
Zn+2NH4Cl+2MnO2 Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)
任务一 一次电池
思考1
分析普通锌锰干电池长期占据市场和现在逐渐被替代的
可能原因。
A
原因1：会发生自放电
原因2：电解质氯化氨为酸性，会腐蚀电 干电池漏液
总结提升
第 25 页
电池类型
原理
工艺及目的
一次电池
原电池原理
加入隔膜分隔氧化剂与还原剂， 减少电池自损耗。
二次电池
原电池及 电解池原理
将相关活性物质富集在电极材 料表面，实现物质循环转化。
燃料和氧化剂连续由外部提供，
燃料电池 原电池原理 保持电极材料和离子导体稳定， 能够实现连续工作。
巩固练习
第 24 页
2．甲醇－空气燃料电池（DMFC）是一种高效、轻污染的车载电池，其工作 原理如图所示。下列有关叙述正确的是（ B ） A．该装置能将电能转化为化学能 B．电流由乙电极经导线流向甲电极 C.负极的电极反应式为：CH3OH＋6OH－－6e－===CO2＋5H2O D．b口通入空气，c口通入甲醇
石 墨 棒
NH4Cl NH4Cl
池的锌筒且反应有氢气生成，易造成电池
Zn
MnO2 ZnCl2
膨胀及漏液现象
任务一 一次电池
2.碱性锌锰干电池
金属外壳
【资料卡片】已知该电池总反应为： Zn+2MnO2+2H2O 2MnO(OH)+Zn(OH)2
根据示意图和资料：
Zn粉和
分析各部分的作用并写出电极反应式。
高中化学新人教版选择性必修1 第4章 第1节 第2课时 化学电源 课件(69张)
课前 ·新知导学
课堂 ·素养初培
辨析 ·易错易混
小练 ·素养达成
课后提能训练
化学 选择性必修1 新人教版
第四章 化学反应与电能
正误判断。(对的打“√”，错的打“×”)
(1)碱性锌锰电池、铅酸蓄电池、锂离子电池都属于二次电池。
()
(2)二次电池充电时，化学能转化为电能。
()
(3)二次电池充电时发生的反应不能自发进行。
课前 ·新知导学
课堂 ·素养初培
辨析 ·易错易混
小练 ·素养达成
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化学 选择性必修1 新人教版
(2)二次电池(以铅酸蓄电池为例)。 ①构造：
第四章 化学反应与电能
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第四章 化学反应与电能
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第四章 化学反应与电能
(2)给出总反应式，写电极反应式。 如果给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应 (即分析有关元素的化合价变化情况)，先写出反应相对较简单的一极的 电极反应式，另一极的电极反应式可用总反应式减去已写出的电极反应 式，即得结果。
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第四章 化学反应与电能
学法指导
1．实物感知——查找生活中见到的化学电源，认识其结构和实际应 用，增强生活离不开化学电源的认识 2．以氧化还原反应知识为基础，运用双线桥法，深刻认识重要化学 电源的工作原理
新教材人教版高中化学选择性必修一 4-1-2 化学电源 教学课件
铅酸蓄电池是典型的二次电池,其性能优良、价格低廉、安全可靠、可多次 充放电,所以在生产、生活中使用广泛,如汽车、电动自行车等都使用这种电池。 其充、放电时的电池反应为
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)。
负极:Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s); 正极:PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l); 放电过程中,负极的质量增大,电解质溶液的pH升高。
第十页，共十一页。
2.甲醇燃料电池的结构示意图如下,甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电
路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应为 2CH3OH+3O2
法不．正．确．的是( B )。
2CO2+4H2O。下列说
A.左电极为电池的负极,a 处通入的物质是甲醇
B.正极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OHC.负极反应式为 CH3OH+H2O-6e- CO2↑+6H+ D.该电池外电路中每转移 1 mol e-时,消耗氧气 0.25 mol
第十一页，共十一页。
第七页，共十一页。
将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电池
第八页，共十一页。
第九页，共十一页。
1.瑞典 ASES 公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池的工作原理如图所示,下列
有关说法正确的是( D )。
A.电极 2 发生氧化反应 B.电池工作时,Na+向负极移动 C.电流由电极 1 经外电路流向电极 2 D.电极 1 发生的电极反应为 2NH3+6OH--6e- N2↑+6H2O
4.1.2化学电源(教学设计)高二化学(人教版2019选择性必修1)
第四章《化学反应与电能》教学设计第一节原电池的工作原理第二课时化学电源池的性能和安全性也在不断提高。
我们也可以进一步思考化学电源在电动汽车中的应用，它作为电动汽车的动力来源，能够将化学能转化为电能，为车辆提供动力。
随着电动汽车的普及和发展，它对环境的贡献不容忽视。
电动汽车相较于传统燃油汽车，可以减少燃油排放和环境污染，符合环保意识和社会发展趋势。
化学电源在电动汽车中的应用和推广具有重要意义，它可以促进环保意识的普及和可持续发展。
【互动环节】【问题1】老师将学生分为小组讨论思考，结合生活中的电池使用，怎么判断优劣？【学生1】表明自己使用，看待机时长；【学生2】通过自己使用的充电宝，观察电池体积大小，输出的功率等；【学生3】结合自己用的一些小的电器，通过可以反复充电的电池判断电池价值。
【老师】对学生的生活中的常识表示肯定，总结判断电池的优劣指标。
●判断电池优劣的指标（简单了解）1.比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，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功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。
3.电池的可储存时间的长短。
【问题2】同学们刚才列举了很多种电池，那么这些电池都如何分类的？【学生】电池可以分为一次电池，充电电池（二次电池）。
【老师】对化学电源分类，概念进行总结：【投影】●化学电源的分类：化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生③燃料电池：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源【交流】使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。
废弃电池要进行回收利用。
【对应练习1】下列说法错误的是()A．依据原电池的原理设计出了化学电源B．原电池是化学电源的雏形【投屏】1普通锌锰干电池常见的锌锰干电池的构造如图所示。
化学电源+课件+2023-2024学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
化学电源和一次电池
化学电源
一次电池
二次电池
燃料电池
分 享
生活常识
时 刻
如何挑选电池？
1
单位质量或单位体积
所能输出电能的多少。
2
单位质量或单位体积
所能输出功率的大小。
3
电池可储存时间的长
短。
科学发展
友情提示
废旧电池中含有重金属、酸
和碱等物质，随意丢弃会对生
锂离子电池
镍氢电池
态环境和人体健康造成危害。
。 放 电 时 ， ____(
4
2
3
“负”)极附近溶液的碱性增强。
燃料电池
讨论探究
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。
请思考讨论下列问题：
1．该氢氧燃料电池对电解质溶液有什么要求？
2．该电池的总方程式如何书写？
3．如何判断电源的正负极？
负极：______________________________________，
3
C2H5OH＋4OH-+3O2===5H2O+2CO2−
总反应式：_____________________________________。
3
②电解质：稀硫酸
3O2＋12H＋＋12e－===6H2O
正极：__________________________；
第2课时 化学电源
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
学习目标
重点
1.了解化学电源并认识化学电源在实际
生活中的应用。
一次电池、二次电池及燃
料电池的反应原理。
4.1.2化学电源-高二化学课件(人教版2019选择性必修1)
环节2、知识精讲
10
一、一次电池（干电池） 1、请同学们分析碱性锌锰电池各部分的功能及电池产生电流的原因。
碱性锌锰电池构造示意图
电极
Zn、MnO2/KOH溶液（胶状）
负极
正极
还原剂 氧化产物 电极 氧化剂 还原产物
黄铜棒 Zn Zn(OH)2 金属 MnO2 MnO(OH)
负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
LiMnO2，下列说法正确的是（ B ） A、Li是正极，电极反应为 Li－e- =Li+ B、Li是负极，电极反应为 Li－e- =Li+ C、Li是负极，电极反应为 MnO2 +e-=MnO2 – D、Li是负极，电极反应为 Li－2e- = Li2+
环节2、知识精讲
27
练习2、一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解 质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列 对该燃料电池说法正确的是( AC )
为了证明自己的发现是正确的，伏特决定更深入地了解电的来源。 为了纪念他的贡献，人们把电压的计量单位叫做伏特，简称伏，符号V。比如我们 手电筒里的电池的电压是1.5伏特，我们家里的电灯的电压是220伏特。
环节2、知识精讲
5
用途广泛的各种化学电池
银锌电池
干电池
锂离子电池
镍氢电池
铅酸电池
燃料电池
环节2、知识精讲
可供选择的燃料很多，如:氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等液态或气态的 燃料。
环节2、知识精讲
20
燃
料
电 池
氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI
的
应
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2.一次电池:锌锰干电池
普通锌锰干电池碱性锌锰干电池
示
意
图
构造负极:锌
正极:石墨棒
电解质:氯化铵和
氯化锌
负极反应物:锌粉
正极反应物:二氧化锰
电解质:氢氧化钾
工作原理负极:Zn-2e-+2N H4+
Zn(NH3)22++2H+
正极:2MnO2+2H++2e-
2MnO(OH)
总反应:Zn+2NH4Cl+2MnO2
Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)
负极:Zn+2OH--2e-
Zn(OH)2
正极:2MnO2+2H2O+2e-
2MnO(OH)+2OH-
总反应:Zn+2MnO2+2H2O
2MnO(OH)+
Zn(OH)2
微思考:碱性锌锰电池与普通锌锰电池相比,有哪些优良性能?
提示:比能量和可储存时间均有所提高,适用于大电流和连续放电。
3.二次电池
(1)概念:放电后可以再充电使活性物质获得再生,又称可充电电池或蓄电池。
此类电池可以重复使用。
(2)铅酸蓄电池(最常见的二次电池)
构造示意图
放电反应负极Pb+S O42--2e-PbSO4
正极PbO2+S O42-+4H++2e-PbSO4+2H2O
充电反应阴极PbSO4+2e-Pb+S O42-
阳极PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++S O42-
总反应Pb+PbO
2+2H2SO42PbSO4+2H2O
NO.2互动探究·提升能力
锌银电池是一种常见的一次电池,其结构如图1所示;铅酸蓄电池、镍镉电池均是常见的二次电池,其中镍镉电池(如图2所示,电解质溶液为KOH溶液)放电时的总反应为2NiO(OH)+Cd+2H2O
2Ni(OH)2+Cd(OH)2。
探究1 二次电池的电极反应
问题1:二次电池充电、放电时两极发生的反应相同吗?
提示:不相同。
电池放电时,负极发生氧化反应,充电时,作阴极发生还原反应;放电时,正极发生还原反应,充电时,作阳极发生氧化反应。
问题2:铅酸蓄电池放电时,正极区域溶液的pH如何变化?
提示:铅酸蓄电池放电时,正极反应式为PbO2+4H++S O42-+2e-PbSO4+2H2O,反应消耗H+,故c(H+)下降,pH升高。
探究2 书写化学电源的电极反应
问题1:结合图1,请写出正极和负极反应式。
提示:正极:Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-;负极:Zn+2OH--2e-
Zn(OH)2 。
问题2:结合镍镉电池放电时总反应及化合价变化,试着写出电极反应式。
提示:正极:2NiO(OH)+2H2O+2e-2Ni(OH)2+2OH-;负极:Cd+2OH--2e-Cd(OH)2。
1.分析二次电池的方法步骤
(1)根据所给电池反应的方程式,分析化合价的变化,确定正、负极及其反应。
化合价升高的物质作负极,发生氧化反应,化合价降低的物质作正极,发生还原反应。
(2)结合电解质溶液的环境,先写出负极的电极反应式,再用总反应方程式减去负极反应式即得正极反应式。
书写时要注意质量守恒、电荷守恒的灵活应用。
(3)充电时,电池的负极要发生还原反应,负极反应逆向书写,即为阴极反应;电池的正极要发生氧化反应,正极反应逆向书写,即为阳极反应。
(4)根据电极反应式,综合分析离子的移动方向以及电解质溶液的变化。
2.化学电源中电极反应式的书写
(1)根据装置书写电极反应式
①先分析装置图,确定原电池的正、负极上的反应物质。
②书写电极反应式
负极——活泼金属或H2失去电子生成阳离子;若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存,则该阴离子应写入负极反应式。
如铅酸蓄电池,负极:Pb+S O42--2e-PbSO4。
正极——阳离子得到电子生成单质(或低价离子),或O2得到电子,若是O2发生电极反应,则有以下两种情况:
a.电解质是碱性或中性:O2+2H2O+4e-4OH-;
b.电解质是酸性:O2+4H++4e-2H2O。
③正、负电极反应式相加得到电池的总反应方程式。
(2)根据电池总反应式,写电极反应式
①析价态,定正负→根据元素化合价的变化情况确定正、负极。
②列物质→判断电极反应物和产物。
③标得失→分析化合价的升降,确定得失电子数。
④看环境,配守恒→配平电荷、配平原子。