科版高二化学选择性必修1_《化学电源》精品学案
1.2.2化学电源教学设计2023-2024学年高二上学期化学苏教版(2019)选择性必修1
5. 教学策略：针对学生的学情分析，教师在教学过程中应采用以下策略：
七、板书设计
教学反思与改进
2. 学生反馈收集：通过学生反馈，了解他们对教学内容、教学方法、教学资源等方面的意见和建议，以便发现需要改进的地方。
3. 教师自我反思：教师在教学后进行自我反思，分析教学过程中的优点和不足，如讲解的清晰度、实验的设计、课堂活动的组织等。
4. 制定改进措施：根据教学效果评估和学生反馈，制定具体的改进措施，如优化教学内容、改进教学方法、完善教学资源等。
5. 知识拓展：学生能够通过拓展学习，了解化学电源在现实生活中的应用，拓宽知识视野和思维方式，提高综合素质。
6. 自主学习能力：学生能够在课前自主探索和课后的拓展应用中，独立思考和解决问题，提高自主学习能力。
Байду номын сангаас板书设计
① 基本概念和原理：列出化学电源的基本概念、原理和特点，如电池的定义、化学电源的类型、电化学的基本原理等。
发展趋势：提高转换效率、降低成本、增强稳定性。
（2）氢燃料电池：
应用：氢燃料电池在新能源汽车、便携式电源等领域得到应用。
发展趋势：提高氢气储存和运输的安全性、降低成本、提高能量密度。
- 反馈作业情况：教师及时批改作业，给予学生反馈和指导。
学生活动：
- 完成作业：学生认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。
- 拓展学习：学生利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。
高中化学新人教版选择性必修1412化学电源教案
第一节原电池第2课时【教学目标】1.知道化学电源的分类方法。
2熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。
3.了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，培养良好的环保意识。
【教学重难点】1.重点：（1）化学电池的工作原理；（2）燃料电池电极反应式的书写2.难点：掌握几种典型化学电池的电极反应【教学过程】[引入]上节课我们已经学习了有关原电池的相关知识，原电池是各种化学电源的雏形，我们现在使用的各种化学电池都是科技人员在原电池这一理论模型的基础之上，研制出的性能更好的各种实用电池。
每种化学电池的性能也不尽相同，这些化学电源的反应原理是什么？如何判断一种电池性能优劣？化学电源发展史和将来发展的方向是什么？带着这些问题让我们一同步入今天的课堂。
[设问]根据原电池原理，设计和生产的种类繁多的化学电源在生产生活中得到广泛的应用。
那么在日常生活和学习中，你用过哪些电池？你还知道哪些电池？[生]干电池、锂电池、蓄电池、太阳能电池等，这些电池广泛应用于通讯、交通、文化、办公及家用电子产品。
[教师补充]还有燃料电池，这些电池还在高科技及军事和各生产行业也有特殊的应用。
[投影]展示一组常用电池的图片[设计意图]让学生在视觉上感受一下常用电池，让学生以后对日常生活中的常用电池引起注意。
[师]这些电源与我们的生活和生产息息相关，同时也成为我们生活、生产的一个重要组成部分，事实上这些电源的发明和发现凝结着无数科学家长期研究的结果，且常用的电池远远不止这几种。
[讲解]实际上电池主要分三种，前面同学们说到的干电池、锂电池、蓄电池、微型纽扣电池都是将化学能转变为电能的装置，因此都属于化学电池；另外两种分别是太阳能电池和原子能电池。
[引入课题]有关太阳能电池和原子能电池的知识，感兴趣的同学课后可到图书馆或网上查阅相关资料，今天我们主要研究化学电池的相关知识。
[师]化学电源分三种，一次电池、二次电池和燃料电池[投影][讲解]一次电池就是放电后不可再充电的电池，也叫干电池。
原电池 化学电源及其应用 课件高二上学期化学鲁科版(2019)选择性必修1
2023/3/25
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二、盐桥原电池 1、铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是(BC )
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练习
6、原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是 a (填“a”或“b”)电极，该极的电极
反应 CH4+10OH--8e-=CO32- +7H2O 。 ②电池工作一段时间后电解质溶液的pH 减小 (填“增大”
“减小”或“不变”)。
C2H5OH＋3H2O＋12e－=2CO2↑＋12H＋ D．b极上发生的电极反应是
2H2O＋O2＋4e－=4OH－
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选修1 化学反应原理
3.瓦斯分析仪(如图甲)工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所 示，其中的固体电解质是Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移动。下列有关
过，下列有关叙述正确的是（ C ）
A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO42－)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极
移动，保持溶液中电荷平衡
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五、“新型”原电池
选修1 化学反应原理
1、我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的
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练习
选修1 化学反应原理
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)
又节约资源。
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+2MnO2Zn(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+2H2O2MnO(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+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2ONO.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+2H2O2Ni(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。
2022-2023学年人教版选择性必修一 4-1-2 化学电源 学案
4.1.2化学电源知识精讲一、化学电源的分类与优劣判断1. 分类：化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等。
2. 优劣判断（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或(W·h)/L。
（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或W/L。
（3）电池可储存时间的长短。
二、一次电池（干电池）一次电池，也叫做干电池，放电后不可再充电。
常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。
1. 普通锌锰干电池常见的锌锰干电池的构造如图所示。
其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。
这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。
总反应Zn + 2MnO2 + 2=== Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑负极Zn﹣2e-=== Zn2+正极2MnO2 + 2+ 2e-=== 2MnO(OH) + 2NH3↑2. 碱性锌锰干电池用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。
总反应Zn + 2MnO2 + 2H2O == 2MnO(OH) + Zn(OH)2负极Zn + 2OH-﹣2e-==Zn(OH)2正极2MnO2 + 2H2O + 2e- ==2MnO(OH) + 2OH-3. 纽扣式锌银电池锌银扣式电池，以锌为负极，银的氧化物为正极，氢氧化钾（或钠）溶液为电解液的纽扣状微型原电池总反应Zn+Ag2O+ H2O === Zn(OH)2+2Ag负极Zn+2OH- - 2e- === Zn(OH)2正极Ag2O+2e-+H2O === 2Ag+2OH-三、二次电池有些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，使活性物质获得再生，从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。
这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池或蓄电池。
鲁科版高中化学选择性必修1化学反应原理精品课件 第1章 第2节 第2课时 化学电源 (2)
H2SO4(aq)
PbO2 Pb
(2)放电时的反应
铅蓄电池放电时,正负极质量均增大,H2SO4浓度减小
项目
反应方程式
负极
Pb+SO42--2e- PbSO4
正极
PbO2+4H++SO42-+2e- PbSO4+2H2O
充放电总反应 方程式
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
2PbSO4(s)+2H2O(l)
易错提醒 在原电池反应中,当Fe作负极时,一般反应生成Fe2+,而不是Fe3+。
[对点训练2] 高铁电池是一种新型可充电电池,与普通电池相比,该电池能较长时间保持 稳定的放电电压。高铁电池放电时的总反应为
3Zn+2K2FeO4+8H2O═3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。请回答下列问题: (1)高铁电池的负极材料是_____Z_n______,放电时负极反应式为 _____Z_n_+_2_O_H__--_2_e_-═__Z_n_(_O_H_)_2_____________________。 (2)放电时,正极发生____还__原______(填“氧化”或“还原”)反应;正极反应式为 __F_e_O_42_-_+_3_e_-+_4_H__2O_____F_e_(O__H_)_3+__5_O_H_-__。放电时,______正______(填“正”或 “负”)极附近溶液的碱性增强。
[对点训练1] 如图所示是两种常见的化学电源示意图,下列说法不正确的是( C )
A.甲电池属于一次电池 B.甲电池放电时,电子从锌筒经外电路到石墨电极 C.乙电池的负极反应式为Pb-2e-═Pb2+ D.乙电池放电时,H2SO4溶液物质的量浓度减小
1.2 课时2 化学电源(18张PPT) 课件 高二化学鲁科版(2019)选择性必修1
正极：PbO2
负极：Pb
电解质溶液：H2SO4(aq)
其电池反应可以正向和逆向进行.蓄电池放电时为自发电池,充电时为电解池。充电后电池容量得到恢复,充放电次数可达千百次。
（3）放电时电极反应式:
酸性电解质溶液：H2SO4
正极:O2
负极：燃料H2
负极：
通氢气（燃料）
2H2 - 4e－ = 4H+
O2 + 4H+ + 4e－ = 2H2O
总反应：
2H2 + O2 = 2H2O
正极：
通氧气（氧化剂）
负极：
通氢气（燃料）
2H2 + 4OH- – 4e- = 4H2O
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
负极的电极反应式 = 燃料电池总反应式 - 正极的电极反应式。
一极通入CO为燃料，一极通入空气和CO2混合气体为助燃气，以Li2CO3的熔融盐作电解质的电池。 总反应式：2CO+O2 = 2CO2 正极：O2+2CO2+4e- = 2CO32- 负极：2CO+2CO32--4e- = 4CO2
O2 + 4e- + 2H2O ＝ 4OH-
2CH3OH +3O2 + 4OH-＝2CO32- +6H2O
甲醇燃料电池
（电解质为KOH）
电池总反应式：正极：负极：
CH3OH-6e-+H2O = CO2+6H+
O2+4e-+4H+ = 2H2O
2CH3OH+3O2 = 2CO2+4H2O
N₂H4－4e- +4OH- = N₂ ↑ + 4H₂O
新教材 高中化学 选择性必修1 第一节 第2课时 化学电源
二、二次电池
1.铅蓄电池
铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：
Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O
(1)负极是 Pb ，正极是 PbO2 ，电解质溶液是 H2SO4溶液 。
(2)放电反应原理
①负极反应式是_P_b_＋__S_O_24_－_－__2_e_－_=_=_=_P_b_S_O__4 _； ②正极反应式是_P_b_O_2_＋__4_H_＋_＋__S_O__24_－_＋__2_e－_=__=_=_P_b_S_O_4_＋__2_H_2_O_；
2.锂离子电池
电极 负极 正极 总反应
电极反应
嵌锂石墨(_L__ix_C_y_)：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy 钴酸锂( LiCoO2 )：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2
LixCy＋Li1－xCoO2
LiCoO2＋Cy
反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向 正 极，嵌入钴酸锂晶体中，充 电时，Li＋从钴酸锂 晶体中脱嵌，由 正 极回到 负 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。
(×) (5)锂电池是一种高能电池，体积小、重量轻，比能量大( √ )
深度思考
1.镍—镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达10～15年。其总
反应为Cd＋2NiO(OH)＋2H2O
2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。
(1)放电时，负极发生_氧__化__反应，反应式为_C_d_＋__2_O_H__－_－__2_e_－_=_=_=__C_d_(_O_H_)_2_。
三、燃料电池
1.燃料电池 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。燃料电池工 作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生 成物不断地被排出，于是电池就连续不断地提供电能。
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《1.2.2化学电源》精品学案
1.了解常见的化学电源及其分类。
2.理解锌锰干电池、铅蓄电池、燃料电池的工作原理，能正确书写有关的电极反应式和电池
反应式。
3.认识常见燃料电池的几种形式，以及电极反应特点。
铅蓄电池、氢氧燃料电池工作原理及其电极反应式的书写
原电池是将能转化为能的装置，其原理是将和进行，还原剂在极上电子发生反应，电子流通过导线流向极，氧化剂在极上电子发生反应。
在原电池中，正极上得电子数和负极上失电子的数目。
二．化学电源
化学电源是将能转化为能的实用装置。
常见的化学电源分为、、。
1.锌锰干电池
【自主学习】阅读教材P15相关内容，了解锌锰干电池的工作原理，完成以下问题：
（1）酸性锌锰干电池
负极材料：；电极反应式：。
正极材料：；电极反应式：。
电解质溶液：。
优点：；缺点：。
（2）碱性锌锰干电池
负极材料：；电极反应式：。
正极材料：；电极反应式：。
电解质溶液：，电池反应：。
优点：。
2.铅蓄电池
【自主学习】阅读教材P16相关内容，了解锌锰干电池的工作原理，完成以下问题：
负极材料：；电极反应式：。
正极材料：；电极反应式：。
电解质溶液：。
充放电时的电池反应式：。
优点：；缺点：。
3.燃料电池
燃料电池的正、负极反应物分别是和。
在负极发生反应，在正极发生反应。
燃料电池的优点是。
【活动探究】利用所给实际和仪器设计装置并进行实验，通过装置将反应H2+O2=2H2O产生的化学能转化为电能.
思考：（1）设计电池的基本思路是什么？
（2）氢氧燃料电池中，正负极反应物是什么？如何获得这些反应物？
（3）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？
设计目标设计思路及依据实验装置实验现象选择实验用品选择实验用品目的
获得氢气
和氧气
制作氢氧
燃料电池
讨论：
1.尝试分析你设计你设计的氢氧燃料电池的工作原理，写出电极反应式。
2.若选择不同的电解质溶液（离子导体），对于电极反应式有哪些应影响？
3.你认为还可以从哪些方面来改进所设计的原电池？
【归纳总结】氢氧燃料负极反应物，正极反应物，电池反应。
酸性氢氧燃料电池：
负极反应式；正极反应式。
碱性氢氧燃料电池：
负极反应式；正极反应式。
氢氧燃料电池的优点。
思考：酸性和碱性氢氧燃料电池中，反应进行一段时间后电解质溶液的pH分别如何变化？【迁移应用】1.现有H2、O2构成的燃料电池，KOH作电解质溶液，则负极应通入气,正极通入气，电极反应为: ，。
2.如把KOH改为H2SO4作电解质，则电极反应为：、。
3.将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作甲烷燃料电池。
根据对两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为，这一极的电极反应为；通入氧气的一极为_____，电极反应为，总反应为。
【能力提升】燃料电池可以使用不同的电解质如KOH溶液、H3PO4溶液、熔融碳酸盐、固体电解质或质子交换膜等作为离子导体。
请根据图示尝试写出下列固体燃料电池电极反应式。
介质电池反应：2H2 +O2 == 2H2O
负极
正极
负极
正极
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
C.判断电池的正负极只需看其正负极材料的活泼性
D.氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源
2.下列说法中错误的是()
A.化学电池是将化学能转变成电能的装置
B.化学电池的种类包括一次电池、二次电池和燃料电池等
C.化学电池供能稳定可靠，使用方便，易于维护
D.废旧电池可以随意丢弃
3.锌锰干电池在放电时总反应方程式可以表示为Zn(s)＋2MnO2＋2NH＋4===Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O，该电池放电时正极(碳棒)上发生反应的物质是()
A.Zn
B.碳
C.MnO2和NH＋4
D.Zn2＋和NH3
4.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。
碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnOOH(s)。
下列说法中错误的是()
A.电池工作时，锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为2MnO2(s)＋2H2O(l)＋2e－===2MnOOH(s)＋2OH－(aq)
C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量减少6.5 g
5.铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
下列结论正确的是()
A.Pb为正极被氧化
B.溶液的pH不断减小
C.SO2－4只向PbO2处移动
D.电解质溶液的密度不断减小
6.下图为氢氧燃料电池工作原理示意图，按此图提示，下列叙述不正确的是( )
A.b电极的电极反应为：4OH–-4e-===2H2O+O2↑
B.a电极是负极
C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D.氢氧燃料电池是一种只能将氧化剂和燃料全部储藏在电池内的发电装置
7.用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成原电池——燃料电池，该电池放电时发生的反应为CH4＋2KOH＋2O2===K2CO3＋3H2O。
下列说法错误的是()
A.通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极
B.放电时，通入O2一极附近溶液的pH升高
C.放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化
D.通甲烷极的电极反应式是CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O
8.下图是甲醇燃料电池的结构示意图，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===2CO2＋4H2O。
下列说法不正确的是()
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－===4OH－
C.负极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋
D.该电池提供1 mol e－，消耗氧气0.25 mol
检测反馈答案
1.【答案】C
【解析】判断电池的正负极不仅与电极材料有关，还与电解质溶液有关。
2.【答案】D
3.【答案】 C
【解析】 根据方程式可知：Zn 为负极，碳棒为正极，负极：Zn －2e －===Zn 2＋，正极：2MnO 2＋2NH ＋4＋2e －===Mn 2O 3＋2NH 3↑＋H 2O ，所以正极上参与反应的物质是MnO 2和NH ＋4。
4.【答案】 C
【解析】 本题要求利用原电池原理分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应中失去电子；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子移动方向与电流方向相反，故C 错误；由电子守恒知D 项正确；由该电池反应的总反应式和原电池原理写出正极反应式知B 正确。
5.【答案】D
【解析】 由题给电极反应可以看出H 2SO 4不断被消耗，故pH 不断增大，H 2SO 4浓度减小，溶液密度减小，所以B 错，D 对；由Pb 元素化合价的变化，可以看出Pb 是负极，所以A 不正确；原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由Pb 极流向PbO 2极；内电路中，负电荷(SO 2－4和OH －)移向Pb 极，所以C 不正确。
6.【答案】AD
7. 【答案】C
【解析】原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由总反应式知，此燃料电池的电极反应式是正极：2O 2＋4H 2O ＋8e －===8OH
－ 负极：CH 4＋10OH －－8e －===CO 2－
3＋7H 2O
由此可见A 、B 、D 正确，错误的为C 。
8.【答案】B
【解析 】电极反应式为负极：2CH 3OH －12e －＋2H 2O===2CO 2↑＋12H ＋
正极：3O 2＋12e －＋12H ＋===6H 2O ，B 错误；根据电子流向，可以判断a 处通甲醇，b 处通
O 2；当电池提供 1 mol 电子时，消耗O 2为3 mol 12＝0.25 mol 。