高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能--电池(第2课时)化学电源测1鲁科版4
1 第1章第3节 化学能转化为电能--电池第2课时化学电源 一、选择题 1．锂硫电池由于具有高比能量以及硫廉价易得等优势而受到人们的广泛关注。锂－硫电池的正极材料主要由单质硫和一些高导电性材料复合而成，金属锂片作为负极，正负极之间用浸有电解液的隔膜隔开，其电池结构如图，下列说法不正确的是( )
A. 负极的电极反应式为Li－e－===Li＋ B. 正极材料中的石墨颗粒主要用于增强导电性 C. 电池工作时电子经导线流向正极，又经高氯酸锂介质流向Li极 D. 总反应方程式为2Li＋S===Li2S 2．某手机电池采用了石墨烯电池，可充电5分钟，通话2小时。一种石墨烯锂硫电池(2Li＋S8===Li2S8)工作原理示意图如图。已知参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量。下列有关该电池说法不正确的是( )
A. 金属锂是所有金属中比能量最高的电极材料 B. A电极为该电源的负极，发生氧化反应 C. B电极的反应：2Li＋＋S8＋2e－===Li2S8 D. 电子从A电极经过外电路流向B电极，再经过电解质流回A电极 3．研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( ) A. 正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl 2
B. 每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C. Na＋不断向“水”电池的负极移动 D. AgCl是还原产物 4．MgH2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 石墨电极是该电池的正极 B. 石墨电极上发生还原反应 C. Mg电极的电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋ D. 电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再从石墨电极经电解质溶液流向Mg电极 5．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意图如图所示。下列说法不正确的是( )
A. Zn电极是负极 B. Ag2O电极发生还原反应 C. Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 D. 放电前后电解质溶液的pH保持不变 6．锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次性电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiC1O4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。下列说法正确的是 3
A. 外电路的电流方向是由Li极流向MnO2极 B. 正极的电极反应式：MnO2+Li++e-=LiMnO2 C. Li电极发生还原反应 D. 在放电过程中ClO4-向正极迁移 7．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其它均为Cu，则( )
A. 电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ B. 电极Ⅰ发生还原反应 C. 电极Ⅱ逐渐溶解 D. 电极Ⅲ的电极反应：Cu2+ +2e-＝Cu 8．钠离子电池具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点，特别适合于固定式大规模储能应用的需求。一种以Na2SO4水溶液为电解液的钠离子电池的总反应为：NaTi2(PO4)3
＋2Na2NiFeⅡ(CN)6Na3Ti2(PO4)3＋2NaNiFeⅢ(CN)6(注：其中P的化合价为＋5，Fe的上标Ⅱ、Ⅲ代表其价态)。下列说法不正确的是( ) A. 放电时NaTi2(PO4)3在正极发生还原反应 B. 放电时负极材料中的Na＋脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na＋嵌入到正极材料中 C. 该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na＋的浓度基本保持不变 D. 充电过程中阳极反应式为：2NaNiFeⅢ(CN)6＋2Na＋＋2e－===2Na2NiFeⅡ(CN)6 9．关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法：①微生物促进了电子的转移 ②微生物所在电极区放电时发生还原反应 ③放电过程中，H＋从正极区移向负极区 ④正极反应式为：MnO2
＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O正确的是( ) 4
A. ④ B. ①③ C. ①④ D. ②③ 10．MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，下列有关该电池的说法正确的是( ) A. 该电池的正极反应式为4OH－＋4e－===O2↑＋2H2O B. 该电池的负极反应式为H2－2e－===2H＋ C. 放电时OH－向负极移动 D. 当生成1 mol H2O时，转移2 mol电子 11．2013年3月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．．的是
( )
A. a为电池的正极 B. 电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C. 放电时，a极锂元素的化合价发生变化 D. 放电时，溶液中Li＋从b向a迁移 12．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（ ） 5
A. 正极反应中有CO2生成 B. 微生物促进了反应中电子的转移 C. 质子通过交换膜从负极区移向正极区 D. 电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 13．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是 A. 检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B. 若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C. 电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D. 正极上发生的反应是：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 14．一种光化学电池的结构如图所示，电池总反应为：AgCl(s)＋Cu＋(aq)===Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)，下列关于该电池在工作时的说法中正确的是( )
A. 生成108 g银，转移电子个数为1 mol B. Cu＋在负极发生氧化反应 C. Ag电极活泼，Ag失电子发生氧化反应 6
D. Cl－由负极迁移到正极 二、非选择题
15. 氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理：
(1)氨气燃料电池的电解质溶液最好选择________(填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液； (2)空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是____________________________； (3)氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池的电极总反应是________________，正极的电极反应式是___________________。 16. 利用“ Na－CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“ Na－CO2”电
池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为4Na＋3CO2 2Na2CO3＋C。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示：
(1)放电时，正极的电极反应式为______________________________________________； (2)若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面，当转移0.2 mol e－时，两极的质量差为________ g； (3)选用高氯酸钠－四甘醇二甲醚作电解液的优点是___________________________________(至少写两点)。 17. (1)有一种新型的高能电池—钠硫电池(熔融的钠、硫为两极，以Na＋导电的βAl2O3陶
瓷作固体电解质)，反应式为2Na＋xSNa2Sx。 7
①充电时，钠极与外电源________(填“正”或“负”)极相连。其阳极反应式：_______________________________________； ②放电时，发生还原反应的是__________(填“钠”或“硫”)极； ③用该电池作电源电解(如上图)NaCl溶液(足量)，写出电解NaCl溶液的离子方程式：________________________________，若钠硫电池工作一段时间后消耗23 g Na (电能的损耗忽略不计)，若要使溶液完全恢复到起始浓度(温度不变，忽略溶液体积的变化)，可向溶液中加入(或通入)________(填物质名称)，其质量约为_____________________________________； ④若用该钠硫电池作电源在一铁片上镀铜，此铁片与__________(填“钠”或“硫”)极相连。 (2)某原电池装置如下图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。
①放电时，交换膜左侧溶液中实验现象____________________； ②当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少__________ mol离子； ③该电池的能量转化的主要形式为_________________________________________________。 18. 科学家用氮化镓、铜等材料组装成人工光合系统(如下图)，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。
(1)写出铜电极表面的电极反应式：
高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能——电池第2课时化学反应原理
为 电
（2）两种活泼型不同的电极
能
（3）电解质溶液
（4）形成闭合回路
3、原电池正负极的判断依据
第十三页，共十八页。
电化 能学
能 转 化 为
(zhuǎnhuà)
干电池
铅蓄电池
锂电池
(diànchí)
燃料(ránliào)
电池
第十四页，共十八页。
“化”育万物
(wànwù)
“学”无止境
第十五页，共十八页。
内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极
第六页，共十八页。
实验探究1
原
电
池
构
成
构成 条件 条
(gòuchéng)
件
Zn—Cu与硫酸钠
Cu—Zn分别(fēnbié)放在两份稀硫酸中
Zn—Zn与稀硫酸
Zn—Cu与酒精(jiǔjīng)
Zn—石墨与稀硫酸
第七页，共十八页。
实验结果1
（1）
原
电
池
构
成 条
（不可以(kěyǐ)）
负极(fùjí)
为
电
有气
能
Cu片 体(qìtǐ)
得
产生
2H++ 2e-＝ H2↑
正极(zhèngjí)
总的离子反应方程式 Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
第五页，共十八页。
小结1：原电池原理
原
电
池
工
失电子
作
原
氧化(yǎnghuà)反应
理
原电池
得电子 还原(huán yuán)反应
外电路：负极(fù jí)失电子，正极得电子
高中化学【化学能转化为电能——电池】
第3节化学能转化为电能——电池第1课时原电池的工作原理1．了解原电池的工作原理。
(重点)2．能写出电极反应式和电池反应方程式。
(重点)3．学会设计简单原电池装置。
原电池的工作原理[基础·初探]教材整理1铜锌原电池实验1．实验装置2．实验现象及分析实验现象检流计指针偏转；锌片溶解，铜片变粗电极反应负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋，氧化反应正极(铜极)：Cu2＋＋2e－===Cu，还原反应电子流向电子由锌片通过导线流向铜片电池反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu能量转换化学能转化成电能1．原电池(1)定义：能将化学能转化为电能的装置。
(2)电极名称及电极反应。
①负极：电子流出的一极，发生氧化反应。
②正极：电子流入的一极，发生还原反应。
(3)原电池的构成条件。
①两个活泼性不同的电极(两种金属或一种金属和一种能导电的非金属)。
②电解质溶液。
③构成闭合回路。
④能自发发生的氧化还原反应。
2．工作原理外电路中电子由负极流向正极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。
[探究·升华][思考探究]1799年，意大利科学家伏特发明了世界上最早的电池——伏特电池。
1836年，英国科学家丹尼尔对“伏特电池”进行了改良，制造了一个能稳定工作的铜锌原电池，称为“丹尼尔电池”。
其基本构造如图所示。
问题思考：(1)该装置中电子移动方向如何？溶液中的SO2－4通过盐桥移向锌极吗？【提示】该原电池中负极是锌，正极是铜，电子由锌极流向铜极，盐桥中的K＋向正极移动，Cl－向负极移动，从而平衡电荷，溶液中的SO2－4不会通过盐桥移向锌极。
(2)取出盐桥，检流计指针还会偏转吗？【提示】取出盐桥，不能构成闭合回路，检流计指针不会偏转。
(3)将盐桥改为铜导线连接两种溶液，检流计指针还能偏转吗？【提示】将盐桥改为铜导线连接两种溶液，不能构成原电池，检流计指针不发生偏转。
化学能转化为电能-电池
ZnCu×课 题: 第1章 化学反应与能量变化第3节 化学能转化为电能-电池（第1课时）【学习目标】1．通过对铜锌原电池的分析，了解原电池的工作原理，根据电流的方向判断原电池的正极和负极的方法，以及电池反应的概念2.学会正确判断原电池的正极和负极。
【学习重点】原电池原理的掌握。
【学习难点】正极与负极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式。
一、课本助读 1．原电池(1)概念：将化学能转化为电能的装置。
(2)构成条件：(1) _____________________________________； (2)_____________________________________； (3)_____________________________________； 2．工作原理分析：电解液：硫酸铜溶液 电极 锌半电池铜半电池电极名称 得失电子 电子流向 反应类型 电极反应式 总电池反应式预习案【活动探究1】将锌粉加入CuSO 4溶液中，测量温度的变化，分析能量变化情况。
现象： 发生的反应为：在这个反应中，锌 电子，直接给了与它接触的铜离子。
该反应将 能转化为了 能。
【活动探究2】如果锌粉加入CuSO 4溶液的反应是放热反应，试设计试验将反应释放的能量转化为电能。
【现象】（1）电流表指针发生偏转；（2）锌片溶解；（3） CuSO 4溶液颜色变浅；（4）铜表面也出现一层红色的固体物质；（5）溶液温度略有升高。
【分析】电流计的指针发生 ，说明有 产生，即发生了 能转化为 能的过程。
由电流的方向可知，电子由 通过导线流向 ，由此判断 是负极、 是正极。
锌片上有 流出发生了 反应，即： ；锌原子 电子通过导线流向 ， 进入溶液，溶液中的 在铜片上 电子发生 反应，即： ，生成的 沉积在铜片上。
两极之间溶液中 的定向移动和外部导线中 的定向移动构成闭合的回路，使两个电极反应持续进行，发生有序的电子转移过程，产生电流。
第3节 化学能转化为电能——电池(2)
2、原电池的工作原理 、 总反应离子方程式： 总反应离子方程式： Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu 锌
负极：Zn-2e-=Zn2+ 负极：Zn正极： 正极：Cu2++2e-=Cu
—
e-
A
+
eeZn2+ Cu2+
铜
CuSO4溶液
eeSO42SO42- Cu2+
3、原电池两极的判断方法 根据电极材料判断：（泼负） ：（泼负 （1）根据电极材料判断：（泼负） 一般，相对活泼的金属为负极，活泼性较弱的 一般，相对活泼的金属为负极， 负极 金属或能导电的非金属为正极 正极。 金属或能导电的非金属为正极。 根据电流方向（或电子流向） （2）根据电流方向（或电子流向）判断 电流：正极→ 电子：负极→ 电流：正极→负极 电子：负极→正极 （3）根据溶液中离子的移动方向判断 移动， 负极移动 正极移动 阴离子向负极 阳离子向 正极移动，阴离子向负极移动 根据现象判断： （4）根据现象判断： 一般，电极变细的为负极， 一般，电极变细的为负极，有气泡产生或变粗 的一极为正极 根据发生的反应判断（负失氧，正得还） （5）根据发生的反应判断（负失氧，正得还）
二、化学电源（各类电池） 各类电池）
锂电池
干电池
叠层电池
纽扣电池
1.干电池 普通锌锰电池） 1.干电池（普通锌锰电池） 干电池（
电极反应方程式： 电极反应方程式： 负极： 负极： Zn – 2e = Zn
2+
正极： 正极： 2MnO + 2NH + 2 4 + 2e = Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O 反应总的方程式 2MnO2+2NH4 + Zn=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn
高中化学第1章化学反应与能量转化1.3化学能转化为电能——电池原电池工作原理教案高二化学教案
原电池工作原理教学目标知识与技能:1. 了解原电池原理，知道原电池中电子、离子的运动方向、电极反应之间的关系。
2. 能写出简单电池的电极反应式和电池反应式。
过程与方法:1. 通过铜锌原电池电流形成过程的探究，认识到微粒运动（导线中电子和溶液中阴阳离子的运动）和物质变化（电极反应）的内在联系。
2. 通过比较分析单液电池和双液电池的异同，拓展对化学反应的认识，更加深刻理解原电池。
情感、态度与价值观:1.通过学习原电池的功能，体会原电池对于解决能源问题的意义。
2.通过探究实验，比较单液电池和双液电池，体会科学研究对于人类社会可持续发展的重要意义。
教学重点：原电池的工作原理，电极反应及电池反应方程式的书写。
教学难点：原电池的工作原理教学过程：【联想质疑】通过电解可以将化学能转化为电能，而通过原电池可以将化学能转化为电能。
那么原电池是怎样将化学能转化为电能的呢？原电池的工作原理与电解的原理有什么异同呢？电池的重要性不言而喻，交通工具，人造卫星，平时我们用的手电等都需要。
下面我们就以典型的原电池为例讨论电池——化学电源的工作原理。
【板书】第3节化学能转化为电能——电池【活动探究1】将锌粉加入CuSO4溶液中，测量温度的变化，分析能量变化情况。
【现象】锌片溶解，表面产生了一层红色的固体物质，溶液颜色变浅，温度升高。
【分析】发生的反应为：Zn ＋ Cu 2＋ === Zn 2＋ ＋ Cu在这个反应中，锌失电子，直接给了与它接触的铜离子。
该反应失将化学能转化为了热能。
【过渡】那么，我们能不能把这个反应的化学能转化为电能呢？下面我们来探究一下。
【活动探究2】如果锌粉加入CuSO 4溶液的反应是放热反应，试设计试验将反应释放的能量转化为电能。
【现象】（1（2（3） CuSO 4 （4 （5【分析】（1）（2）说明ZnZn Zn 2+ + 2e — （3）（4）说明溶液中的Cu 2+在铜片上得到电子变成Cu ，故在铜片上发生的反应为： Cu 2+ + 2e — Cu （还原反应）（1）（2）（3）（4）说明化学能转化为电能【板书】一、原电池的工作原理1、原电池：通过氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置。
高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能电池原电池的工作原理教学设计2高二化学教案
第1章3节化学能转化为电能--电池第1课时原电池的工作原理【教学目标】知识与技能：1．使学生进一步认识原电池，理解原电池原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。
2．会设计简单的原电池。
过程与方法：1．通过生活情境的创设，认识到电及电池对现代人类生活的不可替代作用。
2．通过实验探究认识盐桥的作用，进而深入理解原电池的结构和工作原理，增长实验操作的技能。
3．通过讨论、探究与归纳，掌握原电池的结构和工作原理，知道半电池、内电路、外电路等概念。
情感态度与价值观：通过质疑、提问、假设、验证等系列的探究活动，体验其中的困惑与快乐，强化科学探究的意识和方法，培养科学严谨的态度和创新的精神，感受科学的内在美。
【教学过程】一、教学过程节容教师活动学生活动设计意旨创设情境·提出问题新课引入【课件场景】多种电池图片及一节干电池组成的闭合电路画面（图1）（图2）【情境引入】提到电池，大家都非常熟悉，在我们的日常生活中，可以说处处都要用到电池，……它与我们的生活密切相关。
【讲述】介绍伏特、丹尼尔两位电池创造者，介绍“伏打电池”“丹尼尔电池”的构造。
简要介绍电池的发展史。
【图片展示】伏特、丹尼尔照片【设问过渡】那么电池是一种怎样的装置？【板书】第一节原电池【板书】1.概念：将化学能转变为电能的装置。
【过渡】原电池我们在高一已介绍过，这节课我们将站在巨人的肩膀上继续前行。
【过渡】我们在学习了《化学反应原理》之后，应该学会认清事物的本质，探索物质及物质变化内在的规律。
例如，在化学家和我们化学学习者眼里，电池是怎样计制造出来的呢？【提出问题】展示一节干电池，结合生活实际学生提出问题：①形成原电池，需要满足哪些条件呢？②正负极是怎样规定的呢？【观看、倾听、思考】【思考交流】【回答】将化学能转变为电能的装置。
【笔记】【倾听】【比较、思考】【回答】从能量转化角度看原电池是将化学能转变为电能的装置，从电学角度分析看，其作用就相当于的电源。
新教材高中化学化学反应与能量转化第2节化学能转化为电能——电池课时2化学电源课件鲁科版选择性必修第一
第2节 化学能转化为电能——电池
课时2 化学电源
课标要求
素养要求
1.以原电池为例认识化学能可以 1.证据推理与模型认知:能利用典型
转化为电能,从氧化还原反应的角 课 度初步认识原电池的工作原理。 的原电池装置,分析原电池原理,建 标 2.体会提高燃料的燃烧效率、开 立解答原电池问题的思维模型,并利 解 发高能清洁燃料和研制新型电池 用模型揭示其本质及规律。2.科学 读 的重要性。3.能举出化学能转化 态度与社会责任:能依据实际条件并
(2)特点：能量利用效率高、可连续使用和污染轻等。
探究点一 电极反响的书写
问题1： 据元素化合价的变化判断得、失电子的物质,再确定原电 池的正、负极上的反响物质。
电解质溶液显碱性或中性 电解质溶液显酸性
2.给出总反响式,写电极反响式
2. 下面是几种常见的化学电源示意图,有关说法不正确的选项是C(
)
[解析] C项忽略了硫酸铅在负极上析出,负极质量应该增大而非减小。
3. 在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池,印有如下图的文字。以 下有关说法错误的选项是(D )
D
A. ①②③
B. ①②④
C. ①③④
D. ②③④
解题关键 此类题目首先根据变化过程中元素的化合价变化判断两极材料及 两极变化,然后进行相应的判断。
B
解题感悟 一般电极反响式的书写步骤
D
D 高铁酸钾
探究点二 常见的燃料电池
名称
电解质 电极反应和总反应
氢氧燃料电 池
名称
电解质 电极反应和总反应
氢氧燃料电 池
甲烷燃料电 池
续表
名称
电解质 电极反应和总反应