化学电源课件高一下学期化学苏教版

无外接直流电源
有外接直流电源
电极
正极、负极
阴极、阳极
电极反应 负极氧化反应，正极还原反应 阴极还原反应，阳极氧化反应
反应自发性 自发进行的氧化还原反应
一般不能自发，需通电
相似之处
均为氧化还原反应，电子转移守恒
化学反应当堂的训速练率
学以致用
下图所示A、B两个装置中两个烧杯分别盛有足量的CuSO4溶液： (1)属于原电池的是__A______，属于电解池的是__B______。 (2)A池中Zn是__负___极，发生_氧__化__ (填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式 为__Z_n_－__2_e_－_=__=_=_Z_n_2_＋____； Cu极电极反应式为_C_u_2_＋_＋__2_e_－__=_=_=_C_u_；A中总反应 的离子方程式为_____Z_n_＋__C_u_2_＋_=_=_=_Z__n_2＋__＋__C_u____。 (3)B池中左边C是__阴__极，发生__还__原____(填“氧化”或“还原”)反应，电极反 应式为_2_C__u_2＋__＋__4_e_－_=_=_=_2_C_u_________； 右边C极电极反应式为_4_O_H_－__－__4_e_－_=_=_=_2_H__2O__＋__O_2_↑； B中总反应的化学方程式为__________________。
负极：还原剂－ne－==氧化产物；正极：氧化剂＋ne－==还原产物； (3)找：正、负极材料和电解质溶液； (4)画：形成闭合回路，画出原电池示意图。
化学反应的速率
学以致用
1. 判断正误
(1)理论上任何氧化还原反应都可设计成原电池( × )
(2)原电池中负极上发生氧化反应(√ ) (3)原电池中正极材料一定发生还原反应(× ) (4)原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应( × )
2. 以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例设计原电池
电极反应式
材料选择
负极：Fe－2e－===Fe2＋ 负极：Fe； 正极：Cu或C等 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液：CuSO4溶液
当堂训练
装置
化学反应的速率
实验探究
探究影响电池效果的因素
思考分析
提出问题 影响自制电池效果的因素有哪些？
实验探究 Ⅰ.按如图连接水果电池；
Ⅱ.实验记录如下： 序号 电极 电极间距 种类
① Cu—Al 2.0 cm 西红柿
② Cu—Fe 2.0 cm 西红柿
③ Al—Al 2.0 cm 西红柿
④ Cu—Al 2.0 cm 柠檬
⑤ Cu—Al 1.0 cm 柠檬
解释与结论
⑥ 石墨—Al 1.0 cm 柠檬
正极材料：铜或石墨 还原性比铁弱，能导电的固体 2Fe3＋＋2e－ ==2Fe2＋
电解液：FeCl3[或Fe2(SO4)3]溶液
化学反应的速率
一、设计原电池
知识梳理
1.依据 分析氧化还原反应找出氧化剂、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两个半反应
通过对常见化学电源的学习， 建立认知模型，并能运用模 型解释化学现象，揭示现象 的本质和规律，培养证据推 理与模型认知的学科素养。
化学反应的速率
交流讨论
新课导入
理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。选择适宜的材料 和试剂，请利用反应“Fe＋2Fe3＋==3Fe2＋”设计一个原电池。
负极材料：Fe 能导电，可被Fe3＋氧化为Fe2＋ Fe－2e－ ==Fe2＋
交流讨论 你知道的常见的一次电池有哪些？
知识拓展
碱性锌锰电池
纽扣电池
锂锰电池
化学反应的速率
二、常见的化学电源
2．铅蓄电池（二次电池） (1) 二次电池 放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行， 使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电与充电的循环。
(2)电池材料
正极：PbO2 负极：Pb
电解质：H2SO4溶液
电流 (μA) 78.5 70.3 0 45.7 98.4
104.5
(3)水果电池中，水果的作用是_作__电__解__质__溶__液__。 (4)对比实验①②③可知，构成水果电池的电极必须具备的条件为_两__极__金__属__活__动__性__不__同___，构成水果 电池的其他要素还有_自__发__的__氧__化__还__原__反__应__、形__成__闭__合__回__路___、_有__电__解__质__溶__液___。
学科研提究炼与实践
化学反应牛刀的小速试率
学以致用
1．试写出酸性环境下氢氧燃料电池
总反应： 2H2 + O2 === 2H2O 负极： 2H2 - 4e- === 4H+ 正极： O2 + 4H+ +4e- === 2H2O
2．一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＋。下列说法正确的是( C ) 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． 正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O === 4OH－
化学反应的速率
三、电解池
知识梳理
1．定义：与原电池相反，电解池是借助电流将电能转化为化学能的装置。 如二次电池的充电，冶炼活泼金属钠、镁、铝等。
2．构成条件： 外加直流电源；与电源相连的两个电极；形成闭合回路。
3．电极反应式的书写 例如电解水 阳极：4OH－－4e－===O2↑+2H2O；阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
通电
2H2O===2H2↑+O2↑ 电解饱和食盐水阳极：4OH－－4e－===O2↑ +2H2O ；阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
2NaCl+2H2O=通=电=2NaOH+H2↑+Cl2↑
化学反应的速率
思考讨论
原电池与电解池的联系与区别
学科提炼
原电池
电解池
能量转变
化学能转为电能
电能转为化学能
装置特点
解释与结论
⑥ 石墨—Al 1.0 cm 柠檬
(1)实验①②③的目的是_探__究__电__极__材__料__对__电__池__效__果__的__影__响___。
电流 (μA) 78.5 70.3 0 45.7 98.4
104.5
对比实验①②③得出的结论是_在__其__他__条__件__相__同__时__，__电__极__材__料__活__泼__性__差__别__越__大__，__电__池__效__果__越__好__。 (2)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论，需要对比实验__①__④__(填序号)。
1．普通锌锰干电池（一次电池）
知识梳理
负极(锌筒)： Zn–2e- == Zn2+
正极(石墨棒)： 电子由锌筒流向石墨棒
电池总反应： Zn+2MnO2+2NH4Cl == 2MnOOH+Zn(NH3)2Cl2 锌锰干电池构造示意图
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
化学反应的速率
知识梳理
化学反应的速率
视频导学
简易燃料电池的制备
拓展视野
化学反应的速率
归纳总结
燃料电池电极反应式的书写方法
(1)写出电池总反应式
例如：甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液) CH4＋2O2＋2NaOH === Na2CO3＋3H2O
(2)写出电池的正极反应式
O2＋2H2O＋4e－ === 4OH－ 注意：碱性电解质溶液环境 若为弱酸性环境：O2＋4H＋＋4e－ === 2H2O (3)根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式
化学反应的速率
二、常见的化学电源
在日常生活和学习中，你了解哪些电池呢？
拓展视野
“神六”的太阳能电池 摄像机专用电池 微型混合燃料电池 笔记本电脑专用电池
化学反应的速率
二、常见的化学电源
在日常生活和学习中，你了解哪些电池呢？
拓展视野
化学电源分为一次电池、二次电池和燃料电池
化学反应的速率
二、常见的化学电源
知识梳理
化学反应的速率
二、常见的化学电源
2．铅蓄电池（二次电池） (3)工作原理
负极： 正极： 总反应： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) == 2PbSO4(s)+2H2O(l)
铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
化学电源
3．镍镉电池（二次电池）
查阅资源 电极材料，电极间距，水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。
实验探究 Ⅰ.按如图连接水果电池；
Ⅱ.实验记录如下： 序号 电极 电极间距 种类
① Cu—Al 2.0 cm 西红柿
② Cu—Fe 2.0 cm 西红柿
③ Al—Al 2.0 cm 西红柿
④ Cu—Al 2.0 cm 柠檬
⑤ Cu—Al 1.0 cm 柠檬
知识拓展
银锌纽扣电池
锂离子充电电池
锂聚合物充电电池
放电
Zn+Ag2O+H2O 充电 Zn(OH)2+2Ag
Li最轻的金属，活动性极强，锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。
化学反应的速率
二、常见的化学电源
4．燃料电池——氢氧燃料电池 (1) 燃料电池 将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能 的电化学反应装置。 清洁、高效、安全等特点
知识梳理
用途： 广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等
电极反应(KOH为电解液)：
放电
2NiO(OH) + 2H2O + Cd 充电 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2
镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势
放电
H2+2NiO(OH) 充电 2Ni(OH)2
化学反应的速率
交流讨论 你还知道哪些常见的二次电池？
(2) 工作原理 总反应： 2H2 + O2 == 2H2O 负极： 2H2 - 4e- + 4OH- == 4H2O 正极： O2 +4e- + 2H2O == 4OH-
与火力发电相比，燃料利用率、能量转化率均高。
知识梳理
化学反应的速率
二、常见的化学电源
4．燃料电池——氢氧燃料电池
思考交流
对比燃料电池与前几种电池的区别 ①氧化剂与还原剂在工作时不断补充 ②反应产物不断排出 ③能量转化率高(超80%)，普通只30%，节约能源 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好
专题6 化学反应与能量变化 第三单元 化学能与电能的转化
第2课时 化学电源
化学反应的速率 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.掌握构成电池的要素，了解 不同电极材料对电池性能的影 响。 4.能正确书写简单化学电源的 电极反应式。
核心素养
对比④⑤得出结论是_其__他__条__件__相__同__，__电__极__间__距__越__小__，__电__流__越__大__，__电__池__效__果__越__好__。
化学反应的速率
实验探究
探究影响电池效果的因素
思考分析
提出问题 影响自制电池效果的因素有哪些？
查阅资源 电极材料，电极间距，水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。
2CuSO4＋2H2O=通=电=2Cu＋2H2SO4＋O2↑
化学反课堂应小的结速率
化学反应当的堂训速练率
1. 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。锌-锰碱性电池 以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为： Zn(s)+2MnO2(s) +H2O(l)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。下列说法错误的是 ( C ) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极反应为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-===Mn2O3(s) +2OH-(aq) C．电池工作时，负极附近溶液碱性增强 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g
化学反应当的堂训速练率
2. 银锌电池用途广泛，可用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表
示为：2Ag+Zn(OH)2 是( D )
Ag2O+Zn +H2O，此电池放电时负极上发生反应的物质
A．Ag
B．Zn(OH)2
C．Ag2O
D．Zn
3. 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2===6LiCl+Li2SO3+2S
负极： 8Li-8e-===8Li+
；
正极：
。
化学反应当的堂训速练率
知识巩固
4. 氢氧燃料电池已用于航天飞机，它是以铂作电极，KOH溶液作电解质，正极 反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极反应为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O， 下列叙述不正确的是 ( B ) A． H2在负极发生氧化反应 B． 燃料电池的能量转化率可达100% C． 是一种高效、环保的发电装置 D． 供电时的总反应为：2H2＋O2 === 2H2O