《化学电源》上课课件(全国优质课获奖案例)
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2024年度高考化学化学电源课件(共29张PPT)
铅蓄电池
属于二次电池，放电时可将化学能 转变为电能，充电时可将电能转化
为化学能。
2024/3/24
锂离子电池
具有工作电压高、能量密度大、自 放电率低、无记忆效应等优点，广 泛应用于便携式电子设备中。
燃料电池
通过燃料与氧化剂的化学反应直接 产生电流的发电装置，具有能量转 化效率高、环境友好等特点。
11
9
原电池的构成条件
03
电极材料
电解质溶液
闭合回路
通常由两种不同的金属或金属与非金属导 体组成。
电极材料需浸泡在含有能自发进行氧化还 原反应的电解质溶液中。
构成闭合回路，使电子能在外电路中定向 移动。
2024/3/24
10
原电池的种类与特点
干电池
以糊状电解液来产生直流电的化学 电池，常见的一次性电池。
01
电池回收的重要性
电池中含有大量有价值的金属和化学物质，通过回收可以实现资源的再
利用，减少对自然资源的开采和消耗。
02
电池回收的技术与方法
目前常用的电池回收技术包括湿法冶金、火法冶金和生物冶金等。这些
方法可以有效地提取电池中的金属和化学物质，实现资源的再利用。ຫໍສະໝຸດ 2024/3/2403
电池再利用的途径
放电容量 × 放电电压 / (反应物总能量 - 生成物 总能量)
3
充电过程能量转化效率
充电容量 × 充电电压 / 输入电能
2024/3/24
18
提高化学电源能量转化效率的方法
优化电极材料
提高电极材料的催化活 性和导电性，降低内阻
2024/3/24
改进电解质
提高电解质的离子导电 性和稳定性，减少副反
15
属于二次电池，放电时可将化学能 转变为电能，充电时可将电能转化
为化学能。
2024/3/24
锂离子电池
具有工作电压高、能量密度大、自 放电率低、无记忆效应等优点，广 泛应用于便携式电子设备中。
燃料电池
通过燃料与氧化剂的化学反应直接 产生电流的发电装置，具有能量转 化效率高、环境友好等特点。
11
9
原电池的构成条件
03
电极材料
电解质溶液
闭合回路
通常由两种不同的金属或金属与非金属导 体组成。
电极材料需浸泡在含有能自发进行氧化还 原反应的电解质溶液中。
构成闭合回路，使电子能在外电路中定向 移动。
2024/3/24
10
原电池的种类与特点
干电池
以糊状电解液来产生直流电的化学 电池，常见的一次性电池。
01
电池回收的重要性
电池中含有大量有价值的金属和化学物质，通过回收可以实现资源的再
利用，减少对自然资源的开采和消耗。
02
电池回收的技术与方法
目前常用的电池回收技术包括湿法冶金、火法冶金和生物冶金等。这些
方法可以有效地提取电池中的金属和化学物质，实现资源的再利用。ຫໍສະໝຸດ 2024/3/2403
电池再利用的途径
放电容量 × 放电电压 / (反应物总能量 - 生成物 总能量)
3
充电过程能量转化效率
充电容量 × 充电电压 / 输入电能
2024/3/24
18
提高化学电源能量转化效率的方法
优化电极材料
提高电极材料的催化活 性和导电性，降低内阻
2024/3/24
改进电解质
提高电解质的离子导电 性和稳定性，减少副反
15
2024版化学课件《化学电源》优秀ppt1说课
实验技能提升
通过实验操作，学生掌握了化学电源的组装、使用和测试方法，提高 了实验技能和动手能力。
问题解决能力
学生能够独立思考和解决问题，如分析化学电源性能差异的原因，提 出改进方案等。
团队协作与沟通能力
学生在小组实验中积极参与讨论和合作，提高了团队协作和沟通能力。
拓展延伸：相关前沿科技动态介绍
固态电池技术
01
铅蓄电池
由两组平行排列的栅状铅合金极板组成，正极板上的活性物质是二氧化
铅，负极板上的活性物质是海绵状纯铅。放电时，两极板上的活性物质
都转变为硫酸铅。
02
锂离子电池
以含锂的化合物作正极，如钴酸锂、锰酸锂等，负极采用石墨等碳素材
料。锂离子电池具有工作电压高、比能量大、自放电小、无记忆效应等
优点。
03
工作原理。
教学策略
采用讲解、示范、讨论、实验等 多种教学方法，引导学生积极参 与课堂活动，激发学生的学习兴
趣和主动性。
学生活动
设计实验探究原电池的工作原理， 分组讨论化学电源的应用和发展 趋势，培养学生的实践能力和创
新精神。
03
化学电源基本原理
原电池工作原理
01
02
03
氧化还原反应
原电池中的化学反应本质 上是氧化还原反应，其中 负极发生氧化反应，正极 发生还原反应。
结果分析
02
根据实验数据计算化学电源的性能参数，如电动势、内阻等。
分析实验结果与理论预测的差异及可能原因。
03
数据记录、结果分析及实验报告要求
1
讨论不同类型化学电源的性能特点和适用范围。
实验报告要求
2
3
实验报告应包括实验目的、原理、步骤、数据记 录、结果分析和结论等部分。
通过实验操作，学生掌握了化学电源的组装、使用和测试方法，提高 了实验技能和动手能力。
问题解决能力
学生能够独立思考和解决问题，如分析化学电源性能差异的原因，提 出改进方案等。
团队协作与沟通能力
学生在小组实验中积极参与讨论和合作，提高了团队协作和沟通能力。
拓展延伸：相关前沿科技动态介绍
固态电池技术
01
铅蓄电池
由两组平行排列的栅状铅合金极板组成，正极板上的活性物质是二氧化
铅，负极板上的活性物质是海绵状纯铅。放电时，两极板上的活性物质
都转变为硫酸铅。
02
锂离子电池
以含锂的化合物作正极，如钴酸锂、锰酸锂等，负极采用石墨等碳素材
料。锂离子电池具有工作电压高、比能量大、自放电小、无记忆效应等
优点。
03
工作原理。
教学策略
采用讲解、示范、讨论、实验等 多种教学方法，引导学生积极参 与课堂活动，激发学生的学习兴
趣和主动性。
学生活动
设计实验探究原电池的工作原理， 分组讨论化学电源的应用和发展 趋势，培养学生的实践能力和创
新精神。
03
化学电源基本原理
原电池工作原理
01
02
03
氧化还原反应
原电池中的化学反应本质 上是氧化还原反应，其中 负极发生氧化反应，正极 发生还原反应。
结果分析
02
根据实验数据计算化学电源的性能参数，如电动势、内阻等。
分析实验结果与理论预测的差异及可能原因。
03
数据记录、结果分析及实验报告要求
1
讨论不同类型化学电源的性能特点和适用范围。
实验报告要求
2
3
实验报告应包括实验目的、原理、步骤、数据记 录、结果分析和结论等部分。
高二化学化学电源省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
总反应方程为
， 。
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
小结
原电池
１定义: 把化学能转化成电能旳装置。
2、原电池旳工作原理
较活泼旳金属发生氧化反应,电子从较活泼旳金属(负极)
经过外电路流向较不活泼旳金属(正极)。
负极
电子流向
正极
电流流向
（1）由两个半电池构成旳锌铜原电池旳工作原理
（2）形成原电池旳条件
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化学电源
干电池
正极
Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2
负极
锌锰碱性电池
负极：Zn + 2OH－- 2e- = Zn(OH)2
正极:2MnO2 + 2H2O+ 2 e- = 2MnOOH + 2OH－ 总：Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH
蓄电池
负极： Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
电池反应：H2 + 2NiOOH =2Ni(OH)2
燃料电池
燃料电池
1 下列论述中，能够阐明金属甲比乙活泼性强旳是 （C） A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有H2气放出； B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去旳电子多； C.将甲乙作电极构成原电池时甲是负极；
D.同价态旳阳离子，甲比乙旳氧化性强；
正极： PbO2 +4H++SO42- +2e=PbSO4 + 2H2O
总反应：PbO2 + Pb +2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
化学电源2省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
负极:Al-3e＝Al 3+ ; 正极:2H2O+O2+4 e＝4OH 电池总反应式为：4Al＋3O2+6H2O＝4AlOH3
练习:
1.氢生镍放镉电电污池时染是该旳近装镉年置镍开作电发为池出原。来电氢旳池镍可，电充氢池电元旳电素总池由反,0它价应能升式够高是取为代+1会价产， H旳2p是H负不极断，减H小原。子镍失元电素子由变+成3价H降+离低子为，+2负价极，周镍围元溶素液被
填有MnO2 和炭黑.电极反应式：
Zn - 2e2MnO2
+ +
22eO-+H2- H＝2OZn＝(O2HM)2nOOH
+
2OH-
负极： 正极：
总反应: Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+ Zn(OH)2
3.高能电池：
(1)AgZn电池:负极为Zn,正极为Ag2O,电解质:KOH, 特点:比能量大、电压稳定、储存时间长、合适小
B.电池正极电极反应为：
2MnO2(s)+H2O(l)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C.电池工作时,电子由正极经过
外电路流向负极
D.外电路每经过0.2mole-, 理论上减小锌旳质量6.5g
解析: KOH电解液,总反应－负极反应,得正极反应： 2MnO2(s)+H2O(l)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq).电子由Zn
充电
[燃料电池]: 一种连续将燃料和氧化剂旳化学能直接
转换成电能旳化学电池.电池旳电极本身不包括活性物 质,只是一种催化转化元件.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 排除,于是电池就连续不断地提供电能.清洁、能量转换 率高旳特点。
练习:
1.氢生镍放镉电电污池时染是该旳近装镉年置镍开作电发为池出原。来电氢旳池镍可，电充氢池电元旳电素总池由反,0它价应能升式够高是取为代+1会价产， H旳2p是H负不极断，减H小原。子镍失元电素子由变+成3价H降+离低子为，+2负价极，周镍围元溶素液被
填有MnO2 和炭黑.电极反应式：
Zn - 2e2MnO2
+ +
22eO-+H2- H＝2OZn＝(O2HM)2nOOH
+
2OH-
负极： 正极：
总反应: Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+ Zn(OH)2
3.高能电池：
(1)AgZn电池:负极为Zn,正极为Ag2O,电解质:KOH, 特点:比能量大、电压稳定、储存时间长、合适小
B.电池正极电极反应为：
2MnO2(s)+H2O(l)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C.电池工作时,电子由正极经过
外电路流向负极
D.外电路每经过0.2mole-, 理论上减小锌旳质量6.5g
解析: KOH电解液,总反应－负极反应,得正极反应： 2MnO2(s)+H2O(l)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq).电子由Zn
充电
[燃料电池]: 一种连续将燃料和氧化剂旳化学能直接
转换成电能旳化学电池.电池旳电极本身不包括活性物 质,只是一种催化转化元件.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 排除,于是电池就连续不断地提供电能.清洁、能量转换 率高旳特点。
《化学电源》公开课课件
为减少化学电源对环境的污染，应积 极推广绿色能源技术，如太阳能、风 能等可再生能源技术。
应对措施
针对环境污染问题，应采取相应的应 对措施，如建立废旧电池回收体系、 推广环保电池技术、加强环保监管等 。
未来发展趋势预测与展望
技术创新
随着科技的不断进步，化学电源技术将不断创新 和发展，提高电池的能量密度、寿命和安全性。
反应原理
原电池通过氧化还原反应将化学能转化为电能。在原电池中，负极发生 氧化反应，正极发生还原反应。电解质溶液和隔膜的作用是传输离子和 阻止电子直接通过。
电流方向
电流从正极流向负极，电子从负极流向正极。
电解池工作原理
组成
电解池由电源、电解槽、电极和电解质组成。
反应原理
电解池通过施加外部电压来驱动离子在电解质中的定向移动，从而将电能转化为化学能。在电解池中，阳极发生氧化 反应，阴极发生还原反应。电解质的作用是传输离子并参与反应。
定性。
结构设计
通过改进电池结构，如采用多孔电极 、优化电解质等，提高电池的能量密 度和功率密度。
电池管理系统
通过电池管理系统对电池进行实时监 控和调节，延长电池寿命和提高安全 性。
实际应用案例分析
01
02
03
手机电池
以锂离子电池为例，探讨 手机电池的性能指标、优 化方法及实际应用中的问 题。
电动汽车电池
根据能量转换方式，化学电源可分为 原电池和蓄电池两大类。
发展历程与现状
发展历程
化学电源自1800年意大利科学家伏 打发明的伏打电池为起点，经历了近 200年的发展，技术不断进步。
现状
现代化学电源广泛应用于各种领域， 包括电子产品、电动汽车、航空航天 等，成为现代社会不可或缺的能源装 置。
[人教版]教材高中化学《化学电源》PPT获奖课件
![[人教版]教材高中化学《化学电源》PPT获奖课件](https://img.taocdn.com/s3/m/202201823b3567ec112d8a42.png)
【名校课堂】获奖PPT-［人教版］教 材高中 化学《 化学电 源》PPT 获奖课 件（最 新版本 ）推荐
解析：本题考查金属的腐蚀与防护，考查的化学学科核心素养 是科学态度与社会责任。该装置中阴极发生还原反应，A 项错误； 金属 M 被氧化，即金属活动性：M>Fe，B 项错误；钢铁设施为原 电池的正极，表面积累大量电子而被保护，C 项正确；海水中含有 大量的 NaCl 等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水 中的腐蚀速率比在海水中的慢，D 项错误。
题型九 电化学原理应用 ——化学电源与电解技术
1．[2020·山东卷]微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装 置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现 以 NaCl 溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以 含 CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A．负极反应为 CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋ B．隔膜 1 为阳离子交换膜，隔膜 2 为阴离子交换膜 C．当电路中转移 1 mol 电子时，模拟海水理论上除盐 58.5 g D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比 为 2:1
交换膜，B 项错误；电路中转移 1 mol 电子时，向 a 极和 b 极分别 移动 1 mol Cl－和 1 mol Na＋，则模拟海水理论上可除盐 58.5 g，C
项正确；电池工作时负极产生 CO2，正极产生 H2，结合正、负极的 电极反应知，一段时间后，正极和负极产生气体的物质的量之比为2:1 NhomakorabeaD 项正确。
解析：结合图示可知放电时的电极反应如下：
电极名称
电极反应
负极(a 极) CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
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PbO2
Pb
请尝试完成铅蓄电池的正负极的电极反应式
（已知:PbSO4既难溶于水也难溶于酸） Pb +PbO2 +2H2SO4 = 2PbSO4+2H2O
负极：
正极：
优点？
铅蓄电池充电反应方程式
（阴极） PbSO4+ 2 e- = Pb +SO42－ （阳极）PbSO4+ 2e- + 2H2O ＝ PbO2+4H＋ 总反应式为2PbSO4 + 2H2O ＝ PbO2+Pb+2H2SO4
燃料：煤气、甲烷、甲醇、
“环保车” 的动力来源
乙醇等气体或液体。
活动三、展望未来的化学电源
燃 料 电 池 的 未 来
对于开发燃料电池， Al2CuHx的间隙性铝合金氢化物 燃料的来源你有什么设想？
活动三、展望未来的化学电源
活动三、展望未来的化Leabharlann 电源活动三、展望未来的化学电源
可再生能源的生物质燃料电池将是 燃料电池未来的一个重要发展方向。
碱性锌锰干电池
Zn+2MnO2 +2H2O = 2MnOOH+Zn(OH)2 Pb +PbO2 +2H2SO4 = 2PbSO4+2H2O
+3
铅蓄电池
小组合作，在学案上设计完成碱性 锌锰干电池、铅蓄电池简易装置图 标出正负极，电极材料，所用电解 质溶液
碱性锌锰干电池的内部结构
Zn+2MnO2 +2H2O = 2MnOOH+Zn(OH)2
氧气
作用？
质子（Proton）交换膜
质子交换膜仅允许H+通过
氢 氧 燃 料 电 池 实 验 器
空 气 入 口
氢 气 入 口
制 取 氢 气
Powertrekk便携式燃料电池
右侧是氢氧 燃料电池
左侧是加水 的水仓,硅化 钠与水反应 产生氢气。
氢氧燃料电池：2H2+ O2=2H2O
航天器的水源和电源
一组锂离子电池组
2013年诺贝尔化学奖得主
Powertrekk便携式充电器
负极：
Zn - 2e =Zn2+ 氧化反应
e正极：
2H++2e = H2 还原反应
科学家利用原电池原理设计化学电源 时，要综合考虑全面分析哪些因素？
e-
化学电源
浓度、催化剂 表面积……
材料选择
化 学 反 应 本 身
盐桥……
比能量、轻便、
安全、环保……
原电池
活动一、设计化学电源
课堂小结： 发展中的化学电源 选 择 反 应 改 进 装 置
创造优质 化学电源
e氧化反应 还原反应
原电池
发 化 1860年法国勒克朗谢 学 发明酸性锌锰干电池 电极材料 电 装置设计 源 技术 革新 的 Technology 一 1800年伏打电池问世 般 思 路 原电池原理
不变
社会 研 Society
锂一次电池
植入式心脏复律除颤器 （Implantable cardiac defibrillator, ICD）
除 颤 器
锂 二 次 电 池
镍 镉 二 次 电 池
镍 氢 二 次 电 池
活动一、设计化学电源
2H2 + O2 = 2H2O
石墨 H2 O2
石墨
电解质
活动二、体验氢气氧气发电
实验1：电解稀硫酸制 实验2：用电解制得的 氢气和氧气发电
+3
外壳是镀镍钢作正极，二氧化 锰作为正极反应物紧贴内壁。 铜钉作负极，锌粉作为负极反 应物和氢氧化钾膏剂紧裹其周 围。
采用超细纤维高致密性的隔膜, 有良好的电解质溶液的吸收和 保持能力。
铅蓄电池的内部结构 Pb +PbO2 +2H2SO4 = 2PbSO4+2H2O
以平行排列的铅、铅锑合金栅板作为电极，负极板是铅， 正极板是铅锑合金，正极板上面覆盖二氧化铅，电解质 为30%的硫酸溶液。
氢气和氧气
观察：石墨棒上是否有 吸附的气泡
观察：电流计的指针 是否偏转。
请在学案上完成电极反应方程式的书写
（注意考虑酸性电解质溶液中H+是否参加电极反应）
2H2 + O2 = 2H2O
酸性电解质溶液
氢氧燃料电池结构示意图
为什么用多 孔石墨做电 极材料？
正、负电极材料：
金属铂（Pt）
氢气
H+
有催化作用。使氢气 更易失电子，氧气更 易得电子。
氧化还原反应
科学 Science
课堂小结：
人与自然 和谐共生
……
可持续 绿色 实用
体积小 质量轻 电量足 原料 可再生
污染小
课堂小练：
请写出氢氧燃料电池，碱性电解质溶液正负 极电极反应方程式
（考虑OH-是否参与电极反应）
拓展作业：
请大家查阅资料，了解锂电池备受青睐的原因。
嫦娥三号12月2日凌晨发射成功