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第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第3课时 化学电池
1．下列是四个化学反应，理论上不可用于设计原电池的化学反应是
A．2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑
B．2H2O 2H2 + O2
C．2FeCl3 +Fe = 3FeCl2
D．CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
√
原电池
复习导入
原电池
离
子
移
向
原电池
正极
负极
电解质溶液（熔融）
电子沿导线传递产生电流
离
子
移
向
电子
电子
发生 反应
发生 反应
氧化
还原
失去
得到
阳
阴
复习导入
燃料电池
铅蓄电池
根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，以满足不同的用电需要。
银锌扣电池
干电池
锂离子电池
镍镉电池
电池多种多样，其实质和原理是都是通过氧化还原反应将化学能转变成电能。
活动1：阅读教材38页，了解一次电池的定义
一次电池放电后不可再充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行）
一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池
一、一次电池
常见的一次电池有普通锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。
（一）一次电池——锌锰干电池
锌锰干电池放电时发生的总反应为
Zn+2MnO2 + 2NH4Cl =ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O
1．二氧化锰和锌皮分别发生了什么反应？
2．电池的正负极分别是什么材料？
4．电池正负极的电极反应式分别如何书写？
3．电池的电解质溶液是什么？
活动2：根据锌锰干电池结构和总反应，回答以下4个问题：
1.普通锌锰电池
电池总反应：
Zn+2MnO2 + 2NH4Cl =ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O
电极材料 反应物 电解质
负极：Zn 正极：石磨棒 负极：Zn 正极：MnO2 NH4Cl
负极：Zn-2e-=Zn2+
正极： +2e-+2MnO2=2NH3 +Mn2O3+H2O
锌-锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质泄露出来，对电器腐蚀。
为了防止泄露，给外壳套上金属筒或塑料筒，制成防漏电池。
为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质
换成湿的 ，制成了 电池。
NH4Cl
KOH
碱性锌锰
思考
活动3：根据锌锰干电池的组成材料，思考为什么锌锰干电池放置过久会失效？
2.碱性锌锰电池
碱性锌锰电池放电时发生的总反应为
Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
活动4：结合示意图及反应原理分析
该电池放电时电极反应中的正负极材料、反应物、电解质分别是什么，并写出电极反应式
2.碱性锌锰电池
电池总反应：
Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
电极材料 反应物 电解质
负极：Zn 正极：石磨棒 负极：Zn 正极：MnO2 KOH
负极：Zn + 2OH– – 2e– =Zn(OH)2
正极：2MnO2 + 2H2O +2e– = 2MnOOH + 2OH–
2.碱性锌锰电池
锌粉取代锌筒
KOH取代NH4Cl
增大接触面积
加快反应速率
减少电池内阻
电流大
电压高
寿命长
（二）一次电池——钮扣式银锌电池
电解质液为KOH溶液
电池的总反应式为：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
纽扣式银锌电池的总反应式为：
Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
电解质液为KOH溶液
正极：
负极：
Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2
Ag2O＋2e－＋H2O＝2Ag ＋2OH－
2.碱性锌锰电池
活动5：根据纽扣式银锌电池的总反应， 请写出的电极反应式。
二、二次电池
学生活动6：阅读教材38页，了解二次电池的定义
电池放电后能充电
电池在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。
1．特点
2．能量转化
化学能
电能
放电
充电
知识梳理
3．常见类型
铅酸蓄电池
镍氢电池
锂离子电池
二、二次电池
二次电池——铅酸蓄电池
铅酸蓄电池放电时发生的总反应为
Pb＋PbO2＋2H2SO4 = 2PbSO4＋2H2O
充电时反应与该过程相反
活动6：结合示意图及反应原理分析，该电池放电时电极反应中的正负极反应物、离子导体分别是什么，并写出电极反应式
二次电池——铅酸蓄电池
电极材料 反应物 电解质
负极：Pb 正极：PbO2 负极：Pb 正极：PbO2 H2SO4
电池总反应：
Pb＋PbO2＋2H2SO4 = 2PbSO4＋2H2O
负极：Pb + – 2e- =PbSO4
正极：PbO2 +4H+ + +2e- =PbSO4 +2H2O
1.判断正误
(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细(　　)
(2)干电池放电之后可以再充电(　　)
(3)充电电池可以无限制地反复充电、放电(　　)
(4)二次电池充电时化学能转化为电能(　　)
×
×
×
×
随堂练习1
2.铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总反应为：
Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
按要求回答下列问题：
(1)负极材料是____，正极材料是______，电解质溶液是______。
(2)工作时，电解质溶液中的H＋移向___________极。
(3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。
Pb
PbO2
硫酸
PbO2(或正)
减小
(4)当铅酸蓄电池向外电路提供 2 mol电子时，理论上负极板的质量增加____ g。
96
负极每个铅原子失去2e-，就生成一个PbSO4 ,负极增加一个。
随堂练习1
负极：Pb + – 2e- =PbSO4
随堂练习2
3．微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，电池总反应为Ag2O + Zn + H2O = 2Ag + Zn(OH)2，下列说法正确的是
A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低
B．电池工作过程中，电解液中OH-向正极迁移
C．负极发生反应Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
D．正极发生反应Ag2O + 2H+ + 2e- = 2Ag + H2O
√
知识梳理
一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。
(1)清洁、安全、高效等；
(2)能量转化率可以达到80%以上；
(3)反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节。
1．概念
2．特点
在航天、军事、交通等领域有广阔的应用前景。
3．应用
三、燃料电池
（1）氢氧燃料电池
酸性电解质 碱性电解质
负极反应 2H2－4e—＝ 4H+ 2H2＋4OH—－4e—＝ 4H2O
正极反应 O2 ＋4H+ ＋4e—＝ 2H2O O2＋2H2O＋4e— ＝ 4OH—
总反应 2H2 + O2 ＝ 2H2O 常见的燃料电池
4.
中性电解质
负极反应:
正极反应:
2H2 - 4e- == 4H+
O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-
甲烷电池 H2SO4作电解质 KOH作电解质
负极反应
正极反应
总反应
CH4 + 2H2O - 8e- === CO2 + 8H+
CH4 + 10OH- - 8e- === + 7H2O
2O2 + 8H+ + 8e- === 4H2O
2O2 + 8e- + 4H2O === 8OH-
CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O
CH4 + 2O2 + 2OH- === + 3H2O
(2)甲烷燃料电池
电极反应式的书写及判断
书写电极反应式的原则
电极反应式遵循质量守恒
得失电子守恒
电荷守恒
遵循离子方程式的书写规则
两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式
总结
种类 特点 实例
三类电池

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