第3节 化学能转化为电能——电池（第二课时）
【教学目标】
知识与技能：1、通过学习3种重要的化学电源，了解原电池的实际应用。
2、 重点掌握氢氧燃料电池酸碱性条件下的电极反应。
过程与方法： 通过 查阅资料等途径了解常见化学电源的种类及工作原理，认识化学能转
化成电能的在生产和生活中的实际意义。
情感态度与价值观：通过本节内容的学习，使学生进一步从能量的角度理解化学科学对人
类生活的重要贡献。
教学重点：燃料电池的反应原理，性能以及应用 教学难点：化学反应原理 教学模式：先学后教，当堂达标 【教学过程】 【复习巩固】
1、原电池： 2、原电池的构成条件： 3、原电池电极的判断：
负极： 正极： 4、写出Zn-Cu-H2SO4原电池的电极反应式及电池反应：
负极： 正极：
电池反应： 【学生活动】阅读教材23-24页完成下列问题 【投影】 1、化学电源是能够实际应用的 ，主要有 、 、 等。其中可充电电池也称 ，可反复充电和放电，放电时是一个 ，将 能转化为 能，充电时是一个 ，将 能转化为 能。 2、几种常见的化学电源 （1）锌锰干电池 a.酸性锌锰干电池以 做负极， 做正极。负极电极反应为： b. 碱性锌锰干电池： 作负极， 作正极， 是电解质溶液中的溶质，负极： ，正极： ；总反应式为： 。 （2）铅蓄电池是二次电池， 作负极， 作正极，电解质溶液为 。 放电时电极反应： 负极： 正极： 电池反应： 充电时电极反应： 阴极： 阳极： 电池反应： 【难点突破】
二次电池在充电时是电解池，虽然作电池时正、负极上的反应与作电解池时阴、阳极上的反应相反，但二次电池的正极应与充电电源的正极相连，二次电池的负极应与充电电源的负极相连 【板书总结】 二、化学电源
1、化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池 2、锌锰干电池（一次电池）
负极（锌筒）：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 正极（石墨）：2MnO2＋H2O＋2e－===Mn2O3＋2OH－ 电池总反应：Zn＋2MnO2＋H2O===Zn(OH)2＋Mn2O3
3、铅蓄电池（二次电池）
2- 负极（Pb）：Pb－2e + SO4=== PbSO4 正极（PbO2）：PbO2＋2e＋SO4+4 H
2
+--
=== PbSO4＋2H2O
2PbSO4 ＋2H2O
电池总反应：Pb ＋PbO2 ＋ 2H2SO4
【真题演练】例1(2007·山东)铅蓄电池用途极广，可多次充、放电。在铅蓄电池中铅作为负极，二氧化铅作为正极，电解液为30%的H2SO4溶液。电池充、放电时的总反应可表示为： Pb ＋PbO2 ＋ 2H2SO4
2PbSO4 ＋2H2O。下列关于此电池的说法中，不正确的是
( )
A．放电一段时间后，电解液的pH将增大
2-B、放电时铅电极上发生的反应为：Pb－2e + SO4=== PbSO4
C．充电时，二氧化铅电极上发生氧化反应
D．充电时，电解液中的阳离子向二氧化铅电极移动
【解析】A是关于原电池的反应，其中电解液中的硫酸被消耗，故酸性减弱，pH将增大，正确；B是关于负极反应式的判断，判断的要点是：抓住总方程式中“放电”是原电池、“充电”是电解池的规律，再分析清楚价态的变化趋势，从而快速准确地判断，B是正确的；C是充电时的电解池反应，二氧化铅作为阳极，其上必发生氧化反应，正确；D是充电时的电解池反应，阳离子应向阴极移动即向铅电极移动，错误。
考点分析：本题考查判断铅蓄电池的电极反应充放电过程，电解质溶液中离子的定向移动 [答案]D
【变式训练1】常见铅蓄电池是二次电池，其电极材料分别为Pb和PbO2，电解液为稀H2SO4溶液，工作时的总反应式为Pb ＋PbO2 ＋ 2H2SO4 判断：
⑴铅蓄电池的负极材料是 。 ⑵请依据两极材料和总反应，写出放电时正极反应是 。 ⑶请依据总反应式和正极反应式，写出充电时阴极反应是 。 （4）如果电池工作一段时间后电路中转移1mol电子，则负极质量增重 g。 【变式训练2】电子计算器中所用的纽扣式电池为银—锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH 总反应为Ag2O+H2O+Zn=Zn(OH)2+2Ag下列叙述正确的是 （ ） A. 电流由锌经导线流向Ag2O
B.随着电极反应不断进行，电解质溶液的酸碱性不变 C.Zn是正极，发生氧化反应，Ag2O是负极，发生还原反应 D.Zn是负极，发生氧化反应，Ag2O是正极，发生还原反应 【学生活动】阅读教材25-26页完成下列问题 【投影】
氢氧燃料电池：电极材料为 ，氢气或氧气源源不断充到电极上。
----
2PbSO4 ＋2H2O。请依据上述情况
当电解质溶液为KOH溶液，负极： 正极：
当电解质溶液为H2SO4溶液，负极： 正极： 当电解质溶液呈中性时， 负极： 正极： 电池反应均为： 两种气体分别不断的输入燃料电池的两极，通过燃料气体在负极发生的 和氧气在正极发生的 ，实现一个相当于 的电池反应，将 能转化为 能。
【难点突破】
氢氧燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活化电极，碳电极上嵌有微细分散的铂等金属作催化剂，如铂电极、活性炭电极等，具有很强的催化活性。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。 【板书总结】
4、氢氧燃料电池H2和O2在不同介质中的电极反应式 H2在不同介质中的电极反应式：
－－
⑴在碱性条件下负极：H2＋2OH===2H2O＋2e；
－
⑵在酸性或中性条件下负极：H2=== 2 H＋ ＋ 2e。 O2在不同介质中的电极反应式：
－－
⑴在碱性、中性或弱酸性条件下正极：O2 ＋ 2H2O ＋ 4e ===4OH；
＋－
⑵在较强酸性条件下正极：O2 ＋ 4 H ＋ 4e=== 2H2O；
－2－
⑶在熔融的金属氧化物中正极：O2＋4e===2O；
⑷在其它介质中的电极反应式。如：在熔融的碳酸盐中，正极反应物是O2和CO2时，正极电
－2－
极反应式：O2 ＋ 2CO2 ＋ 4e===2 CO3。 【学生练习】：
甲烷-氧气燃料电池：将铂片插入KOH溶液中做电极，在两极分别通入甲烷和氧气，请写出电极反应和电池反应。
正 极： 负 极： 电池反应：
【真题演练】例2下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确
A．a电极是负极
B．b电极的电极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 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不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
[解析]从图中可看出a电极处进入的是H2，b电极处进入的是O2，该电池的总反应是2H2＋O2===2H2O，故a电极处H2失e－被氧化，a为负极；相对应的b极为正极，b极的电极反应
－
是2H2O＋O2＋4e===4OH－，故选项中只有B选项不正确，符合题意。 考点分析：本题考查燃料电池的电极反应，氢氧燃料电池的反应原理。 [答案]B
【变式训练3】将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成CH4燃料电池。已知通入CH4的一极，其电极反应式是：CH4＋10OH－8e===CO ＋7H2O;通入O2的另
－
－
－
－
一极，其电极反应是：O2＋2H2O＋4e===4OH，下列叙述不正确的是（ ） A.通入CH4的电极为负极 B.正极发生氧化反应
C.燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动 D.该电池使用一段时间后应补充KOH 【当堂达标】
1、银锌电池广泛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 =Ag2O＋Zn＋H2O，则此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）
A．Ag B．Zn(OH)2 C．Ag2O D．Zn 2、已知蓄电池充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱标有“+”，另一个接线柱标有“—”。关于标有“+”的接线柱，下列说法正确的是（ ） A．充电时作阳极，放电时作负极 B．充电时作阳极，放电时作正极 C．充电时作阴极，放电时作负极 D．充电时作阴极，放电时作正极 3、(2009·江苏，12)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是( )
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋ C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1 mol氧气理论上能生成标准状况下CO2气体22.4L／6 【作业设计】完成高三总复习自主学习丛书28-30页 【教学反思】
对于化学电源是在理解原电池的原理上，研究出一次电池、二次电池、燃料电池。在书
写电极反应时，要分析出正负极参加的物质，利用电解质溶液的环境，能够正确书写出电极反应，同时也可以利用总反应减去容易写出的电极反应，得到另外一级反应。因此从总反应找到解决的方法。
山东省滕州市高中化学 第1章 第3节 化学能转化为电能原电池 第2课时 原电池原理(2)教案 鲁科版选修4
