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《化学能转化为电能——电池》讲义一、电池的定义与工作原理电池，简单来说，就是将化学能转化为电能的装置。
它通过一系列的化学反应，使内部的化学物质发生氧化还原反应，从而产生电流。
在电池内部，通常存在着两种不同的电极，分别称为正极和负极。
正极和负极由不同的化学物质组成，这些化学物质具有不同的氧化还原电位。
当电池连接到外部电路时，电子从负极流向正极，形成电流。
以常见的干电池为例，其内部的主要化学物质是锌和二氧化锰。
锌在电池中作为负极，发生氧化反应，失去电子；二氧化锰则作为正极，发生还原反应，得到电子。
在这个过程中，化学能被转化为电能，为我们的各种电子设备提供动力。
二、电池的分类电池的种类繁多，可以根据不同的标准进行分类。
1、按照电解质的状态分类液态电池：如常见的铅酸蓄电池，其内部的电解质是硫酸溶液。
固态电池：电解质为固态的电池，具有更高的能量密度和安全性。
2、按照一次性使用还是可充电分类一次电池：也称为干电池，如碱性电池、锌锰电池等，使用后无法充电，只能丢弃。
二次电池：可以多次充电和放电，如锂离子电池、镍氢电池等。
3、按照化学组成分类铅酸电池：广泛应用于汽车的启动电源和储能系统。
镍镉电池：曾经在一些电子设备中使用，但由于镉的环境污染问题，逐渐被其他电池替代。
镍氢电池：性能较镍镉电池有所提升，且对环境更加友好。
锂离子电池：目前在手机、笔记本电脑等便携式电子设备中应用最为广泛，具有高能量密度、低自放电等优点。
三、常见电池的特点与应用1、铅酸蓄电池特点：成本低，可靠性高，但重量大，能量密度相对较低。
应用：主要用于汽车的启动电源、电动自行车的动力电源以及不间断电源（UPS）等。
2、锂离子电池特点：能量密度高，循环寿命长，自放电率低，但成本相对较高。
应用：手机、笔记本电脑、平板电脑、电动汽车等。
3、镍氢电池特点：比镍镉电池容量大，无记忆效应，对环境相对友好。
应用：数码相机、电动玩具、混合动力汽车等。
4、碱性电池特点：价格适中，电量持久，适用于低功率设备。
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。
化学能转变为电能的例子
化学能可以通过多种方式转化为电能。
以下是一些常见的例子：
1.电池：电池利用化学反应将化学能转化为电能。
例如，原电池中的化学物质在反应时释放出电子，这些电子流动产生电流，从而产生电能。
2.燃料电池：燃料电池利用氢气等燃料与氧气之间的化学反应将化学能转化为电能。
在燃料电池中，氢气在阳极释放电子，并在氧气的参与下在阴极产生水，同时产生电流。
3.化学发电机：一些特殊的化学反应可以直接产生电能，如氢氧化钾与铝之间的反应可以直接生成电能，这被应用于一些小型化学发电机的制造。
4.电化学反应：在电解池中，化学能可以通过电化学反应转化为电能。
例如，水电解可以将水中的化学能转化为电能，将水分解成氢气和氧气。
这些例子展示了化学能如何通过不同的化学反应或过程转化为电能。
这些技术在各种领域中得到应用，包括能源储存、电力生产和可再生能源等领域。
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第三节化学能转化为电能——电池【学习指导】一、原电池的工作原理1．概念：化学能转化为电能的装置2.工作原理：负极：失去电子（化合价升高），发生氧化反应正极：得到电子（化合价降低），发生还原反应3. 原电池的构成条件（1）自发进行的氧化还原反应；（2）活泼性不同的两极；（3）电解质溶液，并形成闭合回路。
4.电极反应：（1）负极反应：X→X n－+ne-（2）正极反应：溶液中的阳离子得电子的还原反应5.原电池的正、负极的判断方法：（1）由组成原电池的两极的电极材料判断。
一般是活泼的金属是负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属是正极。
注意：如Mg、Al与NaOH溶液形成原电池；Fe、Cu与浓硝酸形成原电池。
都是相对不活泼金属作负极。
（2）根据电流方向或电子流动方向判断。
电流是由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。
（3）根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。
在原电池的电解质溶液内，阳离子向正极移动，阴离向负极移动。
6.原电池电极反应式的书写方法（1）写出总化学反应方程式（即氧化还原反应方程式）。
（2）根据总反应方程式从电子得失（或元素化合价升降）的角度，将总反应分成氧化反应和还原反应。
（3）氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质可能参与反应，要生成对应的稳定产物。
（4）验证；两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。
二、化学电源1. 碱性锌锰干电池负极（锌）：Zn+2OH-→ZnO+H2O+2e-正极(石墨)：MnO2+2H2O+2e-→Mn(OH)2+2OH-总反应式：Zn+MnO2+H2O = ZnO+Mn(OH)22.铅蓄电池(H2SO4作电解质)负极：Pb + SO42- PbSO4+2e-正极：PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O总反应：Pb + PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O3.(1)氢氧燃料电池（多孔石墨作电极材料，KOH作电解质）负极：2H2+4OH-→4H2O+4e-正极：O2+2H2O+4e-→4OH-总反应：2H2+ O2＝2H2O(1)氢氧燃料电池（多孔石墨作电极材料，H2SO作电解质）负极：2H2→4H++4e-正极：O2+4H++4e-→2H2O总反应：2H2+ O2＝2H2O三、金属的腐蚀和防护1.不纯的金属（或合金）在电解质溶液中的腐蚀，关键形成了原电池，加速了金属腐蚀。
化学能转化为电能---电池知识要点一、原电池的工作原理1、原电池：借助氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置称为原电池。
2、构成原电池的条件（1）有活动性不等的两个电极（2）电极要与电解质溶液接触（3）要形成闭合回路(4) 自发的氧化还原反应构成原电池后，一般说来化学反应速率要加快。
实验室不用纯锌与稀硫酸反应制氢气而要用粗锌与稀硫酸反应制氢气，就是利用原电池的原理。
在原电池中，电极并不一定要与电解质溶液直接反应。
当电极不与电解质溶液直接反应时，正极上得电子的物质一般为溶解在水溶液中的氧气，正极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e- = 4OH-。
3、原电池的工作原理（1）相对活泼的金属作负极，负极上一定发生氧化反应；相对不活泼的金属（或非金属）作正极，正极上一定发生还原反应。
（2）电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。
（3）溶液中的阴离子移向负极，阳离子移向正极。
但是，有一些特例：将镁和铝插到NaOH溶液中，用导线连接后构成原电池，铝是负极，镁是正极。
负极：2Al+8OH- -6e- = 2AlO2- +4H2O 正极：6H2O+6e- = 3H2↑+6OH-总反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑还有，将铁和铜插到浓硝酸中，用导线连接构成原电池，由于铁在浓硝酸中钝化不能继续反应，而铜可与浓硝酸反应，所以，铜时负极，铁是正极。
负极：Cu-2e- = Cu2+正极：2NO3- +4H+ + 2e- = 2NO2↑+2H2O由此可见，并不一定是活泼性强的金属作负极。
金属作负极还是作正极，要看电解质溶液而定。
4、电极反应式的书写（1）书写电极反应式的方法是--------叠加法。
即将两个电极反应叠加一定得到电池总反应。
在推写电极反应时，一般先写出电池总反应，然后再写出负极反应式或正极反应式，将总反应减去负极反应式或正极反应式就可得到正极反应式或负极反应式。
（2）在推写电极反应式还必须注意到介质（环境）的种类。
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。
其总反应式为： 。
一、原电池的工作原理1.定义：原电池：CuSO 4溶液G2.原电池的构成：（1）（2）（3）（4）3.【小结】正负极的判断（1）负极：发生反应的电极，电子的电极，电流的极，较活泼的电极，阴离子移向的极，常见溶解的电极。
（2）正极：发生反应的电极，电子的电极，电流的极较不活泼的电极，阳离子移向的极，常见由气泡冒出或由金属析出的电极。
【观察思考】双液原电池1mol/LZnSO4溶液 1mol/LCuSO4溶液【问题】1.在盐桥插入之前，检流计指针是否发生偏转？2. 在盐桥插入之后，是否有电流产生？实验现象是什么？3.与图1-3-2所示的原电池相比，该原电池具有什么特点？[要点强化指导]1.盐桥的作用：通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流传导。
将副反应降低至最小程度，这样，更彻底的将反应所释放的能量转化为电能。
2.通过盐桥，阴离子SO42－和Cl－向锌盐溶液移动，阳离子Zn2＋和K＋向铜盐溶液移动，使电流继续流通，形成闭合的回路。
3.锌片和铜片用导线连接构成电子流动的电路（电池的外部电路）；ZnSO4溶液和CuSO4溶液用盐桥连接，构成离子移动的电路（电池的内部电路）Zn CuG1.判断下列装置能否形成原电池（ ）A B C D E F2 .人造卫星用到的一种高能电池—银锌电池，其电极反应为：Zn+ 2OH －－2e==Zn(OH)2 Ag 2O+H 2O+2e==2Ag+2OH －根据反应式判断氧化银是( ) A ．负极 被氧化 B ．正极 被还原 C ．负极 被还原 D ．正极 被氧3.有关如图所示原电池的叙述，正确的是(盐桥中装有含琼胶的KCl 饱和溶液)( )A ．铜片上有气泡逸出B ．取出盐桥后，检流计依然发生偏转C ．反应中，盐桥中的K+会移向CuSO4溶液D ．反应前后铜片质量不改变4.设计一个原电池，其原电池反应为：Cu + 2FeCl 3 = CuCl 2 + 2FeCl 2 ，写出电极名称和电极反应式。
用 作负极， 作正极。
负极： （ 反应） 正极： （ 反应）检测案Zn CCuSO 4ZnC u CuSO 4 Zn C uCuSO 4ZnSO 4 CuSO 4Z nCu Zn C酒精ZnCuSO 4Zn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2课时）【学习目标】1.了解常见化学电池的种类及其工作原理2.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用；【学习重点】常见化学电池的种类及其工作原理【学习难点】常见化学电池的种类及其工作原理预习案一、课本助读1．常见的化学电源一次电池放电时——原电池反应（一）分类二次电池（可充电电池）充电时——电解池反应燃料电池阅读课本P23——P25。
【自主学习】1．常见的锌锰干电池（1）酸性锌锰干电池A.结构：负极为、正极为B.反应原理负极：正极：总方程式：C.缺点：（2）碱性锌锰干电池A.优点： B、结构：C.反应原理：负极： 正极： 总方程式：[要点强化指导]酸性锌锰干电池中发生还原反应的物质有NH 4＋和MnO 2，但电池正极得电子的是NH 4＋，MnO 2是固体粉末，未与电解质溶液接触，其作用可理解为通过氧化还原反应吸收H 2，使电池能持续工作。
MnO 2不能认为参与了电极反应。
2．铅蓄电池： 放电时：负极： 正极： 总方程式： 充电时：阴极（电池的负极）： 阳极（电池的正极）： 总方程式： [要点强化指导]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。
3．燃料电池 （1）结构：（2）常见的燃料电池 注意：电解质溶液对反应的影响 A.氢氧燃料电池 碱性电解液：正极： 负极： 酸性电解液：正极： 负极：PbPbO 2辅助气多孔石墨电极（含催化剂）中性电解液：正极：负极：B.乙醇燃料电池（类似甲烷燃料电池）[要点强化指导] H2和O2在不同介质中的电极反应式1．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－。
2．O2在不同介质中的电极反应式：⑴在碱性、中性条件下正极：O2 ＋ 2H2O ＋ 4e－ = 4OH－；⑵在较强酸性条件下正极：O2＋ 4 H＋＋ 4e－ =2H2O；⑶在熔融的金属氧化物中正极：O2＋4e－ = 2O2－；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O 2和CO2时，正极电极反应式： O2＋ 2CO2＋ 4e－ = 2 CO32－。
1.随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（）A.利用电池外壳的金属材料B.回收其中石墨电极C.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染D.不使电池中的电解液腐蚀其他物品2.日常所用干电池其电极分别为碳棒和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质（其中加入），电极反应可简化为：Zn - 2e- =Zn2+，2NH4++ 2e- =2NH3↑ + H2↑(NH3与Zn2+结合)。
根据上述叙述判断下列说法中不正确的是（）A.Zn为正极，碳为负极B.工作时，电流由碳极经外电路流向Zn极C.Zn为负极，碳为正D.长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀电器检测案3.下列说法正确的是（ ）A.镍镉电池、锂电池和锌锰电池都是二次电池B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C.化学电池的反应基础是氧化还原反应D.铅蓄电池放电时正极是Pb ，负极是PbO2 4.关于铅蓄电池的说法正确的是（ ）A.在放电时，正极发生的反应是 Pb(s) +SO 42-(aq)= PbSO 4(s) +2e -B.在放电时，该电池的负极材料是铅板C.在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D.在充电时，阳极发生的反应是 PbSO 4(s)+2e - = Pb(s)+ SO 42-(aq) 5.锂电池是新一代高能电池，目前已研发出多种锂电池。
某种锂电池的总反应式为：Li ＋MnO 2＝LiMnO 2。
下列说法中正确的是（ ）A.Li 是正极，MnO 2是负极 B 、.放电时负极的反应：Li －e-＝Li + C.放电时正极的反应：MnO 2 - ＋e - ＝MnO 2 D.电池放电时，产生高锰酸根离子 6.右图是氢氧燃料电池示意图，电极为多孔镍，电解液是30%的硫酸溶液。
根据图示写出该电池中的电极反应式。
负极：___________________正极：___________________7.（1）美国“阿波罗”宇宙飞船中使用的氢氧燃料电池。
其构造如图所示， 其反应为：2H 2+O 2====2H 2O ，则负极通入的是__________，电极反应式为：___________________，正极通入的是________________。
电极反应式为______________________。
（2）如把KOH 改为稀H 2SO 4做电解质，则电极反应式为： （3）负极_______________正极_______________________。
（3）如把H2改为CH4，KOH做导电物质，则电极反应式为：负极______________________________，正极___________________________。
8.汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状态铜的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解液。
总反应为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O（1）试写出放电时的正、负极反应式正极：___________________________________________负极：___________________________________________（2）铅蓄电池工作时，当外电路上有2mol电子通过时，负极消耗Pb的物质的量_____；溶液中消耗H2SO4的物质的量为___________。
（3）铅蓄电池放电时，溶液的pH_________溶液的密度______（填增大、减小或不变）。
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＋ 2H2SO42PbSO4＋2H2O。
请依据上述情况判断：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，写出放电时负极反应是。
⑷放电时，电解质溶液中阴离子移向极；电流方向从极流向极；电解质溶液的酸性（填“增强”、“减弱”或“不变”）。
