化学能转化为电能 电池

《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。

《化学能转化为电能——电池》说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是《化学能转化为电能——电池》。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计、教学反思这八个方面来展开我的说课。

一、教材分析（一）教材的地位和作用“化学能转化为电能——电池”是人教版高中化学必修 2 第二章第二节的内容。

在学习本节内容之前，学生已经学习了氧化还原反应的相关知识，这为理解化学能与电能的转化原理奠定了基础。

同时，本节内容又是后续学习电解池等知识的重要铺垫，在整个高中化学知识体系中起着承上启下的作用。

通过对电池工作原理的学习，学生能够深入理解化学能与电能之间的相互转化，体会化学在实际生活中的广泛应用，激发学生学习化学的兴趣，培养学生的科学素养和创新精神。

（二）教材内容本节教材主要包括原电池的概念、工作原理、构成条件以及常见的化学电源。

教材首先通过实验探究引入原电池的概念，然后详细阐述了原电池的工作原理，包括电子的流动方向、离子的移动方向以及电极反应式的书写。

接着，教材介绍了原电池的构成条件，并通过实验进行了验证。

最后，教材简单介绍了几种常见的化学电源，如干电池、铅蓄电池、燃料电池等。

二、学情分析（一）知识基础学生在初中已经学习了简单的电学知识，如电流、电压等，并且在高中化学必修 1 中学习了氧化还原反应，能够判断氧化剂和还原剂，理解电子的转移。

这些知识储备为学习本节内容提供了一定的基础。

（二）能力水平高中生具备一定的观察能力、实验操作能力和逻辑思维能力，但对于抽象的化学原理和微观粒子的运动理解起来还存在一定的困难。

（三）学习兴趣学生对化学实验充满好奇，对与生活实际密切相关的化学知识具有较高的学习兴趣。

但对于理论性较强的知识，可能会感到枯燥，需要通过生动有趣的教学方式来激发学生的学习积极性。

三、教学目标（一）知识与技能目标1、理解原电池的工作原理，能够写出简单原电池的电极反应式和总反应式。

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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《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，就是一种将化学能转化为电能的装置。

它通过一系列的化学反应，使得电子在电路中流动，从而产生电流，为我们的各种电子设备和生活提供能源。

其工作原理主要基于氧化还原反应。

以常见的铜锌原电池为例，锌片和铜片分别插入含有相应离子的溶液中，并用导线连接起来。

锌片在溶液中失去电子，发生氧化反应，变成锌离子进入溶液；而铜离子在铜片上得到电子，发生还原反应，生成铜单质。

这样，电子就从锌片通过导线流向铜片，形成了电流。

在这个过程中，化学能被转化为电能。

电池内部的化学反应不断进行，只要有反应物存在，电池就能持续输出电能。

二、电池的分类电池的种类繁多，根据不同的标准可以进行多种分类。

1、按工作性质分（1）一次电池：也称为干电池，使用后就不能再充电，常见的有碱性锌锰电池、锌银电池等。

（2）二次电池：又称充电电池，可以反复充电使用，如铅酸蓄电池、锂离子电池等。

（3）燃料电池：通过燃料与氧化剂在电极上的反应产生电能，常见的有氢氧燃料电池。

2、按电解质类型分（1）酸性电池：电解质为酸性溶液，如铅酸蓄电池。

（2）碱性电池：电解质为碱性溶液，如碱性锌锰电池。

（3）中性电池：电解质为中性溶液。

3、按用途分（1）民用电池：用于日常生活中的各种小型电子设备，如遥控器、手电筒等。

（2）工业电池：用于大型设备或工业生产中的电源供应。

三、常见电池的介绍1、锌锰干电池这是最常见的一次电池之一。

它的外壳通常是锌筒，作为负极；中间是石墨棒，周围填充着二氧化锰和氯化铵等物质作为正极。

在使用过程中，锌逐渐被消耗，当反应物耗尽时，电池就无法继续供电。

2、铅酸蓄电池这种二次电池在汽车中广泛应用。

它由多个单格电池串联而成，每个单格电池由正极板（二氧化铅）、负极板（铅）和硫酸电解液组成。

充电时，电能转化为化学能存储起来；放电时，化学能转化为电能输出。

3、锂离子电池锂离子电池是目前手机、笔记本电脑等便携式电子设备中常用的电池。

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。

电池的能量原理是什么电池是一种将化学能转化为电能的装置。

其基本原理是通过化学反应在正负极之间产生电势差，从而推动电子流动，达到将化学能转化为电能的目的。

电池的基本组成包括正极、负极和电解质。

正极通常由金属氧化物、卤化物或硫酸盐组成，负极通常由金属或碳材料组成，而电解质则是连接正负极的物质，通常是液体或固体。

在电池正极，化学反应会使金属离子失去电子，形成正离子并释放出电子。

这些电子通过外部电路流向负极，从而形成了电流。

而在电池负极，电子与离子重新结合，还原成中性的金属或化合物。

这个过程中，电子的流动产生了电能。

具体的电池类型有很多，其中最常见的是干电池和蓄电池。

干电池是一种一次性电池，其内部的化学反应只进行一次，当其化学反应结束后，电池就无法再产生电能。

蓄电池则是一种可充放电的电池，其化学反应可以反复进行多次，通过外部电源对蓄电池进行充电，可以使其反应逆转，恢复存储的化学能。

不同的电池类型使用不同的化学反应产生电能。

以干电池为例，干电池内部的正极为二氧化锌，负极为锌，电解质通常为氯化铵或氨基酸。

化学反应的过程中，锌被氧化成离子，并在负极上释放出电子。

同时，负极上的锌离子与电解质中的氯离子结合，生成氯化锌。

整个过程可以用下面的化学方程式表示：锌（固态）→锌离子（溶解在电解质中）+ 2 电子2 电子+ 2 氯离子→氯化锌（固态）这个化学反应产生的电子流经外部电路，流向负极，从而产生电流。

在正极和负极形成的电势差将电子推动向负极。

当锌离子和氯离子结合形成氯化锌之后，电池的化学反应达到平衡，电池就不能再产生电能。

电池的能量主要取决于正极和负极之间的化学反应能力。

不同的正极和负极材料具有不同的电化学性质，从而决定了电池的电压和容量。

电压指的是电池正极和负极之间的电势差，而容量则是电池存储电能的能力，通常以安时（Ah）为单位表示。

总之，电池的能量原理是通过化学反应在正负极之间产生电势差，从而推动电子流动，将化学能转化为电能。

化学能与电能的转化化学能与电能的转化是指将储存在化学物质中的能量转化为电能的过程，在现代社会的生活、工业和军事领域中具有非常重要的应用价值。

其中，常见的化学能转电能的装置包括化学电池、燃料电池、电解槽和蓄电池等。

一、化学电池化学电池是最常见的化学能转电能的装置之一。

它是通过将两种不同的金属与其相应的离子在电解质中反应而形成的。

在反应过程中，产生了电子流动，从而产生电能。

常见的化学电池类型包括干电池、湿电池、锂离子电池和镍氢电池等。

干电池是最简单的化学电池，它由一个锌电极和一个碳电极组成，中间隔着一块电解质、纸质隔膜或聚合物隔膜。

当锌电极与电解质反应时，会产生氢离子和电子。

这些电子会经过内电路从锌电极流到碳电极，从而形成电流。

在电极间的反应中，锌离子被迁移到电解液中，同时通电过程中电解质会被消耗，因此干电池的电能有限，随着时间推移而减弱。

湿电池的电解液是一种水溶液，通常是酸性或碱性溶液。

因此，湿电池具有较高的能量密度和电流功率，但它会释放气体，且在使用时应特别小心，以免液体泄漏导致损害。

锂离子电池则是使用锂离子作为电解质的电池，锂离子电池具有高的能量密度、较小的尺寸和较长的使用寿命等优点，在智能手机、笔记本电脑和电动汽车等设备中被广泛应用。

镍氢电池也被广泛应用于移动设备和电动汽车等方面，在这样的电池中氢原子会将电子输送到镍水体中，从而实现了化学能转化为电能的转化。

二、燃料电池燃料电池是一种将化学能转化为电能的特殊类型的电池。

燃料电池一般使用氢气、甲烷、乙醇、甲醇和天然气等作为燃料。

其原理与化学电池类似，不同的是它可以通过反应中的燃料源，地产生大容量的电能。

燃料电池有许多种类，包括质子交换膜燃料电池（PEMFC）、高温熔体燃料电池（HTMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和碱性燃料电池（AFC）等，各种不同的燃料电池类型在不同的领域应用广泛。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是蒸汽机发电技术的替代品，它使用氢气作为燃料与空气在电化学反应中产生水和电，是最常见的燃料电池类型之一。