高一化学（人教版）学案 必修二 第六章 第一节 第3课时 化学电池

第3课时化学电池

新知探究（一）——一次电池与二次电池

L一次电池

（1）特点:电池放电之后充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），如锌锦干电池属于一次电

池。

（2）锌镒干电池的构造如图所示。

①锌筒作.电极反应是

②石墨棒作，最终被还原的物质是

③NH4cl糊的作用是____________________________________________________________________

④特点:放电后不能充电，便于携带，价格低。

2.二次电池（充电电池）

⑴特点:二次电池在放电时所进行的，在充电时可以，使电池恢复到

放电前的状态.从而实现放电与充电的循环。

放电

⑵能量转化:化学能彘电能。

⑶常见的充电电池:铅酸蓄电池、银氢电池、锂离子电池等。

［微点拨］铅酸蓄电池的电极反应

=

负极:Pb+S0『2c^=PhSO4,

正极:PbCh+4H'+SO=+2e^---PbSO4+2H2O,

总的电池反应:Pb+PbO2+2H2so4——2PbSO4+2H2Oo

应用化学

随着科学的发展形形色色的电池进入我们的生活有一种“纸电池''工作原理如图所示。

1.若电解液为稀硫酸，则正、负极电极反应式如何书写?

2.若电解液为稀硫酸，溶液中离子移动方向如何?

［题点多维训练］

1.（2024.大连沙河口区期中检测）有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是()

锌粉和

■•石墨棒KOH的

-Mu。？糊混合物

糊

———NH4clMnO2

一锌筒

金限外壳

图I普通锌钵电池图n碱性锌铉电池

金属外壳

112so4(aq)

Zn负极

Ag2（）正极

（正极）入

Pb（负极）浸了K0H溶液的隔板

图川铅酸蓄电池图IV锌银纽扣电池

A.图I所示电池中，电子从锌筒匕发沿导线经电解质溶液流向石墨电极

B.图II所示电池中,MnCh的作用是作氧化剂

C.图IH所示装置工作过程中，负极的质量逐渐减小

D.图N所示电池中,Zn是还原剂，在电池工作过程中被还原

2.（2024.蚌埠月考）汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如图所示,放电时的电池反应为

PbO2+Pb+2H2so4^2PbSO4+2H2Oc根据此反应判断下列说法正确的是)

H2sO4溶液

A.PbCh是电池的负极

B.Pb是电池的负极

C.PbCh得电子，被氧化

D.电池放电时，溶液的酸性增强

3.铝-空气-海水电池的示意图如图所示。电池反应为4AI+3O2+6H2O^4A1(OH)3,电池工作时，下

列说法不正确的是()

用电设备

A.金属铝发生氧化反应

B.电流从石墨电极经导线流向铝电极

C.海水作为电解质溶液

D.O2在金属铝电极处得到电子

:

4.微型电池受到广泛应用。•种电池的电解质溶液为KOH溶液，总反应为Zn+Ag2O=ZnO+2Ago

请回答：

⑴该电池的电极材料:正极，负极o

(2)写出电极反应式:正极，负极o

⑶溶液中的K+向—(填“正”或"负”)极迁移。

新知探究(二)——燃料电池简介

1.燃料电池

一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化齐"如氧

概念

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能量转化率较高；

特^|工

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

应用在航天、军事和交通等领域有广阔的应用前景

2.氢氧燃料电池的反应原理

氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，均为2H2+O2=2H2O。但正、负极反应与电解质溶液

有关，正、负极反应如下：

电解质溶液负极正极

酸性(H+)H”2e-2H+O)+4H++4e2Ho

碱性(0H-)

H2-2e+2OH2H2OO2+2H2(D+4e4OH

应用化学

笼形包合物.又称天然气水合物、可燃冰，分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中.是由天然气与水在高

压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰二天

然气的主要成分甲烷空气可以设计成燃料电池。

1.甲烷燃料电池中正、负极反应物分别是什么？

2.写出以稀硫酸为电解质溶液，以粕为电极，正、负极电极反应式如何书写？

［题点多维训练］

1.正误判断(正确的打“J”,错误的打“X

⑴燃料电池是利用燃料的燃烧发电。)

(2)燃料电池中，燃料在正极上发生氧化反应。)

（3）氢氧燃料电池将热能直接转变为电能。（）

（4）甲烷燃料电池的负极反应物为CH4o（）

+

（5）氢燃料电池在碱性介质中的负极反应为H2-2e=2Ho（）

2.（2024.福建三明期中联考）如图为氢氧燃料电池的装置示意图，下列说法不正确的是（）

A.该电池工作时化学能转化为电能

B.该电池的电解质溶液是稀硫酸

C.b电极是负极,02在该电极发生氧化反应

D.电子移动方向:a电极一导线Tb电极

3.（2024.济南二中期中）一种新型绿色燃料电池是把H2、CO、CH4的混合气体和空气不断输入，将化学

能转化为电能，被称为“21世纪的绿色发电站:关于这种燃料电池的说法不正确的是（）

A.通入空气的一极为正极

B.H2、CO、CH4的混合气体在电池内部燃烧，放出大量的热,然后电池将热能转化为电能

C.电池实际工作时的电解液应选择碱性溶液

:

D.电池的正极反应式为O2+4e+2H2O=4OH

4.一种直接铁燃料电池（电池反应为3Fe+2Ch-Fe3O。的装置如图所示，下列说法正确的是（）

KOH溶液催化剂

A.Fe极为电池正极

B.KOH溶液为电池的电解质溶液

C.电子由多孔碳极沿导线移向Fe极

D.5.6gFe参与反应，导线中转移1.204X1(产个电子

I思维建模I电源中电极反应式书写的一般方法

(1)明确两极的反应物。

(2)明确直接产物:根据负极氧化、正极还原.明确两极的直接产物。

(3)确定最终产物:根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。

(4)配平:根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。

［注意］①H+在碱性环境中不共存;②02-在水溶液中不存在，在酸性环境中结合田,生成比0.在中性或

碱性环境中结合出0.生成0H;③若已知总反应式时.可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守

恒的基础上总反应式减去较易写出的一极的电极反应式.即得到较难写出的另一极的电极反应式。

命题热点(一)——新型化学电源的原理分析

［典例］新型微生物电池可应用于酸性有机废水(含C6H6。)的处理，其放电时的工作原理如图所

示。下列说法正确的是

用电器

微

微

生

生

物

物

极

弧

I室质子交换膜11室

A.该电池能够在高温下工作

B.该电池工作时，氢离子从N极移向M极

极的电极反应式为+

C.NO2+4e+4H^2H2O

D.N极消耗22.4LCh时,M极产生的CCh为1mol

听课记录：

I思维建模I新型化学电源原理分析思路

根据两极反应的化合价变化确定

确定两极一根据电子、电流方向判断

根据反应类型判断

负极失电子发生氧化反应

确定电极

正极得电子发生还原反应

反应

遵循原子、电子、电荷守恒

［题点多维训练］

1.火星大气中含有大量C02,一种有C02参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电

池以金属钠为负极，碳纳米管为正极,放电时（）

A.负极上发生还原反应

B.CCh在正极上得电子

C.阳离子由正极移向负极

D.将电能转化为化学能

2.科学家研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气,氢气进入以磷酸为电解质的

燃料电池中发电,电池负极反应式为（）

A.H2+2OH+2e^2H2O

B.O2+4H++4e^=2H2O

+

C.H2-2e^=2H

D.O2+2H2O+4e-^4OH-

3.如图是一种新型“全氢电池”，能量效率可达80%o下列说法错误的是()

<A>

NaOII和ncio4和

NaClO4NaCl（）4

的混合的混合

溶液溶液

吸附层A离子交换膜吸附层B

A.该装置将化学能转化为电能

B.该离子交换膜不允许H+和OH-通过

+

C.吸附层A为负极，电极反应式为H2-2e=2H

D.电池总反应为H++OH-^HQ

4.如图所示的原电池能处理酸性海水，同时能达成“碳中和”的目的。

下列说法正确的是)

A.电池总反应为2Na+2H+^2Na++H2T

B.有机电解质可换成NaOH溶液

C.C02在正极发生还原反应

D.当电路中转移1mol已时，理论上吸收44gCO2

命题热点（二）了解车用能源

1.汽车能源发展史

蒸汽1769年,法国人N・J•居纽制造了用煤气燃烧产生蒸汽驱动的三轮

汽车汽车

1885年，德国工程师卡尔・本茨和戴姆勒、英国的巴特勒分别发明

汽油

了装有汽油发动机的汽车。俄国的普奇洛夫和伏洛波夫两人发明

汽车

了装有内燃机的汽车

电力1898年，德国人波尔舍开发了名为“Lohncr—Porsche”的电动车，该

汽车车采用铅酸蓄电池作为动力源

新能在能源和环保的压力下，新能源汽车将成为未来汽车的发展方

源向。新能源汽车主要包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池

汽车汽车、氢动力汽车、超级电容汽车等

2.汽车燃料

(1)常规汽车燃料

汽油和柴油是目前汽车最常用的燃料,其能量密度高•、价格低、不易变质、便于运输,因此非常适用

于点熟式发动机和压燃式发动机。

(2)发动机代用燃料

发动机代用燃料指使用氢气、甲烷(CH4)、辛烷(C8H18)和乙醇(C2H6。)等燃料来替代汽油或柴油。

［微思考］

燃料电池汽车与传统汽车相比，具有哪些优点?

［题点多维训练1

1.某同学根据所查阅的资料，绘制了三种可燃物在空气中发生燃烧反应的能量变化示意图。根据示

意图,你认为可燃物(填或"C”)更适合用传车用燃料，选择的理由是.

可燃物A可燃物B可燃物C

达到燃点所需能量能心学舞需能见危

能达到燃点所需能被

量反应物二k-珏反逊,§

反应物,\

-、;

生成物生成物生成物

2.能源危机是当前全球性的问题，“开源节流”是应对能源危机的重要举措。

(1)氢燃料电池汽车在行驶过程中只排放水，因此被称为“终极环保车”,其反应原理示意图如图。

H,禀值。式空气)

If

电极a--翻f粉一电极b

L—电解质

下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是.

A.该电池工作时电能转化为化学能

氏该电池中电极a是正极

C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极a

D.该电池的总反应:2比+。2二2H2。

E.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

F.氢氧燃料电池使用过程中,负极材料的活性一定比正极材料大

（2）已知Imol甲爵燃烧放热726.5kJ,在直接以甲醇为燃料的电池中，消耗1mol甲醇所能产生的最

大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最

大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）。

课下请完成课时跟踪检测（十一）

综合提能强训（三）

第3课时化学电池

新知探究（一）

2+

1.（1）不能（2）①负极Zn-2e-一Zn②正极MnO2

③作电解质溶液

2.（1）氧化还原反应逆向进行

【应用化学］

1.提示:负极:Fe-2eFe2+;

正极:2H++2e一一H2fo

2.提示:H+向铜电极移动,SO/向铁电极移动。

［题点多维训练］

1.选B电子不能进入溶液，图【所示电池中，电子由锌极流出经导线流向石墨电极，故A错误;图H

所示电池中,MnCh得电子生成MnOOH和OH,所以作氧化剂，故B正确:图III所示装置工作过程中，

负极发生反应Pb-2e+S0rPbSCX质量逐渐增大，故C错误:图IV所示电池中,Zn是还原剂,在电池

工作过程中被氧化,故D错误。

2.选B由放电时电池反应可知,PbCh在放电时得到电子被还原.为电池的正极,A、C错误;根据放

电反应可知.Pb失去电子被氧化为电池的负极,B正确:由于电池放电过程中消耗了硫酸，溶液中氢离

子浓度逐渐减小，溶液的酸性减弱,D错误。

3.选D根据电池反应可知,金属铝作负极，发生氧化反应,A项正确:石墨为正极，则电池工作时，电流

从石墨电极经导线流向铝电极,B项正确;根据题图可知,海水可作为该电池的电解质溶液,C项正

确;0:在正极被还原.即Ch在石墨处得到电子,D项错误。

4.(l)Ag2OZn

(2)Ag2O+H2O+2e——2Ag+2OH

Zn-2e+20HZnO+HoO⑶E

新知探究(_)

I应用化学］

1.提示:负极上反应物为甲烷，正极上反应物为氧气或者空气。

2.提示:负极:CH4-8e+2H2。CO2+8H+;正极:O2+4e+4H+=2H2Oo

［题点多维训练］

1.⑴X(2)X(3)x(4)V(5)x

2.选C图示装置为氢氧燃料电池，工作时将化学能转化为电能,A项正确。装置中电解质溶液为稀

硫酸.B项正确。通入H2的a电极为负极.H2失去电子发生氧化反应;通入Ch的b电极为正极.Ch得

到电子发生还原反应C项错误。电池工作时，电子从负极流出，经导线流向正极，即电子移动方向为

a电极-导线Tb电极,D项正确.

3.选B正极上得电子发生还原反应，所以通入空气的一极为正极,A正确:燃料电池中不存在燃料的

燃烧反应，燃料在负极失电子发生氧化反应，氧气在正极得电子发生还原反应，将化学能直接转化为

电能.B错误:该电池反应中有二氧化碳生成，用碱性溶液作电解液可以吸收二氧化碳、避免电池内部

压强过大而产生安全隐患,C正确:用碱液作电解液,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电

极反应式为O?+4e+2lhO4011',D正确。

4.选B该电池中铁失电子为电池负极,A项错误;KOH溶液为电池的电解质溶液,B项正确:电子由

Fe极沿导线移向多孔碳极,C项错误;根据电池反应3Fe+2ChFe.O^可知,3mol铁参与反应时转移

8mol电子，故5.6gFe参与反应.导线中转移约1.605X1023个电子,D项错误。

命题热点（一）

［典例］选C由图可知,M极C6H6O-CO2碳的化合价升高,发生氧化反应，为负极,N极为正极。微

生物为蛋白质，蛋白质在高温下失活,A项错误;N极为正极.M极为负极，原电池中,阳离子向正极移动,