資源簡介

(共72張PPT)
第3課時　化學電池
第六章　第一節
1.知道干電池、充電電池、燃料電池等化學電池的特點。
2.掌握構成化學電池的基本要素，常見化學電池的工作原理及電極反應式的書寫。
核心素養
發展目標
內容索引
一、一次電池　二次電池
二、燃料電池
隨堂演練　知識落實
課時對點練
一次電池　二次電池
一
1.一次電池
(1)特點：電池放電后_____充電(內部的氧化還原反應______逆向進行)，如鋅錳干電池屬于一次電池。
(2)鋅錳干電池的構造如圖所示。
①鋅筒為_____，電極反應是________________。
②石墨棒為____，最終被還原的物質是________。
③NH4Cl糊的作用是_____________。
不能
無法
負極
Zn－2e－===Zn2＋
正極
二氧化錳
作電解質溶液
【思考1】　鋅錳干電池在使用過程中，鋅會逐漸溶解，鋅外殼變薄，最后內部的糊狀電解質會泄露出來，使電器腐蝕。為了延長電池壽命和提高其性能，人們將電池內的電解質NH4Cl糊換成濕的KOH，制成了堿性鋅錳電池。總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)，寫出負極的電極反應式：__________________________。
Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
2.二次電池(充電電池)
(1)特點：二次電池在放電時所進行的_____________，在充電時可以__________，使電池恢復到放電前的狀態，從而實現放電與充電的循環。
(2)能量轉化：化學能 電能。
(3)常見的充電電池：_______電池、_____電池、_______電池等。
氧化還原反應
逆向進行
鉛酸蓄
鎳氫
鋰離子
【思考2】　鉛酸蓄電池常用作汽車電瓶，其構造如圖所示，工作時該電池總反應為Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
按要求回答下列問題：
(1)負極材料是____，正極材料是______，電解質溶液
是_______。
(2)放電時，電解質溶液中的H＋移向___________極。
(3)放電時，電解質溶液中硫酸的濃度_____(填“增大”“減小”或“不變”)。
(4)當鉛酸蓄電池向外電路提供2 mol電子時，理論上負極板的質量增加____ g。
Pb
PbO2
稀硫酸
PbO2(或正)
減小
96
鉛酸蓄電池的電極反應
歸納總結
1.某普通鋅錳干電池的結構如圖所示。下列說法正確的是
A.鋅筒是原電池的正極
B.石墨電極上發生氧化反應
C.銨根離子流向石墨電極
D.電子經石墨棒沿電解質溶液流向鋅筒
應用體驗
√
鋅錳干電池中，鋅筒作負極，石墨棒作正極，正極上二氧化錳得電子發生還原反應，A、B錯誤；
原電池中陽離子向正極移動，故銨根離子移向石墨電極，C正確；
電子經導線由負極鋅筒流向石墨棒，D錯誤。
2.(2023·濟南高一期中)氟離子電池是一種前景廣闊的新型電池，其能量密度是目前鋰電池的十倍以上。其中一種氟離子電池的工作原理為3Mg＋2BiF3 3MgF2＋2Bi(MgF2為難溶鹽)，電解質為熔融氟化物。下列說法正確的是
A.放電時，負極的電極反應式為Mg－2e－＋2F－===MgF2
B.放電時，電子從鎂電極流出，經電解質流向正極
C.放電時，化學能完全轉化為電能
D.放電時，F－向正極移動
應用體驗
√
放電時，Mg作負極，失去電子，發生氧化反應，電極反應式為Mg＋2F－－2e－===MgF2，A項正確；
放電時，電子從鎂電極流出，經導線流向正極，B項錯誤；
原電池是把化學能轉化為電能的裝置，但化學能不可能100%轉化為電能，還有部分轉化為熱能等，C項錯誤；
放電時，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，故F－向負極移動，D項錯誤。
返回
燃料電池
二
1.概念
一種將燃料(如______、______、_____)和氧化劑(如_____)的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置。
2.特點
(1)清潔、安全、高效等。
(2)能量轉化率可以達到_____以上。
(3)反應物不是儲存在電池內部，而是從外部提供，供電量易于調節。
3.應用
在航天、軍事、交通等領域有廣闊的應用前景。
氫氣
甲烷
乙醇
氧氣
80%
4.氫氧燃料電池
【思考1】　(1)氫氧燃料電池的總反應方程式如何書寫？
提示　燃料電池相當于燃料的燃燒，氫氧燃料電池的總反應為2H2＋O2===2H2O。
(2)如何判斷氫氧燃料電池的正、負極？
提示　分析總反應的方程式可知，氫氣失電子化合價升高，在負極上反應，氧氣得電子化合價降低，在正極上反應。其規律是通燃料的一極作負極，通氧氣的一極作正極。
氫氧燃料電池在不同介質中的總反應相同，但正、負極反應與電解質溶液有關，氫氧燃料電池正、負極反應如下：
電解質溶液 負極 正極
酸性(H＋) 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O
堿性(OH－) 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－
特別提醒　在書寫電極反應式時應看清溶液的酸堿性，酸性條件下不出現OH－，堿性條件下不出現H＋。
【思考2】　寫出導電介質為固體電解質時的正、負極反應。
介質 電池反應：2H2＋O2===2H2O 負極 ________________________
正極 _________________
負極 _________________
正極 ______________________
2H2－4e－＋2O2－===2H2O
O2＋4e－===2O2－
2H2－4e－===4H＋
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
1.判斷正誤
(1)燃料電池是利用燃料的燃燒發電
(2)燃料電池中，燃料在正極上發生氧化反應
(3)氫氧燃料電池將熱能直接轉變為電能
(4)原電池中正極材料一定發生還原反應
(5)原電池中的負極反應一定是電極材料失電子
應用體驗
×
×
×
×
×
應用體驗
2.(2022·江西新余第一中學高一期末)國家電投氫能公司全自主研發的“氫騰”燃料電池系統廣泛應用于氫能大巴。某種氫燃料電池的內部結構如圖，下列說法正確的是
A.電池工作時，電解質溶液中的H＋向
b極移動
B.a極發生的電極反應為H2＋2e－＋2OH－
===2H2O
C.b極為正極，發生氧化反應
D.當外電路有1 mol電子轉移時，b極消耗5.6 L O2
√
電池工作時，H＋移向正極，故A正確；
a極發生的電極反應為H2－2e－===2H＋，
故B錯誤；
b極為正極，發生還原反應，故C錯誤；
題目中未說明是否是標準狀況，無法
計算氧氣的物質的量，故D錯誤。
返回
隨堂演練　知識落實
1.(2023·廣東江門高一期中)下列說法正確的是
A.鋅錳電池是二次電池
B.燃料電池是一種高效但是會污染環境的新型電池
C.化學電池的反應原理是氧化還原反應
D.鉛酸蓄電池放電時正極是Pb
√
隨堂演練
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隨堂演練
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鋅錳干電池為一次電池，故A錯誤；
燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、乙醇燃料電池等，產物多為CO2、H2O等，不污染環境，故B錯誤；
化學電池是將化學能轉變為電能的裝置，有電子的得失，實質為氧化還原反應，故C正確；
鉛酸蓄電池放電時，Pb被氧化，為原電池的負極，PbO2被還原，為原電池的正極，故D錯誤。
2.鎳氫電池是可充電電池，它的總反應是 H2＋NiO(OH)===Ni(OH)2，根據此反應判斷，下列說法正確的是
A.電池放電時，電池負極周圍溶液的堿性不斷增大
B.電池放電時，鎳元素被氧化
C.電池放電時，氫元素被還原
D.電池放電時，通入H2的一極是負極
√
隨堂演練
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隨堂演練
電池放電時，負極反應式為H2－2e－＋2OH－===2H2O，所以負極周圍溶液的氫氧根離子減少，溶液的pH減小，A錯誤；
電池放電時，正極反應式為NiO(OH)＋H2O＋e－===OH－＋Ni(OH)2，鎳元素被還原，B錯誤；
電池放電時，氫元素化合價升高，被氧化，C錯誤。
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3.(2022·黑龍江大慶中學高一期中)紐扣電池可作計算器、電子表等的電源。有一種紐扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，用KOH溶液作電解質溶液，電池的總反應為Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO。關于該電池下列敘述不正確的是
A.電池的正極發生還原反應
B.Zn為負極，發生氧化反應，反應過程中失去電子
C.電池工作時，電解質溶液中的陽離子移向正極
D.電池使用時，電子由Zn極經電解質溶液流向Ag2O極
√
隨堂演練
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隨堂演練
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電池正極發生的是還原反應，故A正確；
根據電池的總反應可知，Zn的化合價升高，失去電子，作負極，發生氧化反應，故B正確；
電池工作時，電解質溶液中的陽離子移向正極，故C正確；
電子由負極經導線流向正極，電子不能進入電解質溶液中，故D錯誤。
4.燃料電池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧氣(或空氣)起反應將化學能轉變為電能的裝置，若電解質溶液是強堿溶液，下面關于甲烷燃料電池的說法正確的是
A.負極反應式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B.負極反應式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O
C.隨著放電的進行，溶液的OH－濃度不變
D.放電時溶液中的陰離子向負極移動
隨堂演練
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隨堂演練
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課時對點練
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題組一　一次電池、二次電池
1.下列電池不屬于二次電池(可充電電池)的是
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對點訓練
√
鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鋰離子電池等可以反復充電，屬于可充電電池，是二次電池；鋅錳干電池不能充電，完全放電后不能再使用，是一次電池。
2.鎳-鎘(Ni-Cd)可充電電池的總反應為Cd(OH)2＋2Ni(OH)2 Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，放電時該電池的負極材料是
A.Cd B.NiO(OH)
C.Cd(OH)2 D.Ni(OH)2
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對點訓練
√
放電時，Cd由0價到＋2價，失電子，故負極材料為Cd。
3.(2023·四川眉山高一校聯考期中)普通鋅錳干電池的結構如圖所示，它是用鋅皮制成的鋅筒作為電極，中央插一根石墨棒，石墨棒頂端加一銅帽。在石墨棒周圍填滿二氧化錳和炭黑的混合物，并用離子可以通過的長纖維紙包裹作隔膜，隔膜外是用氯化鋅、氯化銨和淀粉等調成糊狀作電解質溶液。該電池工作時的總反應為Zn＋
＋2MnO2===[Zn(NH3)2]2＋＋2MnO(OH)。下列關于鋅錳干電池的說法正確的是
A.當該電池電壓逐漸下降后，能重新充電復原
B.電池負極反應為2MnO2＋ ＋2e－===2NH3
＋2MnO(OH)
C.原電池工作時，電子從負極通過外電路流向正極
D.外電路中每通過0.1 mol 電子，鋅的質量理論上減少6.5 g
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對點訓練
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對點訓練
普通鋅錳干電池是一次電池，不能充電復原，A錯誤；
根據原電池工作原理，負極應失電子，故電子
從負極通過外電路流向正極，B錯誤，C正確；
由負極的電極反應式可知，每通過0.1 mol電
子，消耗鋅的質量是65 g·mol－1 × ＝
3.25 g，D錯誤。
B.電池放電時，溶液的酸性增強
C.PbO2得電子，被氧化
D.PbO2是電池的負極
4.汽車的啟動電源常用鉛酸蓄電池。其結構如圖所示，放電時的電池反應為PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根據此反應判斷下列說法正確的是
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對點訓練
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對點訓練
放電時，硫酸參加反應，導致溶液中氫離子濃度減小，則溶液的酸性減弱，故B錯誤；
PbO2得電子，被還原，Pb元素的化合價由＋4變為＋2，所以二氧化鉛作正極，故C、D錯誤。
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對點訓練
5.鋰-空氣電池放電時的工作原理如圖所示。下列敘述正確的是
A.放電時，Li＋由B極向A極移動
B.放電時電池反應為4Li＋O2＋2H2O===
4LiOH
C.B電極反應中每轉移2 mol電子，消耗
11.2 L的O2
D.電解液a可以是飽和食鹽水
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對點訓練
根據題圖可知，A電極是負極，B電極是正極，原電池中陽離子向正極移動，放電時Li＋由A極向B極移動，A錯誤；
根據題圖，放電時，鋰、水與正極的氧氣反應生成氫氧化鋰，電池反應為4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，B正確；
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對點訓練
B電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，每轉移2 mol電子，消耗標準狀況下11.2 L的O2，但是題干中未表明是否為標準狀況，C錯誤；
金屬鋰可與水反應，電解液a不能是水溶液，D錯誤。
題組二　燃料電池
6.(2022·青島高一檢測)目前，科學家提出了一種經濟而且理想的獲得氫能源的循環體系(如圖)。關于此循環體系，下列說法錯誤的是
A.燃料電池能夠使化學反應產生的能量轉化為電能
B.燃料電池中通入H2的一極作負極，發生氧化反應
C.在此循環中發生了反應：2H2O 2H2↑＋O2↑
D.目前化學家急需解決的問題是尋找合適的光照條件下分解水的催化劑
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對點訓練
此循環過程中利用太陽能將H2O分解為H2和O2，然后利用氫氧燃料電池將化學能轉化為電能，循環過程中并沒有發生電解水的反應。
7.某課外小組自制的氫氧燃料電池如圖所示，a、b均為惰性電極。下列敘述錯誤的是
A.a極是負極，該電極上發生氧化反應
B.b極發生的電極反應是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C.電池總反應為2H2＋O2===2H2O
D.氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源
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對點訓練
A項，a極通入H2，為負極，電極反應為H2＋2OH－－
2e－===2H2O，發生的是氧化反應；
B項，b極通入O2，為正極，電極反應為O2＋2H2O＋
4e－===4OH－；
C項，正、負極電極反應式相加可得電池總反應為2H2＋O2===2H2O；
D項，氫氧燃料電池的能量高，且產物為水，對環境無污染，故是具有應用前景的綠色電源。
8.(2023·長沙高一期末)新型微生物電池可應用于酸性有機廢水(含C6H6O)的處理，其放電時的工作原理如圖所示，其中交換膜為質子交換膜。下列說法正確的是
A.N極為電池的負極
B.工作時，氫離子從N極移向M極
C.N極的電極反應式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D.標準狀況下，N極消耗22.4 L O2，M極產生
CO2的體積為22.4 L
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對點訓練
由圖可知，O2→H2O發生還原反應，則N極為電池的正極，A錯誤；
N極是正極，陽離子移向正極，則H＋從M極移向N極，B錯誤；
N極發生還原反應，電極反應式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C正確；
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9.(2022·寧波咸祥中學高一期末)Mg-H2O2電池可用于驅動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質溶液，示意圖如圖。該電池工作時，下列說法正確的是
A.Mg電極是該電池的正極
B.H2O2在石墨電極上發生氧化反應
C.石墨電極附近溶液的堿性增強
D.溶液中Cl－向正極移動
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分析可知，Mg電極為電池的負極，A錯誤；
H2O2通入的電極為正極，正極上H2O2得電子發生還原反應，B錯誤；
石墨電極的反應為H2O2＋2e－===2OH－，
生成OH－，溶液的堿性增強，C正確；
電解質溶液中的陰離子向負極移動，故
Cl－向負極移動，D錯誤。
綜合強化
10.(2023·吉林高一期中)化學電源在日常生活和高科技領域中有廣泛應用，下列說法錯誤的是
A.甲：正極的電極反應式為Ag2O＋2e－
＋H2O===2Ag＋2OH－
B.乙：鋅筒作負極，發生氧化反應，鋅
筒會變薄
C.丙：使用一段時間后，電解質溶液的
酸性減弱，導電能力下降
D.丁：Zn2＋向Cu電極方向移動，Cu電
極附近溶液中H＋濃度增加
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綜合強化
甲為紐扣電池，正極Ag2O得電子發生還原反應，電極反應式為Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，故A正確；
乙為鋅錳干電池，鋅筒作負極，發
生氧化反應被溶解，導致鋅筒變薄，
故B正確；
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綜合強化
丙為氫氧燃料電池，放電過程中不斷生成水，故電解質溶液的酸性減弱，導電能力下降，故C正確；
丁中Zn為負極，Cu為正極，原電池
工作時Zn2＋向Cu電極方向移動，硫
酸中氫離子得電子生成氫氣，故溶液
中H＋濃度減小，故D錯誤。
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11.(2023·孝感高一檢測)通過NO傳感器可監測汽車尾氣中NO的含量，其工作原理如圖所示，下列說法正確的是
A.Pt電極上發生的是氧化反應
B.外電路中，電子從Pt電極流向NiO電極
C.NiO電極上的電極反應式為NO＋O2－－
2e－===NO2
D.O2的電極反應產物是H2O
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綜合強化
由離子的定向移動可知NiO電極為原電池的負極，Pt電極為原電池的正極，發生還原反應，A錯誤；
NiO電極為原電池的負極，外電路中，電子
從NiO電極流向Pt電極，B錯誤；
NiO電極上NO失電子和氧離子反應生成二氧
化氮，所以電極反應式為NO＋O2－－2e－===NO2，C正確；
Pt電極為原電池的正極，O2的電極反應產物是O2－，D錯誤。
12.(2022·貴州黔東南高一期中)Li-FeS2電池是目前電池中綜合性能最好的一種電池，其原理示意圖如圖所示。已知電池放電時的反應為4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列說法正確的是
A.Li為電池的正極，發生氧化反應
B.電流由Li經負載，流向FeS2極
C.正極的電極反應式為FeS2＋4e－===Fe＋2S2－
D.將熔融的LiCF3SO3改為LiCl的水溶液，電池性能更好
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綜合強化
分析可知，Li為電池負極，發生氧化反應，A錯誤；
電流應從正極流出，B錯誤；
FeS2為正極，正極反應式為FeS2＋4e－===Fe＋2S2－，
C正確；
將熔融的LiCF3SO3改為LiCl的水溶液，Li和水發生氧化還原反應生成氫氣，所以不能將熔融的LiCF3SO3改為LiCl的水溶液，D錯誤。
13.(2023·河北邯鄲高一期中)化學電源在生產、生活中有著廣泛的應用。回答下列問題：
(1)圖中，正極電極反應式：__________________；電子流向：____(填“Zn”或“Cu”，下同)極經導線流入____極。
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綜合強化
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Zn
Cu
Zn-Cu-稀硫酸原電池中，Zn比Cu活潑，則Zn作負極，Cu作正極，正極電極反應式：2H＋＋2e－===H2↑；電子從負極流向正極，即從Zn流向Cu。
①寫出放電時正極的電極反應式：________________________________
________。
(2)鉛酸蓄電池是常見的二次電池，其工作原理如圖所示。放電時總反應為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，負極電極反應式為Pb－2e－＋ ===PbSO4。
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綜合強化
PbO2＋2e－＋4H＋＋ ===PbSO4
＋2H2O
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綜合強化
②鉛酸蓄電池放電一段時間，當轉移2 mol電子時，正極質量將增大_____g。
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綜合強化
64
鉛酸蓄電池放電一段時間，當轉移2 mol電子時，根據PbO2～2e－～PbSO4，正極質量將增大(32＋16×2) g＝64 g。
(3)金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優點，有望成為新能源汽車和移動設備的電源。該類電池放電的總反應方程式為4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n。
已知：①電池的“理論比能量”指單位質量
的電極材料理論上能釋放出的最大電能。
②陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子
交換膜只允許陰離子通過。
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綜合強化
比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池，則Mg、Al、Zn分別作為電極時“理論比能量”由大到小的順序為___________，該電池正極的電極反應式為________________________，若為
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綜合強化
Al>Mg>Zn
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
陽離子
Mg-空氣電池，為防止負極區沉積Mg(OH)2，宜采用________(填“陽離子”或“陰離子”)交換膜。
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綜合強化
正極上氧氣得電子和水反應生成OH－，因為是陰離子交換膜，所以陽離子不能進入正極區域，則正極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－；
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綜合強化
負極上Mg失電子生成Mg2＋，為防止負極區沉積Mg(OH)2，則負極區溶液不能含有大量OH－，所以宜采用中性電解質及陽離子交換膜。
14.氯鋁電池是一種新型的燃料電池。電解質溶液是KOH溶液。試回答下列問題：
(1)通入Cl2(g)的電極是_____(填“正”或“負”)極。
(2)投入Al(s)的電極是____(填“正”或“負”)極，負極電極反應式為_____________________________。
(3)外電路電子從___(填“Al”或“Cl2”)極流向___(填“正”或“負”)極。
(4)每消耗8.1 g Al(s)，電路中通過的電子數目為_____NA(NA表示阿伏加德羅常數的值)。
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綜合強化
正
負
Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－
Al
正
0.9
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綜合強化
由題給信息可知，Cl2得電子在正極發生還原反應，Al失電子在負極發生氧化反應，所以通入Cl2(g)的電極是正極，投入Al(s)的電極是負極，其電極反應式為Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－；電子由負極(Al)經外電路流向正極。
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15.(1)高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通電池相比，該電池能較長時間保持穩定的放電電壓。高鐵電池的總反應式為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2 ＋2Fe(OH)3＋4KOH。請回答下列問題：
①高鐵電池的負極材料是____。
②放電時，正極發生_____(填“氧化”或“還原”)反應。已知正極反應式為 ＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，則負極反應式為________
_______________________。
③放電時，____(填“正”或“負”)極附近溶液的堿性增強。
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綜合強化
Zn
還原
Zn＋
2OH－－2e－===Zn(OH)2
正
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綜合強化
高鐵電池放電時為原電池，負極發生氧化反應，正極發生還原反應。總反應式減去正極反應式得負極反應式，正極生成OH－，故正極附近溶液堿性增強。
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(2)鋰錳電池的結構示意圖如圖，其中電解質LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li＋通過電解質轉移到MnO2晶格中生成LiMnO2。
①外電路的電流方向是由___(填“a”或“b”，
下同)極流向___極。
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綜合強化
b
a
由題干知，Li＋轉移到MnO2晶格中生成LiMnO2，故正極反應式為Li＋＋e－＋MnO2===LiMnO2。該電池中Li失去電子生成Li＋，所以Li作電池的負極，則a是負極，b是正極，所以外電路中的電流方向由正極流向負極，即從b極流向a極。
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②正極是_______，其電極反應式為__________________________。
③是否可用水代替電池中的混合有機溶劑？
____(填“是”或“否”)；原因是________
________________________。
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綜合強化
MnO2
Li＋＋e－＋MnO2===LiMnO2
否
電極Li
是活潑金屬，能與水反應
不能用水代替電池中的混合有機溶劑，因為Li是活潑金屬，能與水反應。
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