第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第一節(jié)原電池第2課時化學(xué)電源一、化學(xué)電源和一次電池

1.

化學(xué)電源的分類2.

判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)（1）比能量：即單位質(zhì)量或單位體積所能

的多少，單位為W·h·kg－1或

W·h·L－1。（2）比功率：即單位質(zhì)量或單位體積所能輸出

，單位為W·kg－1或

W·L－1。（3）電池可儲存時間的長短。輸出電能功率的大小3.

一次電池（1）一次電池是放電后

的電池，一次電池中電解質(zhì)溶液制成膠狀，

不流動，也叫做干電池。不可再充電（2）常見的一次電池①普通鋅錳干電池構(gòu)造（如圖所示）：負(fù)極：

?。正極：

?。電解質(zhì)溶液：

?。鋅筒石墨棒氯化銨負(fù)極：

?。正極：

??？偡磻?yīng)：

?。

工作原理：②堿性鋅錳干電池構(gòu)造（如圖所示）：負(fù)極反應(yīng)物：

?。鋅粉正極反應(yīng)物：

?。電解質(zhì)溶液：

?。工作原理：負(fù)極：

?。正極：

?。總反應(yīng)：

?。二氧化錳氫氧化鉀

A.

電池工作時，MnO2發(fā)生氧化反應(yīng)B.

電池工作時，OH－通過隔膜向正極移動C.

環(huán)境溫度過低，不利于電池放電D.

反應(yīng)中每生成1

mol

MnOOH，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2×6.02×1023C

A.Al電極作負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)C.

當(dāng)導(dǎo)線中通過3

mol電子時，正極電極質(zhì)量減小24

gD.

陽離子交換膜允許陽離子和電子通過C

（3）電解質(zhì)溶液是

?。鋅

Ag2O

KOH溶液題后歸納原電池電極反應(yīng)式的書寫

（1）“四步法”書寫信息類電極反應(yīng)第一步：根據(jù)題中信息確定氧化劑、還原劑及氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

?第二步：確定得失電子數(shù)目

?

?第四步：根據(jù)原子守恒配補H2O等配平電極反應(yīng)。

（2）“加減法”書寫電極反應(yīng)第一步第二步先判斷哪個電極反應(yīng)式簡單，再根據(jù)公式法寫出該電極反應(yīng)式，并使該

電極反應(yīng)式與電池總反應(yīng)式轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等第三步用電池總反應(yīng)式減去簡單的電極反應(yīng)式即得復(fù)雜的電極反應(yīng)式

例如鋰錳電池（全稱為鋰—二氧化錳電池），正極活性物質(zhì)是MnO2，電解質(zhì)是

溶于混合有機(jī)溶劑中的高氯酸鋰（LiClO4）。

二、二次電池

1.

二次電池又稱

或

，是一類放電后可以再充電而反復(fù)使用的電池。2.

鉛酸蓄電池可充電電池蓄電池鉛酸蓄電池是一種常見的二次電池，其放電反應(yīng)和充電反應(yīng)表示如下：

（1）負(fù)極是

，正極是

，電解質(zhì)溶液是

?。（2）放電時電極反應(yīng)如下：①負(fù)極：

?。Pb

PbO2

稀硫酸

②正極：

?。③放電過程中，負(fù)極質(zhì)量

，稀硫酸的濃度

?。

增大減?。?）充電反應(yīng)原理：充電過程與其放電過程相反。（4）鉛酸蓄電池的優(yōu)缺點①優(yōu)點：電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉。②缺點：比能量低、笨重。

1.

（2025·西安高二期末）鎘鎳（Cd－Ni）可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，它

的工作原理如下：

A.

該電池放電的時候，負(fù)極附近pH增大B.

放電時，每轉(zhuǎn)移2

mol電子，有2

mol

NiO（OH）被氧化D.

充電時，Cd電極發(fā)生氧化反應(yīng)C

2.

（2025·遼寧高二期末）某低成本儲能電池原理如圖所示。下列說法錯誤的是

（

A

）A.

放電時，負(fù)極區(qū)溶液質(zhì)量變大C.

放電時，多孔碳電極電勢高于鉛電極D.

充電一段時間后，多孔碳電極一側(cè)應(yīng)補充H2SO4，維持pH穩(wěn)定A

3.

（2024·全國甲卷）科學(xué)家使用δ－MnO2研制了一種MnO2－Zn可充電電池（如圖所

示）。電池工作一段時間后，MnO2電極上檢測到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列敘述

正確的是（

C

）A.

放電時，Zn2＋向Zn極方向遷移D.

放電時，Zn電極質(zhì)量減少0.65

g，MnO2電極生成了0.020

mol

MnOOHC

題后歸納二次電池的解題模型思維模型

解題模型三、燃料電池

1.

燃料電池燃料電池是一種連續(xù)地將

和

的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為

?的化學(xué)

電源。電極本身不包含

，只是一個催化轉(zhuǎn)化元件。燃料氧化劑電能活性物質(zhì)2.

氫氧燃料電池（1）基本構(gòu)造（2）工作原理酸性電解質(zhì)（H2SO4）堿性電解質(zhì)（KOH）負(fù)極反應(yīng)

?

?正極反應(yīng)

?

?總反應(yīng)

?

3.

燃料電池的優(yōu)點（1）工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給并在電極上進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地

被排出，能連續(xù)不斷地提供電能。（2）能量轉(zhuǎn)換率高，有利于節(jié)約能源。（3）排放的廢棄物少，綠色環(huán)保。4.

燃料電池電極反應(yīng)式的書寫方法（1）負(fù)極為燃料，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。如CH4堿性（KOH溶液）燃料電池負(fù)極反應(yīng)式書寫方法：第一步確定生成物第二步確定電子轉(zhuǎn)移和變價元素原子守恒

第三步依據(jù)電解質(zhì)性質(zhì)，用OH－配平電荷守恒

（2）正極為氧氣，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。由于電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)式有所不同。酸性電解質(zhì)溶液：

?；堿性電解質(zhì)溶液：

?；

第四步最后用H2O配平原子守恒

1.

以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫方法。（1）酸性條件

（2）堿性條件總反應(yīng)式：

?；正極反應(yīng)式：

?；負(fù)極反應(yīng)式：

?。

（3）固體電解質(zhì)（高溫下能傳導(dǎo)O2－）總反應(yīng)式：

?；正極反應(yīng)式：

?；負(fù)極反應(yīng)式：

?。

（4）熔融碳酸鹽（如熔融K2CO3）環(huán)境下總反應(yīng)式：

?；正極反應(yīng)式：

?；負(fù)極反應(yīng)式：

?。

2.

（1）為擺脫對石油的過度依賴，科研人員將煤液化制備汽油，并設(shè)計了汽油燃料

電池，電池工作原理如圖所示。一個電極通入氧氣，另一電極通入汽油蒸氣，電解質(zhì)

是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－。以辛烷（C8H18）代表汽油，寫出該電池工作時的負(fù)極反應(yīng)式：

?

?。

C8H18＋25O2——50e

①該燃料電池的總反應(yīng)式為

?；②正極電極反應(yīng)式為

?；③為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此，必須在通入的空氣中加入一種物質(zhì)，加入的物質(zhì)是

，它來自

?。

CO2

負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物

3.

（1）二氧化硫—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池可以利用大氣中所含SO2快速啟動，其

裝置示意圖如圖：①質(zhì)子的流動方向為

（填“從A到B”或“從B到A”）。②負(fù)極的電極反應(yīng)式為

?。

從A到B

（2）NH3－O2燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖所示：①a極為電池的

（填“正”或“負(fù)”）極。②當(dāng)生成1

mol

N2時，電路中流過電子的物質(zhì)的量為

?。負(fù)6

mol

解析：（2）①a極通入氨，有N2和H2O生成，則a極是負(fù)極，b極通入氧氣，是正極；

②氨中N的化合價由－3變成0，當(dāng)生成1

mol

N2時，電路中流過電子的物質(zhì)的量為6

mol。題后歸納燃料電池（1）注意介質(zhì)是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。（2）通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧氣（或其他氧化劑）。

（3）通過介質(zhì)中離子的移動方向，可判斷電池的正、負(fù)極，同時考慮該離子參

與靠近一極的電極反應(yīng)。課時作業(yè)（二十七）化學(xué)電源[對點訓(xùn)練]題組一

一次電池

下列說法正確的是（

D

）DA.

外電路電子由b流向aB.

離子交換膜為陰離子交換膜C.

電解質(zhì)溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替123456789101112

1234567891011122.

（2024·北京卷）酸性鋅錳干電池的構(gòu)造示意圖如下。關(guān)于該電池及其工作原理，

下列說法正確的是（

D

）A.

石墨作電池的負(fù)極材料C.MnO2發(fā)生氧化反應(yīng)

D123456789101112題組二

二次電池

A.

電池的電解質(zhì)溶液為堿性溶液，正極為Ni2O3，負(fù)極為FeC.

電池放電過程中，正極附近溶液的酸性增強C123456789101112

123456789101112

A.

充電時，PbO2電極上有Pb3C2O7產(chǎn)生B.

放電時，導(dǎo)線中電子遷移方向為PbO2→PbC.

充電時，理論上轉(zhuǎn)移0.1

mol電子，Pb電極的質(zhì)量增加20.7

gD123456789101112

123456789101112題組三

燃料電池5.

（2025·大同高二期末）氫氧燃料電池在航天領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。某氫氧燃料電池

結(jié)構(gòu)如圖所示，反應(yīng)生成的水可作為航天員的飲用水。下列說法錯誤的是（

C

）A.X極為燃料電池的負(fù)極，該極通入的氣體是H2C.

每消耗11.2

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）H2，有0.5

mol

OH－移向X極D.

燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)到100％C123456789101112

1234567891011126.

（2025·長沙高二期中）設(shè)計出燃料電池使汽油（主要成分為C5H12）氧化直接產(chǎn)生

電流是21世紀(jì)富有挑戰(zhàn)性的課題。有人設(shè)計了一種固體燃料電池，以固體氧化鋁—氧

化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許O2－在其間通過。該電池的工作原理如

圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。下列判斷不正確的是（

A

）A.

有O2放電的a極為電池的負(fù)極D.

汽油燃料電池的技術(shù)障礙是氧化反應(yīng)不完全，產(chǎn)生碳單質(zhì)堵塞電極的氣體通道，從而使輸電效能減弱A123456789101112

123456789101112[綜合強化]7.

（2025·張家口高二階段練習(xí)）二氧化硫作為空氣的一種主要污染物，消除其污染

勢在必行。二氧化硫—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體

的結(jié)合，原理如圖所示。下列說法正確的是（

D

）A.Pt2為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C.

電池工作一段時間后，電解液的pH增大D.

相同條件下，兩個電極上消耗的SO2和空氣的體積比約為2∶5D123456789101112

1234567891011128.

（2025·長沙聯(lián)考）一種NO－空氣酸性燃料電池的工作原理如圖所示。電池工作

時，下列說法正確的是（

C

）A.H＋通過質(zhì)子交換膜從右側(cè)向左側(cè)多孔石墨棒移動B.

若產(chǎn)生1

mol

HNO3，則理論上需通入11.2

L

O2D.

電子的流動方向為從負(fù)極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向正極C123456789101112

1234567891011129.

（2025·廣州高二階段練習(xí)）科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn－CO2水介質(zhì)電池。電

池示意圖如圖，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲

氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法正確的是（

A

）B.

放電時，22.4

L

CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2

molD.

充電時，電解質(zhì)溶液2中OH－濃度升高A123456789101112

12345678910111210.

（2025·滄州高二階段練習(xí)）工業(yè)上，常用微生物燃料電池處理廢水中的有機(jī)物，

達(dá)標(biāo)后才排放。某廢水含醋酸鹽，利用微生物燃料電池處理廢水原理如圖所示，下列

敘述正確的是（

C

）A.

裝置工作時，電流由b極經(jīng)用電器流向a極B.

高溫下該裝置處理廢水的效率高于低溫D.11.2

L

O2反應(yīng)時有2

mol質(zhì)子向a極區(qū)遷移C123456789101112

12345678910111211.

燃料電池是一種將燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置。

正極

123456789101112（2）科學(xué)家研究了轉(zhuǎn)化溫室氣體的方法，利用圖乙所示裝置可以將CO2轉(zhuǎn)化為氣體

燃料CO，該電池負(fù)極反應(yīng)式為

?。

123456789101112（3）