第2課時(shí)常見化學(xué)電源(一)——一次電池和二次電池[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.了解化學(xué)電源種類并認(rèn)識(shí)化學(xué)電源在實(shí)際生活中的應(yīng)用。2.掌握一次電池、二次電池的反應(yīng)原理并能書寫電極反應(yīng)式。一、一次電池及工作原理1.化學(xué)電源概述(1)化學(xué)電源的分類原電池是各種化學(xué)電源的雛形，化學(xué)電源包括一次電池、二次電池和燃料電池等。(2)判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)①比能量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少。②比功率：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小。③電池可儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短。2.一次電池(1)一次電池是放電后不可再充電的電池，其電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動(dòng)，又叫干電池。(2)常見的一次電池一次電池(干電池)普通鋅錳電池(3)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉；缺點(diǎn)：會(huì)發(fā)生自放電，不能長(zhǎng)期放置。(4)實(shí)例分析——堿性鋅錳電池①電池構(gòu)造負(fù)極反應(yīng)物：鋅粉；正極反應(yīng)物：MnO2；電解質(zhì)：KOH。②工作原理總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。負(fù)極反應(yīng)式：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2；正極反應(yīng)式：MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-。(1)鎳鎘電池不能隨意丟棄的主要原因是鎳、鎘的資源有限，價(jià)格昂貴()(2)在干電池中，碳棒只起導(dǎo)電作用，并不參加化學(xué)反應(yīng)()(3)干電池根據(jù)電池內(nèi)的電解質(zhì)分為酸性電池和堿性電池()(4)堿性鋅錳電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使堿性鋅錳電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)()答案(1)×(2)√(3)√(4)×1.普通鋅錳電池的電池反應(yīng)一般認(rèn)為是Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)，其構(gòu)造如圖。根據(jù)構(gòu)造圖解答：(1)負(fù)極材料是鋅筒，負(fù)極反應(yīng)式：Zn-2e-+2NH4+=Zn(NH3)22+(2)正極材料是石墨棒，正極反應(yīng)式：MnO2+H++e-=MnO(OH)。

(3)電解質(zhì)溶液是NH4Cl糊。2.紐扣式鋅銀電池總反應(yīng)式：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag，根據(jù)示意圖解答：(1)負(fù)極反應(yīng)物為鋅，反應(yīng)式：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O。

(2)正極反應(yīng)物為Ag2O，反應(yīng)式：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-。

(3)電解質(zhì)溶液是KOH溶液。已知原電池總反應(yīng)式，書寫電極反應(yīng)式的方法(1)分析原電池總反應(yīng)式中各元素的化合價(jià)變化情況，找出氧化劑及其對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物，氧化劑發(fā)生的反應(yīng)即為正極反應(yīng)；找出還原劑及其對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物，還原劑發(fā)生的反應(yīng)即為負(fù)極反應(yīng)。(2)若某一電極反應(yīng)較難書寫，可先寫出較簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式，然后利用總反應(yīng)式減去該電極反應(yīng)式即可得到另一電極反應(yīng)式。二、二次電池1.二次電池又稱可充電電池或蓄電池，是一類放電后可以再充電而反復(fù)使用的電池。2.實(shí)例分析——鉛酸蓄電池(1)電池構(gòu)造放電反應(yīng)和充電反應(yīng)總反應(yīng)式表示如下：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。(2)工作原理(3)鉛酸蓄電池的優(yōu)缺點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)：電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉。②缺點(diǎn)：比能量低、笨重。(1)手機(jī)、電腦中使用的鋰離子電池屬于一次電池()(2)鉛酸蓄電池放電時(shí)，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加()(3)鉛酸蓄電池中的PbO2為負(fù)極()(4)鉛酸蓄電池工作過程中，每通過2mol電子，負(fù)極質(zhì)量減輕207g()答案(1)×(2)√(3)×(4)×鉛酸蓄電池是一種常見的電池，下列說法不正確的是()A.鉛酸蓄電池是二次電池，充電時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.放電時(shí)，外電路中電子由Pb流向PbO2C.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Pb-2e-=Pb2+D.放電時(shí)，H+移向PbO2答案C解析放電時(shí)，Pb作負(fù)極，PbO2作正極，外電路中電子由Pb流向PbO2，B正確；放電時(shí)，負(fù)極Pb發(fā)生氧化反應(yīng)生成PbSO4，電極反應(yīng)為Pb+SO42--2e-=PbSO4，(1)二次電池充電時(shí)的電極連接方法——正接正，負(fù)接負(fù)。(2)充電時(shí)的電極反應(yīng)式的書寫放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式充電時(shí)的陰極反應(yīng)式放電時(shí)的正極反應(yīng)式充電時(shí)的陽極反應(yīng)式三、拓展——鋰離子電池復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫1.鋰離子電池鋰離子電池具有質(zhì)量小、體積小、儲(chǔ)存和輸出能量大等特點(diǎn)，是多種便攜式電子設(shè)備(如智能手機(jī)、筆記本電腦等)和交通工具(如電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車等)的常用電池。(1)一種鋰離子電池的組成負(fù)極材料正極材料電解質(zhì)溶液嵌鋰石墨(LixCy)鈷酸鋰(LiCoO2)六氟磷酸鋰(LiPF6)的碳酸酯溶液(無水)(2)工作原理(3)放電時(shí)的電池反應(yīng)LixCy+Li1-xCoO2=LiCoO2+Cy。寫出電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式。負(fù)極：LixCy-xe-=xLi++Cy；正極：Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2。(4)簡(jiǎn)述放電和充電過程中Li+運(yùn)動(dòng)情況。答案放電時(shí)，鋰離子由石墨中脫嵌移向正極，嵌入鈷酸鋰晶體中；充電時(shí)，鋰離子從鈷酸鋰晶體中脫嵌，由正極回到負(fù)極，嵌入石墨中。2.復(fù)雜電池反應(yīng)中電極反應(yīng)式的書寫1.(2024·鄭州第四十七中學(xué)高二檢測(cè))鈉離子電池比鋰離子電池更穩(wěn)定，造價(jià)更低。某鈉離子電池結(jié)構(gòu)如圖，已知電池反應(yīng)：Na1-xMnO2+NaxCn=NaMnO2+nC。下列說法錯(cuò)誤的是()A.放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為Na1-xMnO2+xNa++xe-=NaMnO2B.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為NaxCn-xe-=xNa++nCC.放電時(shí)，外電路中每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，理論上石墨烯電極質(zhì)量減少4.6gD.相同質(zhì)量的負(fù)極材料，鈉離子電池比鋰離子電池可以提供更多電量答案D解析由圖可知，放電時(shí)，石墨烯電極為負(fù)極，NaxCn在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鈉離子和C，電極反應(yīng)式為NaxCn-xe-=xNa++nC，Na1-xMnO2在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NaMnO2，電極反應(yīng)式為Na1-xMnO2+xNa++xe-=NaMnO2。2.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(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池放電時(shí)的總反應(yīng)式為3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。請(qǐng)回答下列問題：(1)高鐵電池的負(fù)極材料是，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為。

(2)放電時(shí)，正極發(fā)生(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)；正極反應(yīng)式為。放電時(shí)，(填“正”或“負(fù)”)極附近溶液的堿性增強(qiáng)。

答案(1)ZnZn+2OH--2e-=Zn(OH)2(2)還原FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH課時(shí)對(duì)點(diǎn)練[分值：100分][1~7題，每小題6分]題組一化學(xué)電源概述1.下列電池不屬于化學(xué)電源的是()A.堿性干電池 B.鉛酸蓄電池C.燃料電池 D.太陽能電池答案D解析常見的化學(xué)電源：堿性干電池、蓄電池、燃料電池，可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，不是化學(xué)電源。2.下列說法不正確的是()A.原電池中發(fā)生的可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，該電池仍有電流產(chǎn)生B.鉛酸蓄電池的缺點(diǎn)是比能量低、笨重C.普通鋅錳電池與堿性鋅錳電池的比能量不同D.化學(xué)電源是根據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的答案A解析原電池中發(fā)生的可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，不再有電流產(chǎn)生，A錯(cuò)誤；鉛酸蓄電池的缺點(diǎn)是比能量(單位質(zhì)量所蓄電能)低，十分笨重，對(duì)環(huán)境腐蝕性強(qiáng)，循環(huán)使用壽命短，B正確；堿性鋅錳電池中負(fù)極反應(yīng)更充分，比能量比普通鋅錳電池高，C正確。題組二一次電池3.(2024·河北衡水聯(lián)考)鋅錳電池是生活中常用的電池，普通鋅錳電池和堿性鋅錳電池的結(jié)構(gòu)分別如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是()A.鋅錳電池屬于一次電池，用完不可隨意丟棄B.普通鋅錳電池和堿性鋅錳電池放電過程中鋅均發(fā)生氧化反應(yīng)C.放電時(shí)，普通鋅錳電池的石墨電極上反應(yīng)為2NH4++2e-=N2↑+4HD.放電時(shí)，堿性鋅錳電池正極反應(yīng)式為MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-答案C解析鋅錳電池屬于一次電池，含有重金屬離子，用完不可隨意丟棄，A正確；普通鋅錳電池和堿性鋅錳電池中鋅均為負(fù)極，放電過程中鋅均發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確；放電時(shí)，普通鋅錳電池的石墨電極上MnO2得電子，被還原，C錯(cuò)誤；放電時(shí)，堿性鋅錳電池正極反應(yīng)式為MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-，D正確。4.(2024·山東威海二中月考)微型銀鋅電池可用作電子儀器的電源，其電極分別是Ag/Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電池總反應(yīng)為Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。下列說法正確的是()A.電池工作過程中，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)B.電池工作過程中，電解液中OH-向正極移動(dòng)C.負(fù)極電極反應(yīng)為Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2D.正極電極反應(yīng)為Ag2O+2H++2e-=2Ag+H2O答案C解析電池工作過程中，Zn失電子作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，A錯(cuò)誤、C正確；電池工作過程中，電解液中的OH-向負(fù)極移動(dòng)，B錯(cuò)誤；正極Ag2O得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，D錯(cuò)誤。5.魚雷采用Al?Ag2O動(dòng)力電池，以溶有氫氧化鉀的流動(dòng)海水為電解質(zhì)溶液，電池反應(yīng)為2Al+3Ag2O+2KOH+3H2O=6Ag+2K[Al(OH)4]，下列說法錯(cuò)誤的是()A.Ag2O為電池的正極B.電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Al極C.Al在電池反應(yīng)中被氧化D.溶液中的OH-向Al極遷移答案B解析該原電池中，Al元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+3價(jià)，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以Al為負(fù)極，Ag2O為正極，A、C正確；放電時(shí)，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極即電子由Al極通過外電路流向Ag2O極，B錯(cuò)誤；放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，即溶液中的OH-向Al極遷移，D正確。題組三二次電池6.鉛酸蓄電池是常見的二次電池，已知充電時(shí)電池總反應(yīng)為2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4，其內(nèi)部簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是()A.a是電源正極，b是電源負(fù)極B.K連接M時(shí)，兩個(gè)電極都有PbSO4生成C.放電時(shí)，每轉(zhuǎn)移0.5mole-，消耗0.5molH2SO4D.放電時(shí)，PbO2電極的電極反應(yīng)式為PbO2+4H++2e-=Pb2++2H2O答案C解析a連接Pb電極，發(fā)生PbSO4Pb的還原反應(yīng)(陰極)，a是電源負(fù)極，A錯(cuò)誤；K連接M時(shí)，該裝置為充電過程，兩個(gè)電極上分別生成Pb和PbO2，B錯(cuò)誤；由放電總反應(yīng)PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O可知，每消耗2molH2SO4，轉(zhuǎn)移2mole-，C正確；放電時(shí)，PbO2的電極反應(yīng)式為PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，D7.(2024·哈爾濱期中聯(lián)考)鎳鎘電池是一種新型的封閉式體積小的可充電電池，其放電時(shí)的工作原理如圖所示，下列說法正確的是()A.放電時(shí)，OH-向b極移動(dòng)B.放電時(shí)，a極發(fā)生還原反應(yīng)C.充電時(shí)電流的方向：外電源正極→b極，a極→外電源負(fù)極D.充電時(shí)，a極的電極反應(yīng)為Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2答案C解析由題圖中電子移動(dòng)方向可知放電時(shí)Cd為負(fù)極，NiO(OH)為正極。放電時(shí)，a極Cd失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，OH-向a極移動(dòng)，A、B錯(cuò)誤；放電時(shí)a極為負(fù)極，b極為正極，充電時(shí)a與電源負(fù)極相連，b與電源正極相連，電流的方向：電源正極→b極，a極→電源負(fù)極，C正確；充電時(shí)，a極的電極反應(yīng)為Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，D錯(cuò)誤。[8~12題，每小題8分]8.我國報(bào)道了一種新型Li?NO2電池，為NO2的治理和利用提供了新的研究思路，其工作原理如圖所示，電池放電時(shí)的總反應(yīng)為2Li+NO2=Li2O+NO。下列有關(guān)該電池工作時(shí)的說法不正確的是()A.外電路電流的方向：b極→電流表→a極B.b極的電極反應(yīng)：NO2+2e-+2Li+=Li2O+NOC.電解液中Li+向b極附近遷移D.當(dāng)外電路通過1mole-時(shí)，b極質(zhì)量增加7g答案D解析根據(jù)電池放電時(shí)的總反應(yīng)2Li+NO2=Li2O+NO可知，Li失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，a極為負(fù)極，b極為正極，電流方向：b極(正極)→電流表→a極(負(fù)極)，A正確；b極為正極，正極反應(yīng)式為NO2+2e-+2Li+=Li2O+NO，由2e-~Li2O可知，外電路中通過1mole-時(shí)，b極生成0.5molLi2O，質(zhì)量增加0.5mol×30g·mol-1=15g，B正確、D錯(cuò)誤；原電池工作時(shí)，陽離子移向正極，即電解液中Li+向b極附近遷移，C正確。9.如圖是一種應(yīng)用廣泛的鋰電池，LiPF6是電解質(zhì)，SO(CH3)2是溶劑，反應(yīng)原理是4Li+FeS2=Fe+2Li2S。下列說法不正確的是()A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.電子移動(dòng)方向是由a極流向b極C.電池工作過程中，負(fù)極質(zhì)量減小D.b極的電極反應(yīng)式是FeS2+4Li+-4e-=Fe+2Li2S答案D解析該裝置是原電池，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A正確；結(jié)合圖示裝置可知a為負(fù)極，b為正極，電池工作時(shí)，電子從負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極，B正確；b極上FeS2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為FeS2+4Li++4e-=Fe+2Li2S，D錯(cuò)誤。10.研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)式可表示為5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，下列有關(guān)“水”電池在海水中放電時(shí)的說法正確的是()A.正極反應(yīng)式：Ag+Cl--e-=AgClB.每生成1molNa2Mn5O10轉(zhuǎn)移2mol電子C.Na+不斷向“水”電池的負(fù)極移動(dòng)D.AgCl是還原產(chǎn)物答案B解析根據(jù)總反應(yīng)式中元素化合價(jià)的升降和正、負(fù)極的反應(yīng)原理，正極反應(yīng)式為5MnO2+2e-=Mn5O102-，負(fù)極反應(yīng)式為Ag+Cl--e-=AgCl，A項(xiàng)錯(cuò)誤、B項(xiàng)正確；原電池中陽離子向正極移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；AgCl是氧化產(chǎn)物，11.被稱為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采用一個(gè)薄層紙片(在其一邊鍍鋅，在其另一邊鍍二氧化錳)作為傳導(dǎo)體。在紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解質(zhì)溶液?？偡磻?yīng)為Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)，下列說法不正確的是()A.當(dāng)該電池消耗2molMnO2時(shí)，與鉛酸蓄電池消耗0.5molPb產(chǎn)生的電量相等B.該電池二氧化錳為正極，發(fā)生還原反應(yīng)C.當(dāng)0.1molZn完全溶解時(shí)，電池外電路轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為1.204×1023D.電池正極反應(yīng)式為MnO2+e-+H2O=MnO(OH)+OH-答案A解析當(dāng)該電池消耗2molMnO2時(shí)，轉(zhuǎn)移2mol電子，鉛酸蓄電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為Pb-2e-+SO42-=PbSO4，產(chǎn)生相等電量時(shí)，可知消耗1molPb，A錯(cuò)誤；反應(yīng)中Mn元素化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，作電池的正極，B正確；Zn元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+2價(jià)，則當(dāng)0.1molZn完全溶解時(shí)，電池外電路轉(zhuǎn)移0.2mol電子，電子數(shù)約為1.204×1023，C正確；正極上MnO2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為MnO2+e-+H2O=MnO(OH)+OH-，12.(2024·山東師范大學(xué)附中月考)Hg?Hg2SO4標(biāo)準(zhǔn)電極在生活中常用于測(cè)定其他電極的電勢(shì)，測(cè)知Hg?Hg2SO4電極的電勢(shì)高于Cu電極的電勢(shì)。以下說法正確的是()A.K2SO4溶液可用CCl4代替B.Hg?Hg2SO4電極反應(yīng)為Hg2SO4-2e-=2Hg+SOC.微孔瓷片起到阻隔離子通過的作用D.若把Cu?CuSO4體系換作Zn?ZnSO4體系，電壓表的示數(shù)變大答案D解析13.(10分)鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中，Li+通過電解質(zhì)遷移入MnO2中，生成LiMnO2?；卮鹣铝袉栴}：(1)外電路的電流方向是由(填字母，下同)極流向極。

(2)是否可用水代替電池中的混合