第6章 第1节 第3课时 化学电池-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一化学必修第二册教师用书（人教版2019）

nullnull 第3课时　化学电池 [核心素养发展目标]　1.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电池的特点。2.掌握构成化学电池的基本要素，常见化学电池的工作原理及电极反应式的书写。 一、一次电池　二次电池 1.一次电池 (1)特点：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示。 ①锌筒为负极，电极反应是Zn-2e-===Zn2+。 ②石墨棒为正极，被还原的物质是二氧化锰。 ③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液。 思考1　锌锰干电池在使用过程中，锌会逐渐消耗，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质会泄露出来，使电器腐蚀。为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质NH4Cl糊换成湿的KOH，制成了碱性锌锰电池。总反应：Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO(OH)，写出负极的电极反应式：Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2。 2.二次电池(充电电池) (1)特点：二次电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电与充电的循环。 (2)能量转化：化学能电能。 (3)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 思考2　铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。 按要求回答下列问题： (1)负极材料是　　　　，正极材料是　　　　，电解质溶液是　　　　。  (2)放电时，电解质溶液中的H+移向　　　　极。  (3)放电时，电解质溶液中硫酸的浓度　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  (4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时，理论上负极板的质量增加　　　　 g。  答案　(1)Pb　PbO2　稀硫酸　(2)PbO2(或正) (3)减小　(4)96 解析　(4)负极每个铅原子失去2e-，就生成一个PbSO4，增加了一个S，S的摩尔质量为96 g·mol-1。 铅酸蓄电池的电极反应 负极：Pb+S-2e-===PbSO4 正极：PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O 电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O 1.(2024·石家庄高一期中)锌锰干电池的历史悠久，其构造如图所示。下列说法错误的是(　　) A.锌锰干电池属于一次电池 B.电池工作时，锌筒为正极 C.电池工作时，石墨棒不会变细 D.电池工作时，MnO2发生还原反应 答案　B 解析　锌锰干电池为一次电池，石墨为正极，发生还原反应，锌筒为负极，发生氧化反应，故选B。 2.镍氢电池是可充电电池，它的总反应是H2+NiO(OH)Ni(OH)2，根据此反应判断，下列说法正确的是(　　) A.电池放电时，电池负极周围溶液的碱性不断增大 B.电池放电时，镍元素被氧化 C.电池放电时，氢元素被还原 D.电池放电时，通入H2的一极是负极 答案　D 解析　电池放电时，负极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O，所以负极周围溶液的氢氧根离子减少，溶液的pH减小，A错误；电池放电时，正极反应式为NiO(OH)+H2O+e-===OH-+Ni(OH)2，镍元素被还原，B错误；电池放电时，氢元素化合价升高，被氧化，C错误。 二、燃料电池 1.概念 一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。 2.特点 (1)清洁、安全、高效等。 (2)能量转化率较高。 (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。 3.应用 在航天、军事、交通等领域有广阔的应用前景。 4.氢氧燃料电池 思考1　(1)氢氧燃料电池的总反应方程式如何书写？ 提示　燃料电池相当于燃料的燃烧，氢氧燃料电池的总反应为2H2+O2===2H2O。 (2)如何判断氢氧燃料电池的正、负极？ 提示　分析总反应的方程式可知，氢气失电子化合价升高，在负极上反应，氧气得电子化合价降低，在正极上反应。其规律是通燃料的一极作负极，通氧气的一极作正极。 氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，但正、负极反应与电解质溶液有关，氢氧燃料电池正、负极反应如下： 电解质溶液 负极 正极 酸性(H+) 2H2-4e-===4H+ O2+4H++4e-===2H2O 碱性(OH-) 2H2-4e-+4OH-===4H2O O2+2H2O+4e-===4OH- 特别提醒　在书写电极反应式时应看清溶液的酸碱性，酸性条件下不出现OH-，碱性条件下不出现H+。 思考2　写出导电介质为固体电解质时的正、负极反应。 介质 电池总反应：2H2+O2===2H2O 负极 2H2-4e-+2O2-===2H2O 正极 O2+4e-===2O2- 负极 2H2-4e-===4H+ 正极 O2+4H++4e-===2H2O 1.判断正误 (1)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)原电池中正极材料一定发生还原反应(　　) (5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 2.(2024·北京高一期中)燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如图，该电池工作时，下列说法正确的是(　　) A.a电极是该电池的正极 B.O2在b电极上发生氧化反应 C.电解质溶液中OH-向a电极移动 D.该装置实现了电能向化学能的转化 答案　C 解析　通入燃料氢气的a电极是负极，通氧气的b电极是正极，O2在b电极上获得电子，发生还原反应，A、B错误；该装置是原电池，实现了化学能向电能的转化，D错误。 1.(2023·广东江门高一期中)下列说法正确的是(　　) A.锌锰干电池是二次电池 B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C.化学电池的反应原理是氧化还原反应 D.铅酸蓄电池放电时正极是Pb 答案　C 解析　锌锰干电池为一次电池，故A错误；燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、乙醇燃料电池等，产物多为CO2、H2O等，不污染环境，故B错误；化学电池是将化学能转变为电能的装置，有电子的得失，实质为氧化还原反应，故C正确；铅酸蓄电池放电时，Pb被氧化，为原电池的负极，PbO2被还原，为原电池的正极，故D错误。 2.(2024·扬州高一段考)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn+4KOH+2Fe，下列叙述不正确的是(　　) A.放电时负极区应为Zn-2e-+2OH-===Zn B.放电时每转移3 mol电子，正极便有1 mol K2FeO4被氧化 C.该电池为二次电池 D.放电时正极附近溶液的碱性增强 答案　B 解析　该电池放电时，锌作负极，电极反应式为Zn-2e-+2OH-===Zn，A正确；放电时，Fe元素化合价由+6价下降到+3价，电极反应式为Fe+3e-+4H2O===5OH-+Fe(OH)3，每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原，正极附近产生氢氧根离子，该处溶液的碱性增强，B错误，D正确。 3.燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是(　　) A.负极反应式：O2+2H2O+4e-===4OH- B.负极反应式：CH4+8OH--8e-===CO2+6H2O C.随着放电的进行，溶液的OH-浓度不变 D.放电时溶液中的阴离子向负极移动 答案　D 解析　O2+2H2O+4e-===4OH-应为正极反应式，燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根离子，所以负极反应式为CH4+10OH--8e-===C+7H2O，由于部分碱和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH-)将减小。 4.(2023·陕西宝鸡高一统考期中)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一，其基本反应： X极：Zn-2e-===Zn2+　Y极：2MnO2+2N+2e-===2NH3+2MnO(OH) (1)X是电池的　　　　(填“正”或“负”，下同)极，Zn2+向　　　　极移动。  (2)该电池总反应的离子方程式为　　　 　　　 　。 该反应中MnO2是　　　　　　(填“还原剂”或“氧化剂”)。  (3)若反应消耗16.25 g Zn，则电池中转移电子的物质的量为　　　　。  答案　(1)负　正　(2)Zn+2MnO2+2N===2MnO(OH)+2NH3+Zn2+　氧化剂 (3)0.5 mol 解析　(1)X极Zn失电子，X作负极，Zn2+移向正极。(2)负极：Zn-2e-===Zn2+ ，正极：2MnO2+2N+2e-===2MnO(OH)+2NH3，所以电池总反应为Zn+2MnO2+2N===2MnO(OH)+2NH3+Zn2+，MnO2中Mn元素得电子，化合价降低，所以MnO2作氧化剂。(3)因为1 mol Zn失2 mol电子，反应消耗16.25 g即0.25 mol Zn，所以电池中转移电子的物质的量为0.25 mol×2=0.5 mol。 　　　　 课时对点练　[分值：100分] (选择题1~12题，每小题6分，共72分) 题组一　一次电池、二次电池 1.(2024·河北安平高一段考)下列关于干电池的描述错误的是(　　) A.最早的干电池是锌锰电池 B.普通干电池可以多次充电反复使用 C.普通锌锰干电池在使用过程中外壳逐渐变薄是因为Zn-2e-===Zn2+ D.普通干电池是一种将化学能转变成电能的装置 答案　B 解析　普通干电池是一次电池，不像二次电池那样可以多次充电反复使用，故选B。 2.(2024·江苏徐州高一段考)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池与锌锰干电池在反应过程中，锌均会被逐渐消耗，不可重复使用。以氢氧化钾溶液为电解质溶液的碱性锌锰电池，电池总反应式为Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO。下列说法正确的是(　　) A.电池工作时，锌电极附近的溶液碱性增强 B.电池工作时，外电路中每通过1 mol电子，消耗65 g Zn C.电池正极的电极反应式为MnO2+H2O+e-===MnO+OH- D.碱性锌锰电池为二次电池 答案　C 解析　碱性锌锰电池不可重复使用，不是二次电池，D错误；电池工作时，Zn电极为负极，电极反应为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2，因此锌电极附近的溶液碱性减弱，外电路中每通过1 mol电子，消耗0.5 mol Zn，质量为32.5 g，A、B错误。 3.锌银纽扣电池具有质量小、体积小、储存时间长的优点。电池的总反应式为Zn+Ag2O===ZnO+2Ag，如图为其构造示意图，下列说法错误的是(　　) A.Ag2O电极为正极，发生还原反应 B.电子由负极经过电解质溶液移向正极 C.负极的电极反应式：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O D.该锌银纽扣电池为一次电池 答案　B 4.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其构造如图所示，放电时的电池反应为PbO2+Pb+2H2SO4===2PbSO4+2H2O，根据此反应判断下列说法正确的是(　　) A.负极反应式：Pb-2e-+S===PbSO4 B.电池放电时，溶液的酸性增强 C.PbO2得电子，被氧化 D.PbO2是电池的负极 答案　A 解析　Pb失电子作负极，电极反应式为Pb+S-2e-===PbSO4，故A正确；放电时，硫酸参加反应，导致溶液中氢离子浓度减小，则溶液的酸性减弱，故B错误；PbO2得电子，被还原，作正极，故C、D错误。 5.镍氢电池因其高能量密度、高重量比能量、充电速度快等优点而被广泛用作动力电池，其装置示意图如图所示，放电反应为NiOOH +MH===Ni(OH)2+M(M为储氢合金)。下列说法正确的是(　　) A.镍氢电池属于一次电池 B.MH中氢元素的化合价为-1 C.电解质溶液适合选用碱性溶液 D.放电时，电解质溶液中阳离子向MH电极附近迁移 答案　C 解析　根据放电反应NiOOH +MH===Ni(OH)2+M(M为储氢合金，因此H显0价)，可判断MH为电源的负极，NiOOH为电源的正极，放电时，电解质中阳离子移向正极，NiOOH、Ni(OH)2均会溶于酸，故电解质溶液适合选用碱性溶液，故选C。 题组二　燃料电池 6.某种氢氧燃料电池的内部构造如图，下列说法正确的是(　　) A.电池工作时，电解质溶液中的H+向b极移动 B.a极发生的电极反应为H2+2e-+2OH-===2H2O C.b极为正极，发生氧化反应 D.当外电路有1 mol电子转移时，b极消耗5.6 L O2 答案　A 解析　电池工作时，H+移向正极，故A正确；a极发生的电极反应为H2-2e-===2H+，故B错误；b极为正极，发生还原反应，故C错误；题目中未说明是否是标准状况，无法计算氧气的体积，故D错误。 7.(2024·扬州高一期中)肼(N2H4)⁃空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。下列说法正确的是(　　) A.该电池放电时，通入空气的一极为负极 B.电池每释放1 mol N2转移的电子数为6 mol C.电池工作一段时间后，电解质溶液中c(OH-)不变 D.通入空气的一极的电极反应式是O2+2H2O+4e-===4OH- 答案　D 解析　肼(N2H4)⁃空气燃料电池，通入燃料的一极是负极，电极反应式为N2H4-4e-+4OH-===N2+4H2O，通入空气的一极是正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-，A错误、D正确；电池每释放1 mol N2转移的电子数为4 mol，B错误；由正、负极电极反应式可知，电池工作一段时间后，会有水生成，电解质溶液中c(OH-)减小，C错误。 8.某新型燃料电池利用民用燃气为燃料，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A.通入空气的电极为该电池的正极 B.电池工作时，电子由b极经电解质流向a极 C.CO在b极的反应式为CO-2e-+O2-===CO2 D.相同状况下a极消耗1 L O2，理论上b极消耗2 L燃料 答案　B 解析　燃料电池中，通入空气的电极为该电池的正极，A正确；电池工作时，电子由b极经外电路流向a极，B错误；CO在b极被氧化为CO2，电极反应式为CO-2e-+O2-===CO2，C正确；H2、CO与O2发生反应生成H2O、CO2时，化学计量数之比均为2∶1，因此相同状况下a极消耗1 L O2的同时，理论上b极消耗2 L燃料，D正确。 9.Mg⁃H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是(　　) A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶液的碱性增强 D.溶液中Cl-向正极移动 答案　C 解析　分析可知，Mg电极为电池的负极，A错误；H2O2通入的电极为正极，正极上H2O2得电子发生还原反应，B错误；石墨电极处的反应为H2O2+2e-===2OH-，生成OH-，溶液的碱性增强，C正确；电解质溶液中的阴离子向负极移动，故Cl-向负极移动，D错误。 10.(2023·吉林高一期中)化学电源在日常生活和高科技领域中有广泛应用，下列说法错误的是(　　) A.甲：正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH- B.乙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 C.丙：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 D.丁：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加 答案　D 解析　甲为纽扣电池，正极Ag2O得电子发生还原反应，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-，故A正确；乙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被溶解，导致锌筒变薄，故B正确；丙为氢氧燃料电池，放电过程中不断生成水，故电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，故C正确；丁中Zn为负极，Cu为正极，原电池工作时Zn2+向Cu电极方向移动，溶液中氢离子得电子生成氢气，故溶液中H+浓度减小，故D错误。 11.研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl，下列有关“水” 电池在海水中放电时的说法正确的是(　　) A.正极反应：Ag+Cl--e-===AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C.Na+不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl是还原产物 答案　B 解析　根据总反应可知，Ag元素的化合价升高，被氧化，AgCl是氧化产物，负极反应：Ag+Cl--e-===AgCl，A、D错误；总反应中存在：2Ag~2e-~Na2Mn5O10，所以每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol 电子，B正确；在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，Na+不断向“水”电池的正极移动，C错误。 12.通过传感器可以监测空气中甲醛含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A.a极为电池的正极，发生还原反应 B.b极的电极反应式为HCHO+H2O-4e-===CO2+4H+ C.传感器工作过程中，电解质溶液中硫酸的浓度减小 D.当电路中转移2×10-4 mol电子时，传感器内参加反应的HCHO的质量为3.0 mg 答案　D 解析　氧气得电子，发生还原反应，a极为正极，A正确；b极是负极，发生失去电子的氧化反应，故电极反应式为HCHO+H2O-4e-===CO2+4H+，B正确；传感器工作过程中，发生氧化还原反应生成水，电解质溶液中硫酸的浓度变小，C正确；负极：HCHO+H2O-4e-===CO2+4H+，当电路中转移2×10-4 mol电子时，反应的甲醛的物质的量为5×10-5 mol ，质量为1.5 mg ，D错误。 13.(10分)氯铝电池是一种新型的燃料电池。电解质溶液是KOH溶液。试回答下列问题： (1)通入Cl2(g)的电极是　　(填“正”或“负”)极。  (2)投入Al(s)的电极是　　　　(填“正”或“负”)极，负极电极反应式为　　　　　　　　　　　。  (3)外电路电子从　　　　(填“Al”或“Cl2”)极流向　　　　(填“正”或“负”)极。  (4)每消耗8.1 g Al(s)，电路中通过的电子数目为　　　　NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。  答案　(1)正　(2)负　Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]-　(3)Al　正　(4)0.9 解析　由题给信息可知，Cl2得电子在正极发生还原反应，Al失电子在负极发生氧化反应，所以通入Cl2(g)的电极是正极，投入Al(s)的电极是负极，其电极反应式为Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]-；电子由负极(Al)经外电路流向正极。8.1 g Al(s)的物质的量为=0.3 mol，1 mol Al反应转移3 mol电子，0.3 mol Al反应在电路中通过的电子数为0.9NA。 14.(18分)(1)金属(M)⁃空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4M+nO2+2nH2O===4M(OH)n。 已知：①电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。 ②阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。 比较Mg、Al、Zn三种金属⁃空气电池，则Mg、Al、Zn分别作为电极时“理论比能量”由大到小的顺序为　　　　　　　，该电池正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　，若为Mg⁃空气电池，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用　　　　(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。  (2)锂锰电池的结构示意图如图，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质转移到MnO2晶格中生成LiMnO2。 ①外电路的电流方向是由　　　　(填“a”或“b”，下同)极流向　　　　极。   ②正极是　　　　　，其电极反应式为　　　　 　　　　　　　　　　　　　。   ③是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？　　(填“是”或“否”)；原因是　　　　　　　　　　　。   答案　(1)Al>Mg>Zn　O2+2H2O+4e-===4OH-　阳离子　(2)①b　a　②MnO2　Li++e-+MnO2===LiMnO2　③否　电极Li是活泼金属，能与水反应 解析　(1)假设三种金属质量都是1 g时，这三种金属转移电子的物质的量分别为Mg： mol×2= mol、Al： mol×3= mol、Zn： mol×2= mol，则Mg、Al、Zn分别作为电极时“理论比能量”由大到小的顺序为Al>Mg>Zn；正极上氧气得电子和水反应生成OH-，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-；负极上Mg失电子生成Mg2+，为防止负极区沉积Mg(OH)2，则负极区溶液不能含有大量OH-，所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜。(2)①该电池中Li失去电子生成Li+，所以Li作电池的负极，则a是负极，b是正极，所以外电路中的电流方向由正极流向负极，即从b极流向a极。③不能用水代替电池中的混合有机溶剂，因为Li是活泼金属，能与水反应。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 化学电池 第3课时 第六章　第一节 <<< 核心素养 发展目标 1.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电池的特点。 2.掌握构成化学电池的基本要素，常见化学电池的工作原理及电极反应式的书写。 2 内容索引 一、一次电池　二次电池 二、燃料电池 课时对点练 随堂演练　知识落实 3 一次电池　二次电池 > < 一 1.一次电池 (1)特点：电池放电后 充电(内部的氧化还原反应 逆向进行)，如锌锰干电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示。 ①锌筒为 ，电极反应是______________。 ②石墨棒为 ，被还原的物质是 。 ③NH4Cl糊的作用是 。 一、一次电池　二次电池 不能 无法 负极 Zn-2e-===Zn2+ 正极 二氧化锰 作电解质溶液 锌锰干电池在使用过程中，锌会逐渐消耗，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质会泄露出来，使电器腐蚀。为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质NH4Cl糊换成湿的KOH，制成了碱性锌锰电池。总反应：Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO(OH)，写出负极的电极反应式： 。 思考1 Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2 2.二次电池(充电电池) (1)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。 (2)能量转化：化学能 电能。 (3)常见的充电电池： 电池、 电池、 电池等。 氧化还原反应 逆向进行 铅酸蓄 镍氢 锂离子 铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总反应 为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。 按要求回答下列问题： (1)负极材料是　　，正极材料是　　　， 电解质溶液是　　　　。  (2)放电时，电解质溶液中的H+移向　　　 　极。  思考2 Pb PbO2 稀硫酸 PbO2(或正) 负极每个铅原子失去2e-，就生成一个PbSO4，增加了一个S，S的摩尔质量为96 g·mol-1。 (3)放电时，电解质溶液中硫酸的浓度_____ (填“增大”“减小”或“不变”)。  (4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时， 理论上负极板的质量增加　　　 g。 思考2 减小 96 归纳总结 铅酸蓄电池的电极反应 负极：Pb+S-2e-===PbSO4 正极：PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O 电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 1.(2024·石家庄高一期中)锌锰干电池的历史悠久，其构造如图所示。下列说法错误的是 A.锌锰干电池属于一次电池 B.电池工作时，锌筒为正极 C.电池工作时，石墨棒不会变细 D.电池工作时，MnO2发生还原反应 应用体验 √ 应用体验 锌锰干电池为一次电池，石墨为正极，发生还原反应，锌筒为负极，发生氧化反应，故选B。 2.镍氢电池是可充电电池，它的总反应是H2+NiO(OH) Ni(OH)2，根据此反应判断，下列说法正确的是 A.电池放电时，电池负极周围溶液的碱性不断增大 B.电池放电时，镍元素被氧化 C.电池放电时，氢元素被还原 D.电池放电时，通入H2的一极是负极 应用体验 √ 应用体验 电池放电时，负极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O，所以负极周围溶液的氢氧根离子减少，溶液的pH减小，A错误； 电池放电时，正极反应式为NiO(OH)+H2O+e-===OH-+Ni(OH)2，镍元素被还原，B错误； 电池放电时，氢元素化合价升高，被氧化，C错误。 返回 > < 二 燃料电池 1.概念 一种将燃料(如 、 、 )和氧化剂(如 )的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。 2.特点 (1)清洁、安全、高效等。 (2)能量转化率较高。 (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。 二、燃料电池 氢气 甲烷 乙醇 氧气 3.应用 在航天、军事、交通等领域有广阔的应用前景。 4.氢氧燃料电池 思考1　(1)氢氧燃料电池的总反应方程式如何书写？ 提示　燃料电池相当于燃料的燃烧，氢氧燃料电池的总反应为2H2+O2===2H2O。 (2)如何判断氢氧燃料电池的正、负极？ 提示　分析总反应的方程式可知，氢气失电子化合价升高，在负极上反应，氧气得电子化合价降低，在正极上反应。其规律是通燃料的一极作负极，通氧气的一极作正极。 氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，但正、负极反应与电解质溶液有关，氢氧燃料电池正、负极反应如下： 电解质溶液 负极 正极 酸性(H+) 2H2-4e-===4H+ O2+4H++4e-===2H2O 碱性(OH-) 2H2-4e-+4OH- ===4H2O O2+2H2O+4e-===4OH- 特别提醒　在书写电极反应式时应看清溶液的酸碱性，酸性条件下不出现OH-，碱性条件下不出现H+。 写出导电介质为固体电解质时的正、负极反应。 思考2 介质 电池总反应：2H2+O2===2H2O 负极 ___________________ 正极 ______________ 2H2-4e-+2O2-===2H2O O2+4e-===2O2- 思考2 介质 电池总反应：2H2+O2===2H2O   负极 _____________ 正极 ___________________ 2H2-4e-===4H+ O2+4H++4e-===2H2O 1.判断正误 (1)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)原电池中正极材料一定发生还原反应 (5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子 应用体验 × × × × × 2.(2024·北京高一期中)燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如图，该电池工作时，下列说法正确的是 A.a电极是该电池的正极 B.O2在b电极上发生氧化反应 C.电解质溶液中OH-向a电极移动 D.该装置实现了电能向化学能的转化 应用体验 √ 应用体验 通入燃料氢气的a电极是负极，通氧气的b电极 是正极，O2在b电极上获得电子，发生还原反 应，A、B错误； 该装置是原电池，实现了化学能向电能的转化， D错误。 返回 随堂演练　知识落实 1.(2023·广东江门高一期中)下列说法正确的是 A.锌锰干电池是二次电池 B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C.化学电池的反应原理是氧化还原反应 D.铅酸蓄电池放电时正极是Pb √ 1 2 3 4 锌锰干电池为一次电池，故A错误； 燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、乙醇燃料电池等，产物多为CO2、H2O等，不污染环境，故B错误； 化学电池是将化学能转变为电能的装置，有电子的得失，实质为氧化还原反应，故C正确； 铅酸蓄电池放电时，Pb被氧化，为原电池的负极，PbO2被还原，为原电池的正极，故D错误。 1 2 3 4 2.(2024·扬州高一段考)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn+4KOH+2Fe，下列叙述不正确 的是 A.放电时负极区应为Zn-2e-+2OH-===Zn B.放电时每转移3 mol电子，正极便有1 mol K2FeO4被氧化 C.该电池为二次电池 D.放电时正极附近溶液的碱性增强 √ 1 2 3 4 该电池放电时，锌作负极，电极反应式为Zn-2e-+2OH-===Zn，A正确； 放电时，Fe元素化合价由+6价下降到+3价，电极反应式为Fe+3e-+4H2O===5OH-+Fe(OH)3，每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原，正极附近产生氢氧根离子，该处溶液的碱性增强，B错误，D正确。 1 2 3 4 3.燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是 A.负极反应式：O2+2H2O+4e-===4OH- B.负极反应式：CH4+8OH--8e-===CO2+6H2O C.随着放电的进行，溶液的OH-浓度不变 D.放电时溶液中的阴离子向负极移动 1 2 3 4 √ 1 2 3 O2+2H2O+4e-===4OH-应为正极反应式，燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根离子，所以负极反应式为CH4+10OH--8e-===C+7H2O，由于部分碱和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH-)将减小。 4 4.(2023·陕西宝鸡高一统考期中)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一，其基本反应： X极：Zn-2e-===Zn2+　Y极：2MnO2+2N+2e-===2NH3+2MnO(OH) (1)X是电池的　　　(填“正”或“负”，下同)极，Zn2+向　　极移动。 X极Zn失电子，X作负极，Zn2+移向正极。 1 2 3 4 负 正 (2)该电池总反应的离子方程式为__________________________________ ______。 该反应中MnO2是　　　　(填“还原剂”或“氧化剂”)。 负极：Zn-2e-===Zn2+ ，正极：2MnO2+2N+2e-===2MnO(OH)+2NH3，所以电池总反应为Zn+2MnO2+2N===2MnO(OH)+2NH3+Zn2+，MnO2中Mn元素得电子，化合价降低，所以MnO2作氧化剂。 1 2 3 4 Zn+2MnO2+2N===2MnO(OH)+2NH3 氧化剂 +Zn2+ (3)若反应消耗16.25 g Zn，则电池中转移电子的物质的量为　　　　。 因为1 mol Zn失2 mol电子，反应消耗16.25 g即0.25 mol Zn，所以电池中转移电子的物质的量为0.25 mol×2=0.5 mol。 1 2 3 4 0.5 mol 返回 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B C B A C A D B 题号 9 10 11 12 答案 C D B D 对一对 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 (1)正　 (2)负　Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]-　 (3)Al　正　 (4)0.9 13. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 (1)Al>Mg>Zn　O2+2H2O+4e-===4OH-　阳离子　 (2)①b　a　 ②MnO2　Li++e-+MnO2===LiMnO2　 ③否　电极Li是活泼金属，能与水反应 14. 普通干电池是一次电池，不像二次电池那样可以多次充电反复使用，故选B。 题组一　一次电池、二次电池 1.(2024·河北安平高一段考)下列关于干电池的描述错误的是 A.最早的干电池是锌锰电池 B.普通干电池可以多次充电反复使用 C.普通锌锰干电池在使用过程中外壳逐渐变薄是因为Zn-2e-===Zn2+ D.普通干电池是一种将化学能转变成电能的装置 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 2.(2024·江苏徐州高一段考)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池与锌锰干电池在反应过程中，锌均会被逐渐消耗，不可重复使用。以氢氧化钾溶液为电解质溶液的碱性锌锰电池，电池总反应式为Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO。下列说法正确的是 A.电池工作时，锌电极附近的溶液碱性增强 B.电池工作时，外电路中每通过1 mol电子，消耗65 g Zn C.电池正极的电极反应式为MnO2+H2O+e-===MnO+OH- D.碱性锌锰电池为二次电池 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 碱性锌锰电池不可重复使用，不是二次电池，D错误； 电池工作时，Zn电极为负极，电极反应为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2，因此锌电极附近的溶液碱性减弱，外电路中每通过1 mol电子，消耗 0.5 mol Zn，质量为32.5 g，A、B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 3.锌银纽扣电池具有质量小、体积小、储存时间长的优点。电池的总反应式为Zn+Ag2O===ZnO+2Ag，如图为其构造示意图，下列说法错误的是 A.Ag2O电极为正极，发生还原反应 B.电子由负极经过电解质溶液移向正极 C.负极的电极反应式：Zn+2OH--2e-=== ZnO+H2O D.该锌银纽扣电池为一次电池 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 4.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其构造如图所示，放电时的电池反应为PbO2+Pb+2H2SO4===2PbSO4+2H2O，根据此反应判断下列说法正确的是 A.负极反应式：Pb-2e-+S===PbSO4 B.电池放电时，溶液的酸性增强 C.PbO2得电子，被氧化 D.PbO2是电池的负极 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 Pb失电子作负极，电极反应式为Pb+S-2e- ===PbSO4，故A正确； 放电时，硫酸参加反应，导致溶液中氢离子 浓度减小，则溶液的酸性减弱，故B错误； PbO2得电子，被还原，作正极，故C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 5.镍氢电池因其高能量密度、高重量比能量、充电速度快等优点而被广泛用作动力电池，其装置示意图如图所示，放电反应为NiOOH +MH=== Ni(OH)2+M(M为储氢合金)。下列说法正确的是 A.镍氢电池属于一次电池 B.MH中氢元素的化合价为-1 C.电解质溶液适合选用碱性溶液 D.放电时，电解质溶液中阳离子 向MH电极附近迁移 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 根据放电反应NiOOH +MH===Ni(OH)2+M(M为储氢合金，因此H显0价)，可判断MH为电源的负极，NiOOH为电源的正极，放电时，电解质中阳离子移向正极，NiOOH、 Ni(OH)2均会溶于酸，故电解质溶 液适合选用碱性溶液，故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 题组二　燃料电池 6.某种氢氧燃料电池的内部构造如图，下列说法正确的是 A.电池工作时，电解质溶液中的H+向b极移动 B.a极发生的电极反应为H2+2e-+ 2OH-===2H2O C.b极为正极，发生氧化反应 D.当外电路有1 mol电子转移时， b极消耗5.6 L O2 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 电池工作时，H+移向正极，故A正确； a极发生的电极反应为H2-2e-=== 2H+，故B错误； b极为正极，发生还原反应，故 C错误； 题目中未说明是否是标准状况， 无法计算氧气的体积，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 7.(2024·扬州高一期中)肼(N2H4)⁃空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。下列说法正确的是 A.该电池放电时，通入空气的一极为负极 B.电池每释放1 mol N2转移的电子数为6 mol C.电池工作一段时间后，电解质溶液中c(OH-) 不变 D.通入空气的一极的电极反应式是O2+2H2O+ 4e-===4OH- √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 肼(N2H4)⁃空气燃料电池，通入燃料的一极是负 极，电极反应式为N2H4-4e-+4OH-===N2+4H2O， 通入空气的一极是正极，电极反应式为O2+2H2O +4e-===4OH-，A错误、D正确； 电池每释放1 mol N2转移的电子数为4 mol，B错误； 由正、负极电极反应式可知，电池工作一段时间 后，会有水生成，电解质溶液中c(OH-)减小，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 8.某新型燃料电池利用民用燃气为燃料，其工作原理如图所示，下列说法错误的是 A.通入空气的电极为该电 池的正极 B.电池工作时，电子由b极 经电解质流向a极 C.CO在b极的反应式为CO-2e-+O2-===CO2 D.相同状况下a极消耗1 L O2，理论上b极消耗2 L燃料 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 对点训练 燃料电池中，通入空气的电极为该电池的正极，A正确； 电池工作时，电子由b极经外电路流向a极，B错误； CO在b极被氧化为CO2，电极反应式为CO-2e-+O2-===CO2，C正确； H2、CO与O2发生反应生成 H2O、CO2时，化学计量数 之比均为2∶1，因此相同 状况下a极消耗1 L O2的同 时，理论上b极消耗2 L燃料，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 9.Mg⁃H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是 A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶液的碱性增强 D.溶液中Cl-向正极移动 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 分析可知，Mg电极为电池的负极，A错误； H2O2通入的电极为正极，正极上H2O2得电子发生还原反应，B错误； 石墨电极处的反应为H2O2+2e-===2OH-， 生成OH-，溶液的碱性增强，C正确； 电解质溶液中的阴离子向负极移动，故 Cl-向负极移动，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 10.(2023·吉林高一期中)化学电源在日常生活和高科技领域中有广泛应用，下列说法错误的是 A.甲：正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH- B.乙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 C.丙：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 D.丁：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 甲为纽扣电池，正极Ag2O得电子发生还原反应，电极反应式为Ag2O+ 2e-+H2O===2Ag+2OH-，故A正确； 乙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被溶解，导致锌筒变薄，故B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 丙为氢氧燃料电池，放电过程中不断生成水，故电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，故C正确； 丁中Zn为负极，Cu为正极，原电池工作时Zn2+向Cu电极方向移动，溶液中氢离子得电子生成氢气，故溶液中H+浓度减小，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 11.研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+ 2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl，下列有关“水” 电池在海水中放电时的说法正确的是 A.正极反应：Ag+Cl--e-===AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C.Na+不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl是还原产物 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 根据总反应可知，Ag元素的化合价升高，被氧化，AgCl是氧化产物，负极反应：Ag+Cl--e-===AgCl，A、D错误； 总反应中存在：2Ag~2e-~Na2Mn5O10，所以每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol 电子，B正确； 在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，Na+不断向“水”电池的正极移动，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 12.通过传感器可以监测空气中甲醛含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图所示，下列说法错误的是 A.a极为电池的正极，发生还原反应 B.b极的电极反应式为HCHO+H2O-4e-=== CO2+4H+ C.传感器工作过程中，电解质溶液中硫酸的浓度减小 D.当电路中转移2×10-4 mol电子时，传感器内参加反应的HCHO的质量 为3.0 mg √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 氧气得电子，发生还原反应，a极为正极，A正确； b极是负极，发生失去电子的氧化反应，故 电极反应式为HCHO+H2O-4e-===CO2+4H+， B正确； 传感器工作过程中，发生氧化还原反应生成 水，电解质溶液中硫酸的浓度变小，C正确； 负极：HCHO+H2O-4e-===CO2+4H+，当电路中转移2×10-4 mol电子时，反应的甲醛的物质的量为5×10-5 mol ，质量为1.5 mg ，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 13.氯铝电池是一种新型的燃料电池。电解质溶液是KOH溶液。试回答下列问题： (1)通入Cl2(g)的电极是　　 (填“正”或“负”)极。  (2)投入Al(s)的电极是　　　(填“正”或“负”)极，负极电极反应式为　　　　　 　　　　　　。  (3)外电路电子从　　　　(填“Al”或“Cl2”)极流向　　　(填“正”或“负”)极。  (4)每消耗8.1 g Al(s)，电路中通过的电子数目为　　　　NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 正 负 Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]- Al 正 0.9 答案 综合强化 由题给信息可知，Cl2得电子在正极发生还原反应，Al失电子在负极发生氧化反应，所以通入Cl2(g)的电极是正极，投入Al(s)的电极是负极，其电极反应式为Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]-；电子由负极(Al)经外电路流向正极。8.1 g Al(s)的物质的量为=0.3 mol，1 mol Al反应转移3 mol电子，0.3 mol Al反应在电路中通过的电子数为0.9NA。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 14.(1)金属(M)⁃空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。 该类电池放电的总反应方程式为4M+ nO2+2nH2O===4M(OH)n。 已知：①电池的“理论比能量”指单 位质量的电极材料理论上能释放出的 最大电能。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 ②阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。 比较Mg、Al、Zn三种金属⁃空气电池，则Mg、Al、Zn分别作为电极时“理论比能量”由大到小的顺序为 　　　　　，该电池正极的电极反 应式为　　 　，若 为Mg⁃空气电池，为防止负极区沉 积Mg(OH)2，宜采用　　　(填“阳 离子”或“阴离子”)交换膜。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Al>Mg>Zn O2+2H2O+4e-===4OH- 阳离子 答案 综合强化 假设三种金属质量都是1 g时，这三种金属转移电子的物质的量分别为Mg： mol×2= mol、Al： mol×3= mol、Zn： mol×2= mol，则Mg、Al、Zn分别作为电极时“理论比 能量”由大到小的顺序为Al>Mg>Zn；正 极上氧气得电子和水反应生成OH-，因为 是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正 极区域，则正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 负极上Mg失电子生成Mg2+，为防止负极区沉积Mg(OH)2，则负极区溶液不能含有大量OH-，所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 该电池中Li失去电子生成Li+，所以Li作电池的负极，则a是负极，b是正极，所以外电路中的电流方向由正极流向负极，即从b极流向a极。 (2)锂锰电池的结构示意图如图，其中电解质LiClO4 溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质转移到MnO2 晶格中生成LiMnO2。 ①外电路的电流方向是由　　(填“a”或“b”， 下同)极流向　　极。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 b a 答案 综合强化 ②正极是　　 　，其电极反应式为　　　　 　　　。   ③是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？　　(填“是”或“否”)；原因是　　　　　　　 　　　　。 MnO2 Li++e-+MnO2===LiMnO2 否 电极Li是活泼金属，能与水反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 不能用水代替电池中的混合有机溶剂，因为Li是活泼金属，能与水反应。 返回 答案 综合强化 第六章　第一节 <<< 本课结束 $$