第2章 第2节 第3课时 新型化学电源-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（鲁科版 多选版）

本讲义聚焦新型化学电源核心知识点，系统梳理原电池电极反应式书写方法及新型电源原理分析，通过“三步骤”思维建模构建书写框架，结合银锌电池、氢镍电池等实例，递进至微生物电池、全氢电池等新型电源的原理应用，形成从基础到拓展的学习支架。 该资料以“思维建模+多维训练”为特色，通过电极反应式书写模型培养科学思维，结合固体酸燃料电池、镁-空气电池等实例提升科学探究与实践能力，融入废弃电池环保问题渗透科学态度与责任。课中辅助教师高效教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第三课时　新型化学电源 新知探究——原电池电极反应式的书写 　　[典例]　人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要,但是废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请回答下列问题。 (1)电子表和电子计算器中所用的是纽扣式微型银锌电池,其电极分别为Ag2O和Zn,电解质为KOH溶液,工作时电池总反应为Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2。 ①工作时电流从　　　　　极流向　　　　极。(填“Ag2O”或“Zn”)  ②正极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  负极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③工作时,电池正极区的pH　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  (2)氢镍电池是近年来开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式为H2+NiO(OH)Ni(OH)2。电池放电时,负极反应式为　　　　　　　　,正极反应式为　　　　　　　　　　　　,正极附近溶液的pH　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  [解析]　(1)①该电池中Zn失电子为负极,正极为Ag2O,故电流从Ag2O极流向Zn极。②正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-,负极的电极反应式为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2。③工作时,电池正极区生成OH-,故正极区的pH增大。(2)氢镍电池放电时,负极的电极反应式为H2-e-+OH-===H2O,正极的电极反应式为NiO(OH)+e-+H2O===Ni(OH)2+OH-,正极区生成OH-,故正极附近溶液的pH增大。 [答案]　(1)①Ag2O　Zn　②Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-　Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2　③增大 (2)H2-e-+OH-===H2O　NiO(OH)+e-+H2O===Ni(OH)2+OH-　增大 |思维建模|电极反应式书写的一般“三步骤” 　 [题点多维训练] 1.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构见图,下列有关说法正确的是 (　 ) A.电路中每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L H2 B.b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH- C.H+在固体酸膜中由b极流向a极 D.电池总反应可表示为2H2+O2===2H2O 解析:选D　没有指明是否为标准状况,不能计算H2的体积,故A错误;b极为正极,已知固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,则正极的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O,故B错误;原电池中,阳离子从负极向正极移动,故H+在固体酸膜中由a极流向b极,故C错误;燃料电池的总反应式相当于燃料燃烧的反应,电池总反应可表示为2H2+O2===2H2O,故D正确。 2.镁⁃空气电池的工作原理如图所示,电池反应的化学方程式为2Mg+O2+2H2O===2Mg(OH)2。下列有关该电池的说法正确的是 (　 ) A.通入氧气的电极为负极 B.电池工作时,溶液中的Na+由负极移向正极 C.负极的电极反应式为Mg-2e-+2OH-===Mg(OH)2 D.当电路中转移0.04 mol电子时,参加反应的O2体积为224 mL 解析:选C　氧气在正极发生还原反应,所以通入氧气的电极为正极,故A项错误;原电池中阴离子向负极移动,所以溶液中的OH-由正极移向负极,Na+不能通过阴离子交换膜,故B项错误;负极镁失电子变成镁离子,与正极移过来的氢氧根离子结合生成氢氧化镁,所以电极反应式为Mg-2e-+2OH-===Mg(OH)2,故C项正确;未注明是否为标准状况,无法确定氧气的体积,故D项错误。 3.如图所示,可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为稀硫酸时)和碱式(当电解质溶液为NaOH溶液时)两种。试回答下列问题。 (1)酸式电池的电极反应:负极为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  正极为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  电池总反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)碱式电池的电极反应:负极为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  正极为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  电池总反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析:(1)正极上,O2得电子变为,溶液中不能单独存在,酸性条件下与H+结合成H2O;负极上,H2失电子变为H+,H+进入电解质溶液。(2)正极上,O2得电子变为,溶液中不能单独存在,碱性条件下与H2O结合成OH-;负极上,H2失电子变为H+,碱性条件下H+不能大量存在,与OH-结合成H2O。 答案:(1)2H2-4e-===4H+　O2+4e-+4H+===2H2O　2H2+O2===2H2O (2)2H2-4e-+4OH-===4H2O　O2+4e-+2H2O===4OH-　2H2+O2===2H2O 命题热点——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C6H6O)的处理,其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是 (　 ) 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 C.N极的电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O D.N极消耗22.4 L O2时,M极产生的CO2为1 mol [解析]　由图可知,M极C6H6O→CO2碳化合价升高,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,则氢离子从M极移向N极,B项错误;N电极上,O2转化为H2O,电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O,C项正确;没有指明气体所处的温度和压强,无法计算其物质的量,D项错误。 [答案]　C |思维建模|新型化学电源原理分析思路 [题点多维训练] 1.“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极,向极板上滴加食盐水后电池便可工作,电池反应为2Mg+O2+2H2O===2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是 (　 ) A.镁片为正极 B.食盐水为电解质溶液 C.电池工作时镁片逐渐被消耗 D.电池工作时实现了化学能向电能的转化 解析:选A　从电池反应看,Mg由0价升高到+2价,则镁片失电子,作负极,A错误;食盐水中含有Na+和Cl-,具有导电性,可作为电解质溶液,B正确;电池工作时,镁片不断失电子生成Mg2+进入溶液,所以镁片逐渐被消耗,C正确;电池工作时,通过发生化学反应产生电流,从而实现化学能向电能的转化,D正确。 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- 解析:选C　根据题给信息,该燃料电池的总反应为2H2+O2===2H2O,燃料电池中负极通入氢气,氢气失电子生成氢离子,故C正确。 3.如图是一种新型“全氢电池”,能量效率可达80%。下列说法错误的是 (　 ) 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-===H2O 解析:选C　“全氢电池”(原电池)工作时将化学能转化为电能,A项正确;由图可知,左边电解质溶液呈碱性,右边电解质溶液呈酸性,所以该离子交换膜的作用是阻止左边的碱性溶液和右边的酸性溶液发生中和反应,因此该离子交换膜不允许H+和OH-通过,B项正确;根据氢气的进出方向可知,氢气在吸附层A上发生氧化反应,吸附层A为负极,电极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O,吸附层B为正极,发生还原反应,电极反应式为===H2↑,因此电池总反应为H++OH-===H2O,C项错误,D项正确。 4. [双选]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++H2↑ B.有机电解质可换成NaOH溶液 C.H2O在正极发生还原反应 D.当电路中转移1 mol e-时,理论上吸收44 g CO2 解析:选CD　由题意得,负极:Na-e-===Na+;正极:2CO2+2H2O+2e-===H2+2HC。根据分析可知,电池总反应为2Na+2CO2+2H2O===H2+2HC+2Na+,A项错误;Na的性质较活泼,能与水反应,不能将有机电解质换成NaOH溶液,B项错误; H2O在正极发生还原反应,C项正确;根据正极的电极反应式可知,当电路中转移1 mol e-时,理论上吸收1 mol CO2,即44 g CO2,D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $