第6章 3 第一节 第3课时 化学电池（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

本讲义聚焦化学电池核心知识点，系统梳理一次电池（如锌锰干电池）、二次电池（如铅酸蓄电池）及燃料电池（如氢氧燃料电池）的特点、构成要素与工作原理，通过构造示意图、电极反应式分析及能量转化关系，构建递进式学习支架。 该资料以铅酸蓄电池电极反应计算、氢氧燃料电池不同介质反应对比等实例，培养学生科学思维中的证据推理与模型建构能力，结合“盐水小汽车”等生活应用强化化学观念。课中辅助教师授课，课后通过练习题帮助学生查漏补缺，提升科学探究与实践能力。

第3课时　化学电池 【学习目标】　1.知道一次电池、二次电池、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，了解常见化学电池的工作原理。 知识点一　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)，如锌锰干电池属于一次电池。 (2)锌锰干电池的构造示意图如下。 ①锌筒为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+。　 ②石墨棒为正极，最终被还原的物质是二氧化锰。 ③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液。 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。 　铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，构造如下图所示，工作时该电池总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (1)该电池的正、负极材料分别是什么？写出电极反应式。 (2)工作时，电解质溶液中的H＋移向何极？电解质溶液中硫酸的浓度如何变化？ (3)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多少？ 答案：(1)该电池的正极材料是PbO2，负极材料是Pb。负极反应式：Pb＋SO－2e－===PbSO4；正极反应式：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 (2)PbO2(或正极)；减小。 (3)96 g。 1．下列电池不属于二次电池(充电电池)的是(　　) 解析：选A。铅酸蓄电池、镍镉电池、锂离子电池等可以反复充电放电，属于二次电池(充电电池)；锌锰干电池完全放电后不能充电，属于一次电池。 2．(2024·北京卷)酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是(　　) A.石墨作电池的负极材料 B.电池工作时，NH向负极方向移动 C.MnO2发生氧化反应 D.锌筒发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2+ 解析：选D。酸性锌锰干电池中锌筒为负极，石墨为正极，A错误；原电池中阳离子向正极方向移动，B错误；放电过程中，电子由锌筒流向石墨电极，锌逐渐被消耗，MnO2得电子不断被还原，MnO2发生还原反应，C错误；锌筒为负极，发生失电子的氧化反应，电极反应为Zn－2e－===Zn2+，D正确。 3．镍氢电池是充电电池，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.电池放电过程中，电池负极周围溶液的碱性不断增强 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 解析：选D。电池放电时，负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，所以负极周围溶液中氢氧根离子浓度减小，碱性减弱，A错误；电池放电时，镍元素化合价降低，被还原，氢元素化合价升高，被氧化，B、C错误。 知识点二　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，能适应用电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间。 3．氢氧燃料电池 氢氧燃料电池通常有酸式(电解质溶液为稀硫酸)和碱式(电解质溶液为氢氧化钠溶液)两种。 氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，均为2H2＋O2===2H2O。但正、负极反应与电解质溶液有关，正、负极反应如下： 电解质溶液 负极反应 正极反应 酸性(H＋) 2H2－4e－===4H＋　 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性 (OH－) 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ [注意]　在书写电极反应式时应看清电解质溶液的酸碱性，酸性条件下不能出现OH－，碱性条件下不能出现H＋。 　写出氢氧燃料电池中导电介质为固体电解质(传导O2-或H＋)时的正、负极反应。 电池装置 电池总反应：2H2＋O2===2H2O 负极 ________________________________________________________________________ 正极 ________________________________________________________________________ 负极 ________________________________________________________________________ 正极 ________________________________________________________________________ 答案：2H2－4e－＋2O2-===2H2O O2＋4e－===2O2- 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 　 (1)燃料电池是利用燃料的燃烧发电(　　) (2)燃料电池中，燃料在负极上发生氧化反应(　　) (3)原电池中正极材料一定发生还原反应(　　) (4)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子(　　) 答案：(1)×　燃料电池主要是利用燃料燃烧的原理将化学能直接转化为电能，而不是燃料在电池内部燃烧 (2)√ (3)×　燃料电池中正极材料不参与电极反应 (4)×　燃料电池中负极材料不参与电极反应 1．燃料电池主要是利用燃料燃烧原理把化学能直接转化为电能，氢氧燃料电池的基本反应如下： X极：O2(g)＋H2O(l)＋2e－===2OH－ Y极：H2(g)＋2OH－－2e－===2H2O(l) 下列说法正确的是(　　) A．X极是负极　　　　　 B．Y极是正极 C．Y极上发生还原反应 D．Y极上发生氧化反应 解析：选D。由电极反应式可知，X极上发生得到电子的还原反应，是燃料电池的正极，Y极上发生失去电子的氧化反应，是燃料电池的负极。 2．科学家近年来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。根据题给信息可知，该燃料电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O。电解液为酸性溶液，故负极反应式为H2－2e－===2H＋。 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，溶液中OH－浓度不变 D．放电时溶液中的阴离子向负极移动 解析：选D。O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式，A错误；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－===CO＋7H2O，B错误；由于部分OH－和二氧化碳反应，所以溶液中c(OH－)将减小，C错误。 1．(2025·安康高一月考)我国科学家研发的全固态钠硫二次电池已从实验室走向产业化，新型陶瓷电解质β-Al2O3在该电池上的应用，解决了传统液态电解液易燃易爆的问题。下列说法不正确的是(　　) A．钠硫电池能实现化学能到电能的转化 B．钠硫电池放电时，硫元素发生还原反应 C．二次电池放电后可以再充电使活性物质获得再生 D．钠硫电池放电时，β-Al2O3内部有阴离子向正极迁移 解析：选D。钠硫电池作为二次电池，放电时能实现化学能到电能的转化，A正确；钠硫电池放电时，钠失去电子作负极，硫元素得到电子，发生还原反应，B正确；二次电池放电时化学能转化为电能，充电时使活性物质获得再生，电能转化为化学能，C正确；钠硫电池放电时，β-Al2O3作为电解质，内部是阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，D错误。 2．(2025·佛山高一期末)“科学素养，从小培养”，一款深受孩子喜爱的“盐水小汽车”的结构和原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．Mg片作电池的正极 B．空气中的氧气得到电子 C．化学能可直接转化为动能 D．溶液中的Cl－向石墨片移动 解析：选B。镁为活泼金属，作电池的负极，失去电子发生氧化反应，A错误；溶解在食盐水中的氧气在石墨电极得到电子，发生还原反应，B正确；原电池将化学能转化为电能，电能通过发动机转化为动能，C错误；溶液中的阴离子Cl－向原电池的负极镁片移动，D错误。 3．(2025·温州高一统考)汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，结构如下图所示。工作时电池总反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列说法正确的是(　　) A．PbO2发生氧化反应 B．Pb电极反应式：Pb－2e－===Pb2+ C．电池工作时，溶液酸性增强 D．电池工作时，电子由Pb电极流向PbO2电极 解析：选D。由放电时总反应可知，PbO2作为电池的正极，电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，PbO2发生还原反应，故A错误；Pb元素的化合价由0价升高为＋2价，失电子作为负极，电极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，故B错误；电池放电时，消耗硫酸，生成水，溶液酸性减弱，故C错误；电池工作时，电子由负极流向正极，即电子由Pb电极流向PbO2电极，故D正确。 4．(2025·北京高一检测)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下。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 解析：选C。通入氢气的a电极是负极，通入氧气的b电极是正极，O2在b电极上得到电子，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。 5．(1)银锌电池是一种常见的化学电源，反应原理为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，工作原理如下图所示。 ①在装置中Ag2O电极为________(填“正”或“负”)极，发生________(填“还原反应”或“氧化反应”)，电极反应式为___________________________________________________________________________________。 ②在装置中Zn电极为________(填“正”或“负”)极，发生________(填“还原反应”或“氧化反应”)，电极反应式为_________________________________________________________________________________________。 (2)将用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入CO和O2，此时发生了原电池反应，该原电池中的负极反应式为___________________________________________________________________________________； 正极反应式为_________________________________________。 解析：(2)该原电池中O2得电子，故O2在正极发生还原反应，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；CO在负极发生氧化反应，负极反应式为2CO－4e－＋8OH－===2CO＋4H2O。 答案：(1)①正　还原反应　Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－　②负　氧化反应　Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 (2)2CO－4e－＋8OH－===2CO＋4H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 学科网（北京）股份有限公司 $