1.2.2 化学电源-（ppt同步课件）【学而思】2026-2027学年高二上学期化学选择性必修一（鲁科版）

该高中化学课件聚焦“化学能转化为电能——电池”，系统涵盖一次电池、二次电池、燃料电池的工作原理及应用，通过酸性锌锰干电池、铅蓄电池等实例，构建“电极判断-反应式书写-离子移动”学习支架，衔接化学反应与能量转化前期知识。 其亮点是以高考真题和创新题型为载体，突出科学思维与科学探究。如分析铅蓄电池放电时正负极质量变化培养证据推理能力，新型镁硫电池结合新能源情境提升实践探究能力。助力学生深化化学观念，教师可利用丰富例题提升教学效率。

第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 基础过关练 第2节　化学能转化为电能——电池 第2课时　化学电原 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　一次电池及工作原理 1.[2026安徽A10联盟联考]酸性锌锰干电池的构造示意图如图所示。关于该电池及其工作原理,下列说 法正确的是 (　　　) A.放电时负极反应式为Zn-2e-  Zn2+ B.电池工作时,N 向负极方向移动 C.MnO2在负极上发生还原反应 D.石墨电极作电池的负极,放电时石墨被氧化 　A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　酸性锌锰干电池中,锌筒作负极,放电时锌失去电子发生氧化反应,负极反应式为Zn-2e-  Zn2+, A正确;电池工作时,阳离子向正极移动,B错误;MnO2在正极上得到电子发生还原反应,C错误;石墨电极 不参与反应(仅起导电作用),作电池的正极,放电时石墨未被氧化,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 2.[2026北京第十二中学月考]酸性锌锰干电池与碱性锌锰干电池的构造示意图如图所示,碱性锌锰干 电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O  2MnOOH+ZnO。关于两电池及其工作原理,下列说法中正确的 是 (　　　) A.用KOH替代NH4Cl,可降低对金属外壳的腐蚀 B.两电池中Zn均发生还原反应 C.碱性锌锰干电池中,理论上每转移0.2 mol电子, 有8.8 g MnOOH生成 D.两电池中正极均发生反应:MnO2+H++e-  MnOOH 　A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　NH4Cl溶液显酸性,可以和金属外壳反应,用KOH替代NH4Cl,可降低对金属外壳的腐蚀,A正确;两 电池中Zn均为负极,发生氧化反应,B错误;碱性锌锰干电池的总反应为2MnO2+Zn+H2O  2MnOOH+ ZnO,2 mol MnO2生成2 mol MnOOH时转移2 mol电子,则转移0.2 mol电子生成0.2 mol MnOOH,质量为0. 2 mol×88 g/mol=17.6 g,C错误;碱性锌锰干电池的正极电极反应为MnO2+H2O+e-  MnOOH+OH-,D错 误。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二　二次电池及工作原理 3.[易错题][2026山东济南莱芜阶段性测试]下列关于铅蓄电池的说法错误的是 (　　　) 已知:放电时,该电池的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4  2PbSO4+2H2O。 A.铅蓄电池为二次电池 B.放电时,H+向Pb电极方向移动 C.放电时,正、负电极的质量均增大 D.放电时,电解质溶液中的溶质质量减小 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　铅蓄电池属于二次电池,A正确;放电时,电解质溶液中的阳离子向正极移动,铅蓄电池中PbO2为 正极,即H+向PbO2电极方向移动,B错误;放电时,Pb作负极,电极反应式为Pb+S -2e-  PbSO4,PbO2作 正极,电极反应式为PbO2+4H++S +2e-  PbSO4+2H2O,放电时正、负电极均生成PbSO4,正、负电极 质量均增大,C正确;放电时,负极消耗电解质溶液中的S ,正极消耗电解质溶液中的H+和S ,故电解 质溶液的溶质质量减小,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 4.[2025山东威海一中段考]一种新型镁硫二次电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　　) A.b电极添加石墨烯可以提高电极的导电能力 B.充电时间越长,b极中MgS的含量越高 C.隔膜是阳离子交换膜,放电时Mg2+移向b极 D.放电时,正极反应包括:3Mg2++MgS8+6e-  4MgS2 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　根据工作原理图可知,a电极上Mg失电子被氧化生成Mg2+,a电极为负极,b电极为正极;石墨烯可 以导电,b电极添加石墨烯可以提高电池正极材料的导电能力,故A正确。充电时阳极发生失去电子的 氧化反应,MgS→MgS2→MgS8→S,充电时间越长,b极中MgS的含量越低,故B错误。根据工作原理图可 知,放电时溶液中的阳离子(Mg2+)通过隔膜移向正极,所以使用的隔膜是阳离子交换膜,故C正确。放电 时正极上发生得电子的还原反应,根据装置图可判断正极反应包括:Mg2++MgS2+2e-  2MgS、3Mg2++ MgS8+6e-  4MgS2等,故D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 名师点睛 　　解答新型电池题时要认真分析电池的工作原理图,然后根据原理图中转化的物质,判断相关元素化 合价的变化,确定电子的得失,最后联系原电池的工作原理,结合选项逐一判断。 第1讲　描述运动的基本概念 5.[2026北京景山学校阶段检测]我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池以钠箔和多壁碳纳米管 (MWCNT)为电极材料,充、放电时的电池反应为4Na+3CO2  2Na2CO3+C。放电时该电池“吸入” CO2,生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面。其工作原理如图所示。下列说法正确的是 (　　　) A.充电时,钠箔与外接电源正极相连 B.可用乙醇代替四甘醇二甲醚 C.放电时,正极的电极反应式为3CO2+4Na++4e-  2Na2CO3+C D.放电时,电路中转移4 mol电子时,正极质量增加12 g 　C     第1讲　描述运动的基本概念 解析　由4Na+3CO2  2Na2CO3+C可知,放电时,Na发生氧化反应,钠箔是负极,电极反应式为Na-e-  Na+;MWCNT电极是正极,电极反应式为3CO2+4Na++4e-  2Na2CO3+C。 由上述分析可知,放电时钠箔是负极,则充电时钠箔为阴极,与外接电源的负极相连,A错误;Na为活泼金 属,CH3CH2OH会与钠反应生成H2,不能用CH3CH2OH代替四甘醇二甲醚,B错误;由上述分析可知,C正确; 放电时转移4 mol电子,正极生成2 mol Na2CO3和1 mol C,生成的Na2CO3和C都沉积在电极表面,则正极质 量增加2×106 g+12 g=224 g,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 名师点睛 二次电池工作原理 (1)二次电池放电、充电时的电极 (2)二次电池放电、充电时电极反应式的关系 第1讲　描述运动的基本概念 题组三　燃料电池 6.[2025山东烟台质量检测]我国科学家在研究HCOOH燃料电池方面有重大进展,装置如图所示,两电极 间用允许离子通过的半透膜隔开。 第1讲　描述运动的基本概念 下列说法正确的是 (　　　) A.正极电极反应式为HCOO--2e-+2OH-  HC +H2O B.半透膜为阳离子交换膜,储液池中需补充的物质A为H2SO4 C.当电路中转移1 mol电子时,理论上生成174 g K2SO4 D.当1 mol HCOOH转化为KHCO3时,有0.1 mol S 从右向左迁移 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　负极电极反应式为HCOO--2e-+2OH-  HC +H2O,A错误;放电时K+从左向右迁移,题图中半透 膜为阳离子交换膜,储液池中不断消耗氢离子,同时产生硫酸钾,故需补充的物质A为H2SO4,B正确;当电 路中转移1 mol电子时,理论上生成0.5 mol K2SO4,质量为87 g,C错误;半透膜为阳离子交换膜,根据负极 电极反应式HCOO--2e-+2OH-  HC +H2O,可知当1 mol HCOOH转化为KHCO3时,转移2 mol e-,有2 mol K+从左向右迁移,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 7.[2025山东潍坊月考](1)某种甲醇微生物燃料电池示意图如图所示:   ①外电路中电子的移动方向为_________(填“从A到B”或“从B到A”)。 ②A电极的电极反应式为____________________________。 (2)以氨气为燃料的固体氧化物(含有O2-)燃料电池,其工作原理如图所示。 　从A到B     　CH3OH+H2O-6e-  　CO2↑+6H+     第1讲　描述运动的基本概念   ①该电池工作时的总反应方程式为_______________________。 ②固体氧化物为该燃料电池的电解质,O2-_________________(填“由电极a向电极b”或“由电极b向 电极a”)移动。 ③该电池工作时,在接触面上发生的电极反应为___________________________。 　2NH3+3O2--6e-  　N2+3H2O     　由电极b向电极a     　4NH3+3O2  　2N2+6H2O     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)①根据题图可知:在A电极上甲醇失去电子被氧化产生CO2,A电极为负极,该电池外电路电子 的移动方向为从电极A到电极B。②酸性条件下,甲醇在负极发生氧化反应生成CO2,电极反应式为CH3 OH+H2O-6e-  CO2↑+6H+。 (2)①该燃料电池的总反应方程式为4NH3+3O2  2N2+6H2O。②燃料电池中,通入燃料的一极为负极, 通入氧化剂的一极为正极,即通入氨气的一极为负极,原电池中阴离子向负极移动,即O2-由电极b向电极 a移动。③负极上氨气失去电子发生氧化反应,负极反应式为2NH3+3O2--6e-  N2+3H2O。 第1讲　描述运动的基本概念 创新题型 创新点　从产生电子和空穴(h+)角度考查燃料电池 8.[2026河北邢台卓越联盟联考]氨燃料电池是当前推动绿氨能源化应用的重要研究方向和热点。一种 通过光hν-Ni:TiO2催化合成绿氨联合氨燃料电池的装置如图,在光照作用下光催化剂被激发产生电子 (e-)和空穴(h+)。下列说法错误的是 (　　　) A.X极电势低于Y极电势 B.光催化剂表面发生反应:2H2O+4h+  4H++O2↑ C.X极的电极反应式是2NH3+6OH--6e-  N2+6H2O D.每产生5.6 L(标准状况)NH3,光催化装置生成1.5 mol h+ 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析       N2在光催化剂表面转化为NH3,将其通入进口Ⅰ,在X电极NH3转化为N2,电极反应式为2NH3+6OH--6e-   N2+6H2O,电极X为负极;H2O在催化剂表面转化为O2通入进口Ⅱ,Y极的电极反应式为O2+2H2O+4e- 第1讲　描述运动的基本概念   4OH-,电极Y为正极,则X极电势低于Y极电势,A、C正确。光催化剂表面H2O转化为O2,发生反应2 H2O+4h+  4H++O2↑,B正确。N2在光催化剂表面生成1 mol NH3转移3 mol e-,则每产生标准状况下5.6 L(即0.25 mol)NH3,转移电子0.75 mol,光催化装置生成0.75 mol h+,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 能力提升练 第2节　化学能转化为电能——电池 第2课时　化学电原 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　新型化学电源的应用 1.[2026山东泰安一中月考]新型H2O2液态电池的工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列有关说 法错误的是 (　　　) A.a电极为负极,发生氧化反应 B.放电时,负极区溶液pH减小 C.正极电极反应式为H2O2-2e-+2OH-  2H2O+O2↑ D.若用此电池为铅蓄电池充电,b电极连接PbO2电极 　C     第1讲　描述运动的基本概念 解析     A a电极有气体c(O2)放出,H2 → 发生氧化反应,a 电极为负极,正确 B 放电时,负极反应式为H2O2-2e-+2OH-  2H2O+O2 ↑,负极区消耗OH-,溶液pH减小,正确 C b电极是正极,正极H2O2得电子生成H2O,正极电极 反应式为H2O2+2e-+2H+  2H2O,错误 D a电极是负极,b电极是正极,若用此电池为铅蓄电 池充电,PbO2电极(铅蓄电池的正极)应连接正极(b 电极),正确 第1讲　描述运动的基本概念 2.[不定项][2026山东潍坊一中开学考]镍氢电池具有高容量、大功率、无污染等特点,其结构示意图如 下,其中M为储氢合金LaNi5,充电时为储氢过程。 第1讲　描述运动的基本概念 下列说法错误的是 (　　　) A.该电池负极反应式为LaNi5H6-xe-  LaNi5H6-x+xH+ B.放电过程中,碱性电解液的浓度不变 C.充电时氢氧化镍电极与电源正极相连 D.若氢氧化镍电极质量增加10 g,则氢化物电极质量减小10x g 　AD     第1讲　描述运动的基本概念 解析　由题干和题图可知,放电时,氢化物电极为镍氢电池的负极,电极反应式为LaNi5H6-xe-+xOH-  LaNi5H6-x+xH2O,氢氧化镍电极为正极,电极反应式为NiOOH+e-+H2O  Ni(OH)2+OH-,则放电时的总反 应为LaNi5H6+xNiOOH  LaNi5H6-x+xNi(OH)2。由分析可知,A错误;放电时总反应为LaNi5H6+xNiOOH   LaNi5H6-x+xNi(OH)2,则放电过程中,碱性电解液的浓度不变,B正确;充电时氢氧化镍电极与电源正 极相连,为电解池的阳极,C正确;正极的电极反应式为NiOOH+e-+H2O  Ni(OH)2+OH-,可知氢氧化镍 电极质量增加10 g时,外电路转移电子的物质的量为 =10 mol,由负极的电极反应式可知,电路中 每转移x mol e-,氢化物电极减少x g,则电路中转移10 mol e-时氢化物电极减小的质量为10 g,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 3.[不定项][2025山东临清一中月考]某教授团队创新性地提出了一种功能性甲醛—硝酸根离子电池,用 于甲醛和硝酸盐废水的净化及高附加值化学品氨和甲酸盐的生成,装置如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念 下列说法正确的是 (　　　) A.电极M为负极,发生氧化反应 B.电极N上发生的电极反应为N -8e-+6H2O  NH3↑+9OH- C.电池工作时,外电路电子的移动方向为电极M→电极N D.该装置每处理0.1 mol HCHO的同时处理了0.56 L含N 的废水 　AC     第1讲　描述运动的基本概念 解析　由HCHO→HCOO-,碳元素化合价升高,电极M为负极,HCHO失去电子,发生氧化反应,由N → NH3,氮元素化合价降低,电极N为正极,N 得到电子,故A正确,B错误;电子由负极(电极M)经外电路移 动到正极(电极N),故C正确;不知道废水中N 的浓度,无法计算处理含N 废水的体积,故D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 4.[2026湖南师大附中月考]二甲醚[CH3OCH3(g)]燃料电池的电池反应为CH3OCH3+3O2  2CO2+3H2O, 工作原理示意图如图所示(图中质子交换膜只允许H+通过)。 第1讲　描述运动的基本概念 (1)该电池工作时,c口通入的物质是_______。 (2)该电池负极的电极反应式为_________________________________。 (3)当外电路有6 mol电子通过时,理论上负极区质量_______(填“增加”或“减少”)_______g (忽略气体的溶解)。 　27     　减少     　CH3OCH3-12e-+3H2O  　2CO2+12H+     　O2     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)由H+移动方向可知,右侧电极为正极,左侧电极为负极,燃料电池中通入燃料的一极为负极,通 入O2的一极为正极,故该电池工作时,c口通入的物质是O2。(2)负极的电极反应式为CH3OCH3-12e-+3H2 O  2CO2+12H+。(3)当外电路有6 mol电子通过时,理论上消耗0.5 mol CH3OCH3,同时生成1 mol CO2, 有6 mol H+通过质子交换膜移至正极区,因此负极区质量变化为(0.5×46-1×44-6)g=-27 g,故理论上质量 减少27 g。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二　锂电池与非水系电池 5.[2026山东师范大学附属中学月考]新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分,LiFePO4电池是能源 汽车关键部件之一,其工作原理如图所示,充、放电时的电池反应为Li1-xFePO4+LixC6  LiFePO4+6C(x <1)。下列说法正确的是 (　　　) A.放电时,正极的电极反应为Li1-xFePO4+xLi++xe-  LiFePO4 B.放电时,负极材料质量减少1.4 g,转移0.4 mol电子 C.充电时,电极b与电源负极相连,电极a与电源正极相连 D.为了延长电池使用寿命,可以隔一段时间添加含电解质的 水溶液 　A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　由题图知,放电时Li+向右侧区域移动,则电极b为原电池的正极,电极a为原电池的负极。正极电 极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-  LiFePO4,A正确;电池工作时,负极反应式为LixC6-xe-  xLi++6C,负 极材料质量减少1.4 g,即生成0.2 mol Li+,则转移0.2 mol电子,B错误;该装置放电时,a极为负极,则充电时, 电极a与电源负极相连,电极b与电源正极相连,C错误;Li会与水反应,不可添加水溶液,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 6.[2025山东威海乳山银滩高级中学月考]世界某著名学术刊物介绍了一种新型中温全瓷铁—空气电 池,其结构如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念 下列有关该电池放电时的说法正确的是 (　　　) A.O2-由b极移向a极 B.正极的电极反应式为FeOx+2xe-  Fe+xO2- C.若有22.4 L(标准状况)空气参与反应,则电路中有0.14 mol电子转移 D.铁表面发生的反应为xH2O(g)+Fe  FeOx+xH2 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　由题图可知,a极通入空气,空气中氧气得电子发生还原反应,a极为正极;铁与水蒸气反应生成氢 气,氢气在b极失电子发生氧化反应,b极为负极。O2-由正极移向负极,即由a极移向b极,故A错误;正极电 极反应式为O2+4e-  2O2-,故B错误;标准状况下,22.4 L空气的物质的量为1 mol,参与反应的氧气约为 0.2 mol,所以电路中约转移0.8 mol电子,故C错误;由题图可知,铁表面发生的反应为xH2O(g)+Fe  FeOx+xH2,故D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 7.[2025江苏苏州调研]某钠离子电池结构如图所示,电极A为含钠过渡金属氧化物(NaxTMO2),电极B为 硬碳,充电时Na+得电子成为Na嵌入硬碳中。下列说法不正确的是 (　　　) A.充电时,电极B与外接直流电源的负极相连 B.放电时,外电路通过a mol电子时,电极A附近电解质损失a mol Na+ C.放电时,电极A为正极,电极反应可表示为Na1-xTMO2+xNa++xe-  NaTMO2 D.放电时,电池总反应可表示为Na1-xTMO2+NaxC  NaTMO2+C 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　充电时Na+得电子成为Na嵌入硬碳中,所以硬碳(电极B)为电解池的阴极,与外接直流电源的负极 相连,故A正确;放电时,电极A(正极)的电极反应式为Na1-xTMO2+xNa++xe-  NaTMO2,Na+由电极B向电 极A迁移,然后参与电极反应,所以电极A附近电解质不损失Na+,故B不正确、C正确;放电时硬碳中的钠 失电子变为钠离子脱嵌,然后向正极迁移,负极反应式为NaxC-xe-  C+xNa+,正极反应+负极反应可得 放电时总反应:Na1-xTMO2+NaxC  NaTMO2+C,故D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 创新题型 创新点　有机电极材料的电极反应式书写 8.[不定项][2026山东潍坊期中]一种固态有机聚合物二次电池的工作原理如图。N是固态有机聚合物 电极,Li+可以在其中迁移,M为惰性电极。下列说法错误的是 (　　　) A.放电时,电极电势:M>N B.放电时,外电路中每转移0.5 mol电子时,N极区质量增加3.5 g C.M极区可选用含有Li+、I-和 的水溶液作为电解质溶液 D.放电时,N极电极反应式是 -e-   +Li+ 　BD     第1讲　描述运动的基本概念 解析　放电时, →I-,碘元素的化合价降低,发生还原反应,则M极为正极,N极为负极,N极发生氧化反应; 充电时,M极为阳极,发生氧化反应,N极为阴极,发生还原反应。 正极电势高于负极,因此电极电势:M>N,A正确;放电时,外电路中每转移0.5 mol电子时,有0.5 mol Li+通 过Li+透过层从N极区迁入M极区,质量为0.5 mol×7 g/mol=3.5 g,N极区质量减少3.5 g,B错误;N是固态有 机聚合物电极,Li+可以在其中迁移,M极为惰性电极,M极区可用含有Li+、I-和 的水溶液作为电解质溶 液,C正确;放电时N极是负极,电极反应式为 -ne-   +nLi+,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 $