第4章 第1节 第2课时 常见化学电源(一)——一次电池和二次电池（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（人教版 浙江专版）

本高中化学讲义聚焦一次电池和二次电池核心知识点，从化学电源概述切入，系统梳理一次电池（如碱性锌锰电池）的构造与电极反应式，再进阶至二次电池（如铅酸蓄电池）的充放电原理，最后拓展锂离子电池及复杂电极反应式书写，构建递进式学习支架。 该资料通过实例分析（如碱性锌锰电池总反应拆解）和判断正误题培养科学思维，结合归纳总结（电极反应式书写方法）与课时对点练（分题组巩固）促进科学探究与实践。课中辅助教师清晰授课，课后助力学生回顾知识、查漏补缺，体现化学学科特色教学。

第2课时　常见化学电源(一)——一次电池和二次电池 [核心素养发展目标]　1.了解化学电源种类并认识化学电源在实际生活中的应用。2.掌握一次电池、二次电池的反应原理并能书写电极反应式。 一、一次电池及工作原理 1.化学电源概述 (1)化学电源的分类 原电池是各种化学电源的雏形，化学电源包括一次电池、二次电池和燃料电池等。 (2)判断电池优劣的主要标准 ①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少。 ②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小。 ③电池可储存时间的长短。 2.一次电池 (1)一次电池是放电后不可再充电的电池，其电解质溶液制成胶状，不流动，又叫干电池。 (2)常见的一次电池 一次电池(干电池) (3)优点：结构简单、价格低廉；缺点：会发生自放电，不能长期放置。 (4)实例分析——碱性锌锰电池 ①电池构造 负极反应物：锌粉；正极反应物：MnO2；电解质：KOH。 ②工作原理 总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2。 负极反应式：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-。 (1)镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵(　　) (2)在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应(　　) (3)干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池(　　) (4)碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使碱性锌锰电池的比能量高、可储存时间长(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)× 1.普通锌锰电池的电池反应一般认为是Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl === Zn(NH3)2Cl2+ 2MnO(OH)，其构造如图。根据构造图解答： (1)负极材料是锌筒，负极反应式：Zn-2e-+2N=== Zn(NH3+2H+。  (2)正极材料是石墨棒，正极反应式：MnO2+ H++ e-=== MnO(OH)。  (3)电解质溶液是NH4Cl糊。 2.纽扣式锌银电池 总反应式：Zn+Ag2O===ZnO+2Ag，根据示意图解答： (1)负极反应物为锌，反应式：Zn+2OH- - 2e- === ZnO+H2O。  (2)正极反应物为Ag2O，反应式：Ag2O+2e-+H2O === 2Ag+2OH-。  (3)电解质溶液是KOH溶液。 已知原电池总反应式，书写电极反应式的方法 (1)分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 (2)若某一电极反应较难书写，可先写出较简单的电极反应式，然后利用总反应式减去该电极反应式即可得到另一电极反应式。 二、二次电池 1.二次电池 又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 2.实例分析——铅酸蓄电池 (1)电池构造 放电反应和充电反应总反应式表示如下： Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。 (2)工作原理 (3)铅酸蓄电池的优缺点 ①优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。 ②缺点：比能量低、笨重。 (1)手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池(　　) (2)铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加(　　) (3)铅酸蓄电池中的PbO2为负极(　　) (4)铅酸蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 铅酸蓄电池是一种常见的电池，下列说法不正确的是(　　) A.铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能 B.放电时，外电路中电子由Pb流向PbO2 C.放电时，负极反应为Pb-2e-===Pb2+ D.放电时，H+移向PbO2 答案　C 解析　放电时，Pb作负极，PbO2作正极，外电路中电子由Pb流向PbO2，B正确；放电时，负极Pb发生氧化反应生成PbSO4，电极反应为Pb+S-2e-===PbSO4，C错误。 (1)二次电池充电时的电极连接方法——正接正，负接负。 (2)充电时的电极反应式的书写 放电时的负极反应式充电时的阴极反应式 放电时的正极反应式充电时的阳极反应式 三、拓展——锂离子电池　复杂电极反应式的书写 1.锂离子电池 锂离子电池具有质量小、体积小、储存和输出能量大等特点，是多种便携式电子设备(如智能手机、笔记本电脑等)和交通工具(如电动汽车、电动自行车等)的常用电池。 (1)一种锂离子电池的组成 负极材料 正极材料 电解质溶液 嵌锂石墨 (LixCy) 钴酸锂 (LiCoO2) 六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯溶液(无水) (2)工作原理 (3)放电时的电池反应 LixCy+Li1-xCoO2===LiCoO2+Cy。 写出电池放电时的电极反应式。 负极：LixCy-xe-===xLi++Cy； 正极：Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2。 (4)简述放电和充电过程中Li+运动情况。 答案　放电时，锂离子由石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中；充电时，锂离子从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。 2.复杂电池反应中电极反应式的书写 1.(2024·舟山高二上期末)锂离子电池具有质量小、体积小、储存和输出能量大等特点，是各种便携式电子设备的常用电池。一种可充电钴酸锂电池的工作原理如图所示。下列叙述不正确的是(　　) A.该电池放电过程中Li+经过隔膜向B电极移动 B.放电过程中A电极反应：LixCy-xe-===xLi++Cy C.该电池负极为石墨，正极为钴酸锂，组装后即可放电使用 D.拆解废电池前先进行放电处理可保证安全且利于回收锂 答案　C 2.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池放电时的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O===3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。请回答下列问题： (1)高铁电池的负极材料是　　　　　，放电时负极反应式为　　　　。  (2)放电时，正极发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应；正极反应式为　　　　　　　。放电时，　　　　(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。  答案　(1)Zn　Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2 (2)还原　Fe+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH-　正 课时对点练 [分值：100分] [1~7题，每小题6分] 题组一　化学电源概述 1.下列电池不属于化学电源的是(　　) A.碱性干电池 B.铅酸蓄电池 C.燃料电池 D.太阳能电池 答案　D 解析　常见的化学电源：碱性干电池、蓄电池、燃料电池，可以将化学能转化为电能，而太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，不是化学电源。 2.下列说法不正确的是(　　) A.原电池中发生的可逆反应达到平衡时，该电池仍有电流产生 B.铅酸蓄电池的缺点是比能量低、笨重 C.普通锌锰电池与碱性锌锰电池的比能量不同 D.化学电源是根据原电池原理设计和生产的 答案　A 解析　原电池中发生的可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不变，不再有电流产生，A错误；铅酸蓄电池的缺点是比能量(单位质量所蓄电能)低，十分笨重，对环境腐蚀性强，循环使用寿命短，B正确；碱性锌锰电池中负极反应更充分，比能量比普通锌锰电池高，C正确。 题组二　一次电池 3.锌锰电池是生活中常用的电池，普通锌锰电池和碱性锌锰电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是(　　) A.锌锰电池属于一次电池，用完不可随意丢弃 B.普通锌锰电池和碱性锌锰电池放电过程中锌均发生氧化反应 C.放电时，普通锌锰电池的石墨电极上反应为2N+2e-===N2↑+4H2↑ D.放电时，碱性锌锰电池正极反应式为MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH- 答案　C 解析　锌锰电池属于一次电池，含有重金属离子，用完不可随意丢弃，A正确；普通锌锰电池和碱性锌锰电池中锌均为负极，放电过程中锌均发生氧化反应，B正确；放电时，普通锌锰电池的石墨电极上MnO2得电子，被还原，C错误；放电时，碱性锌锰电池正极反应式为MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-，D正确。 4.微型银锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电池总反应为Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2。下列说法正确的是(　　) A.电池工作过程中，负极发生还原反应 B.电池工作过程中，电解液中OH-向正极移动 C.负极电极反应为Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2 D.正极电极反应为Ag2O+2H++2e-===2Ag+H2O 答案　C 解析　电池工作过程中，Zn失电子作负极，发生氧化反应，电极反应为Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2，A错误、C正确；电池工作过程中，电解液中的OH-向负极移动，B错误；正极Ag2O得电子，发生还原反应，电极反应为Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-，D错误。 5.鱼雷采用Al⁃Ag2O动力电池，以溶有氢氧化钾的流动海水为电解质溶液，电池反应为2Al+3Ag2O+2KOH+3H2O===6Ag+2K[Al(OH)4]，下列说法错误的是(　　) A.Ag2O为电池的正极 B.电子由Ag2O极经外电路流向Al极 C.Al在电池反应中被氧化 D.溶液中的OH-向Al极迁移 答案　B 解析　该原电池中，Al元素化合价由0价升高为+3价，发生氧化反应，所以Al为负极，Ag2O为正极，A、C正确；放电时，电子从负极沿导线流向正极即电子由Al极通过外电路流向Ag2O极，B错误；放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，即溶液中的OH-向Al极迁移，D正确。 题组三　二次电池 6.铅酸蓄电池是常见的二次电池，已知充电时电池总反应为2PbSO4+2H2O===PbO2+Pb+2H2SO4，其内部简易结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A.a是电源正极，b是电源负极 B.K连接M时，两个电极都有PbSO4生成 C.放电时，每转移0.5 mol e-，消耗0.5 mol H2SO4 D.放电时，PbO2电极的电极反应式为PbO2+4H++2e-===Pb2++2H2O 答案　C 解析　a连接Pb电极，发生PbSO4Pb的还原反应(阴极)，a是电源负极，A错误；K连接M时，该装置为充电过程，两个电极上分别生成Pb和PbO2，B错误；由放电总反应PbO2+Pb+2H2SO4===2PbSO4+2H2O可知，每消耗2 mol H2SO4，转移2 mol e-，C正确；放电时，PbO2的电极反应式为PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O，D错误。 7.(2025·杭州高二期中)铅酸蓄电池、镍镉碱性充电电池都是重要的二次电池。已知：铅酸蓄电池总的化学方程式为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O；镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-，负极反应式为Cd+2OH--2e-===Cd(OH)2。下列说法不正确的是(　　) A.放电时，PbSO4在两个电极上生成 B.若用铅酸蓄电池为镍镉碱性充电电池充电，则PbO2电极与Cd电极相连接且两者电极区的pH均增大 C.镍镉碱性充电电池在充电时的反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2===Cd+2NiO(OH)+2H2O D.放电一段时间后铅酸蓄电池其内阻明显增大，镍镉碱性充电电池内阻几乎不变 答案　B 解析　放电时，负极上铅失电子与硫酸根离子作用生成PbSO4，正极上氧化铅得电子与硫酸根离子作用生成PbSO4，故在两个电极上均生成PbSO4，A正确；若用铅酸蓄电池为镍镉碱性充电电池充电，则PbO2为正极，应与对应的阳极Ni(OH)2电极相连接，且PbO2电极区pH增大，Ni(OH)2电极区pH减小，B不正确；镍镉碱性充电电池放电时总反应为Cd+2NiO(OH)+2H2O===Cd(OH)2+2Ni(OH)2，故镍镉碱性充电电池在充电时的反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2===Cd+2NiO(OH)+2H2O，C正确；放电一段时间后铅酸蓄电池中硫酸消耗，导电能力减弱，其内阻明显增大，镍镉碱性充电电池内阻几乎不变，D正确。 [8~12题，每小题8分] 8.我国报道了一种新型Li⁃NO2电池，为NO2的治理和利用提供了新的研究思路，其工作原理如图所示，电池放电时的总反应为2Li+NO2===Li2O+NO。下列有关该电池工作时的说法不正确的是(　　) A.外电路电流的方向：b极→电流表→a极 B.b极的电极反应：NO2+2e-+2Li+===Li2O+NO C.电解液中Li+向b极附近迁移 D.当外电路通过1 mol e-时，b极质量增加7 g 答案　D 解析　根据电池放电时的总反应2Li+NO2===Li2O+NO可知，Li失电子发生氧化反应，a极为负极，b极为正极，电流方向：b极(正极)→电流表→a极(负极)，A正确；b极为正极，正极反应式为NO2+2e-+2Li+===Li2O+NO，由2e-~Li2O可知，外电路中通过1 mol e-时，b极生成0.5 mol Li2O，质量增加0.5 mol×30 g·mol-1=15 g，B正确、D错误；原电池工作时，阳离子移向正极，即电解液中Li+向b极附近迁移，C正确。 9.(2024·宁波高二上期末)一种钠离子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为Na1-xFePO4+NaxC===NaFePO4+C。下列说法正确的是(　　) A.放电时，X电极为负极 B.放电时，Na+向Y极迁移 C.充电时，X极电极反应式为Na1-xFePO4+xNa++xe-===NaFePO4 D.充电时，每转移1 mol e-，Y极质量增加23 g 答案　D 解析　放电时电池反应为Na1-xFePO4+NaxC===NaFePO4+C，则NaxC失电子，Y电极为负极，Na1-xFePO4得电子，X电极为正极，A不正确；放电时，阳离子向正极移动，则Na+向X极迁移，B不正确；充电时，X电极为阳极，电极反应式为NaFePO4-xe-===Na1-xFePO4+xNa+，C不正确；充电时，Y极发生反应：xNa++C+xe-===NaxC，则每转移1 mol e-，有1 mol Na+附着在Y极表面，Y极质量增加23 g，D正确。 10.(2024·杭州期末)CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法正确的是(　　) A.电池总反应为Li2CO3===Li2O+CO2↑ B.电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶1 C.电极b为正极，发生的电极反应为2-4e-===O2↑+2CO2↑ D.若电极a上通入的为18O2，电池工作时，电池质量会增加 答案　A 解析　由图可知，a极为正极，电极反应式为O2+4e-===2O2-，b极为负极，电极反应式为2-4e-===O2↑+2CO2↑，据此作答。a极生成氧离子，b极碳酸根离子放电，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O，故总反应为Li2CO3===Li2O+CO2↑，故A正确；当电路中转移4 mol电子时，a极消耗1 mol氧气，b极生成2 mol二氧化碳，电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶2，故B错误；根据电池的总反应：Li2CO3===Li2O+CO2↑，电池工作时，电池质量会减少，故D错误。 11.被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片(在其一边镀锌，在其另一边镀二氧化锰)作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解质溶液。总反应为Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnO(OH)，下列说法不正确的是(　　) A.当该电池消耗2 mol MnO2时，与铅酸蓄电池消耗0.5 mol Pb产生的电量相等 B.该电池二氧化锰为正极，发生还原反应 C.当0.1 mol Zn完全溶解时，电池外电路转移的电子数约为1.204×1023 D.电池正极反应式为MnO2+e-+H2O===MnO(OH)+OH- 答案　A 解析　当该电池消耗2 mol MnO2时，转移2 mol电子，铅酸蓄电池负极的电极反应式为Pb-2e-+S===PbSO4，产生相等电量时，可知消耗1 mol Pb，A错误；反应中Mn元素化合价降低，发生还原反应，作电池的正极，B正确；Zn元素化合价由0价升高为+2价，则当0.1 mol Zn完全溶解时，电池外电路转移0.2 mol电子，电子数约为1.204×1023，C正确；正极上MnO2得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+H2O===MnO(OH)+OH-，D正确。 12.Hg⁃Hg2SO4标准电极在生活中常用于测定其他电极的电势，测知Hg⁃Hg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势。以下说法正确的是(　　) A.K2SO4溶液可用CCl4代替 B.Hg⁃Hg2SO4电极反应为Hg2SO4-2e-===2Hg+S C.微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用 D.若把Cu⁃CuSO4体系换作Zn⁃ZnSO4体系，电压表的示数变大 答案　D 解析　 13.(10分)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2中，生成LiMnO2。回答下列问题： (1)外电路的电流方向是由　　　　(填字母，下同)极流向　　　　极。  (2)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？　　　　(填“是”或“否”)，原因是　　　　 　　　　。  (3)电池b极反应式为　　　　。  答案　(1)b　a　(2)否　电极Li是活泼金属，能与水反应　(3)MnO2+e-+Li+===LiMnO2 解析　(1)原电池中电流方向是由正极b流向负极a。(2)由于负极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。 14.(8分)我国科学家发明了一种Zn⁃PbO2电池，可广泛应用于汽车启动、照明和电力系统等领域。电解质分别为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如图所示： (1)电池中，Zn为　　　　极，B区域的电解质为　　　　(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。   (2)电池总反应的离子方程式为　　　 　　　　。  (3)阳离子交换膜为图中的　　　　(填“a”或“b”)。   答案　(1)负　K2SO4 (2)PbO2+S+Zn+2H2O===PbSO4+[Zn(OH)4]2- (3)a 解析　(1)根据Zn失去电子生成[Zn(OH)4]2-，可知Zn为负极，则A区域电解质是KOH，正极上PbO2放电转化为PbSO4，C区域电解质是H2SO4，故B区域电解质是K2SO4。(2)负极的电极反应式为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-，正极的电极反应式为PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O，则电池总反应为PbO2+S+Zn+2H2O===PbSO4+[Zn(OH)4]2-。(3)A区域电解质是KOH，OH-参与电极反应生成[Zn(OH)4]2-，负电荷减少，为了维持溶液呈电中性，K+通过离子交换膜a进入B区域，因此a为阳离子交换膜。 学科网（北京）股份有限公司 $