第1章 第2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（鲁科版 鲁琼专版）

本讲义聚焦高中化学常见化学电源中的一次电池和二次电池，系统梳理化学电源分类，先阐述一次电池（酸性/碱性锌锰干电池、银锌电池）的构成、反应原理及电极反应式书写，再过渡到二次电池（铅蓄电池、锂离子电池）的充放电原理，搭建从基础分类到具体应用的学习支架。 该资料通过表格对比不同电池特点（如酸性与碱性锌锰干电池的电极材料、电解质差异）培养科学思维，结合思考题和例题引导学生分析电极反应提升科学探究与实践能力，融入废弃电池回收内容渗透科学态度与责任。课中辅助教师清晰授课，课后练习题帮助学生巩固电极反应式书写等核心知识，查漏补缺。

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.了解化学电源的分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.化学电源及其分类 (1)概念：化学电源是将化学能转化为电能的实用装置。 (2)化学电源的分类 化学电源 一次电池 可充电电池(二次电池) 燃料电池 特点 只能放电，不能充电 可反复充电和放电，充电时是一个电解池；放电时是一个原电池 能量利用率高，可连续使用，污染轻 化学电源也可按其电解质性质分为中性电池、酸性电池、碱性电池。 (3)化学电源的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。 2.一次电池 电解质溶液制成胶状，不流动的一次电池，也叫干电池。常见的一次电池主要有酸性锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池等。 (1)两种锌锰干电池比较 酸性锌锰干电池 碱性锌锰干电池 示意图 电极 负极材料：锌，正极材料：石墨棒 负极反应物：锌粉，正极反应物：二氧化锰 电解质 氯化铵和氯化锌 氢氧化钾 优、缺点 制作简单、价格低廉，但新电池较易发生自放电而导致存放时间较短、放电后电压下降较快等 单位质量输出的电能多且储存时间长，适用于大电流和连续放电 (2)电池反应及电极反应式 ①酸性锌锰干电池 电池反应：Zn+2N+2MnO2===Mn2O3+2NH3+Zn2++H2O； 负极：Zn-2e-===Zn2+ 正极：2MnO2+2N+2e-===Mn2O3+2NH3+H2O。 ②碱性锌锰干电池 电池反应：Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH； 负极：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O； 正极：2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-。 (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)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使碱性锌锰干电池单位质量输出的电能多、可储存时间长(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)× 1.纽扣式银锌电池 总反应式：Zn+Ag2O===ZnO+2Ag，根据示意图解答： (1)负极反应物为　　　　， 电极反应：　　　　。  (2)正极反应物为　　　　，电极反应：　　　　。  (3)电解质溶液是　　　　　　　　。  答案　(1)锌　Zn+2OH- - 2e- ===ZnO+H2O (2)Ag2O　Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-　(3)KOH溶液 2.热激活电池(又称热电池)可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl⁃KCl混合物一旦受热熔融，电池瞬间即可输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb。 根据示意图解答： (1)负极反应物为　　　　，发生　　　　  反应，电极反应式为　　　　。  (2)正极反应物为　　　　，发生　　　　反应，电极反应式为　　　　 　　　　。  (3)电池工作时Li+向　　　　　　　　移动。  (4)常温时，电池不能释放电能的原因是　　　 　　　　。  答案　(1)Ca　氧化　Ca-2e-===Ca2+　(2)PbSO4 还原　PbSO4+2e-===Pb+S　(3)正极(硫酸铅电极)　(4)常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流 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)放电反应原理 ①负极反应式：Pb+S-2e-===PbSO4 ；  ②正极反应式：PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O ；  ③放电过程中，负极的质量增大，稀H2SO4的浓度减小。 (3)充电反应原理：充电过程与其放电过程相反。 (4)铅蓄电池的优缺点 ①优点：性能优良、造价低、可多次充放电。 ②缺点：单位质量电池释放的电能少。 (1)手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池(　　) (2)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加(　　) (3)铅蓄电池中的PbO2为负极(　　) (4)铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 1.铅蓄电池是一种常见的电池，下列说法不正确的是(　　) A.铅蓄电池是二次电池，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。 2.一种可充电锂离子电池——钴酸锂⁃石墨锂电池，其电池反应为LixCy+Li1-xCoO2===LiCoO2+Cy。 (1)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。 (2)简述放电和充电过程中Li+运动情况。 答案　放电时，锂离子从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。 (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 3.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是(　　) A.甲中H+移向锌电极 B.乙中电池工作时，电流由Ag2O电极经过隔板流向锌电极 C.丙中锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D.丁使用一段时间后电解质溶液的酸性减弱 答案　AB 解析　由图可知，甲为锌铜原电池，锌为原电池的负极，铜为原电池的正极，溶液中氢离子移向正极铜，故A错误；由图可知，乙为纽扣式银锌原电池，电池工作时，电流从Ag2O电极经过外电路流向Zn电极，故B错误；由图可知，丙为普通锌锰干电池，锌筒作负极，放电时，锌发生氧化反应被消耗，所以锌筒会变薄，故C正确；由图可知，丁为铅蓄电池，放电时电池的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O，反应中硫酸被消耗，电解质溶液的酸性减弱，故D正确。 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.铅蓄电池 C.燃料电池 D.太阳能电池 答案　D 2.比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。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.铅蓄电池的缺点是比能量低、笨重 C.酸性锌锰电池与碱性锌锰电池的比能量不同 D.燃料电池能量转化率高，活性物质由外界加入，可实现连续不间断供电 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；碱性锌锰电池中负极反应更充分，比酸性锌锰电池比能量高，C正确。 题组二　一次电池 3.日常所用普通锌锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为Zn-2e-+2N===Zn(NH3+2H+，2MnO2+2H++2e-===2MnOOH。下列有关普通锌锰干电池的叙述正确的是(　　) A.电池中锌筒为正极，石墨棒为负极 B.电池可实现电能向化学能的转化 C.电池长时间连续工作时，糊状物可能流出，腐蚀用电器 D.电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒 答案　C 解析　电池中锌筒作负极，石墨棒作正极，A错误；该电池是一次电池，不能实现电能向化学能的转化，B错误；电池工作时，电流由正极石墨棒经外电路流向负极锌筒，D错误。 4.(2024·泰安高二质量检测)科研人员最近发明了一种Al⁃PbO2电池，通过X和Y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域，电解质分别为KOH、K2SO4、H2SO4中的一种，结构示意图如图(已知a>b)。该电池放电时，下列说法错误的是(　　) A.K+通过X移向M区 B.R区电解质溶液浓度逐渐增大 C.N区电极反应为PbO2+2e-+4H++S===PbSO4+2H2O D.每消耗1.8 g Al，N区电解质溶液减少16 g 答案　A 解析　由题图可知，Al失电子，被氧化生成，则Al为负极，M区电解质为KOH，电极反应式为Al-3e-+4OH-===；PbO2作正极，N区电解质为H2SO4，电极反应式为PbO2+2e-+4H++S===PbSO4+2H2O，R区电解质为K2SO4。M区OH-被消耗，由电荷守恒可知，K+通过X移向R区；N区氢离子消耗量为硫酸根离子的4倍，硫酸根离子通过Y进入R区，R区硫酸钾浓度增大，A错误、B正确；每消耗1.8 g Al，转移电子的物质的量为×3=0.2 mol，N区消耗0.4 mol H+和0.1 mol S，同时有0.1 mol S移向R区，则相当于减少0.2 mol H2SO4，同时生成0.2 mol H2O，则N区实际减少质量为0.2 mol×98 g·mol-1-0.2 mol×18 g·mol-1=16 g，D正确。 5.(2024·济南高二检测)高铁电池是一种新型高能高容量电池，某高铁电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.M极电势高于N极电势 B.电池工作时，电子移动方向为M→A→N→M C.N极的电极反应为Fe+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH- D.电池工作一段时间后，正极区H+的浓度增大 答案　C 解析　由题图可知，Fe失电子结合氢氧根离子生成氢氧化亚铁，所以M极为负极，N极为正极，在N极上，Fe得电子与水反应生成氢氧化铁。M极为负极，N极为正极，M极电势低于N极电势，A错误；原电池中，电子由负极经过外电路流向正极，不经过电解质溶液，电子移动方向为M→A→N，B错误；N极为正极，电极反应为Fe+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH-，生成氢氧根离子，正极区H+的浓度减小，C正确，D错误。 题组三　二次电池 6.(2025·陕西检测)下列关于铅蓄电池的说法正确的是(　　) A.放电时，正极发生的反应是Pb+S-2e-===PbSO4 B.放电时，该电池的负极材料是铅板 C.充电时，电池中硫酸的浓度不断减小 D.放电时，负极质量减轻 答案　B 解析　铅蓄电池放电时铅作负极，二氧化铅作正极，故B正确；充电时，电池总反应为2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4，由反应可知硫酸浓度不断增大，故C错误；放电时，负极发生的反应是Pb+S-2e-===PbSO4，由反应可知负极质量增加，故A、D错误。 7.(2024·济南高二检测)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D⁃Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D⁃Zn⁃NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn+2NiOOH+H2OZnO+2Ni(OH)2。 下列说法错误的是(　　) A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B.充电时阳极反应为Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O C.放电时负极反应为Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区 答案　D 解析　电池反应为Zn+2NiOOH+H2OZnO+2Ni(OH)2，Zn发生失电子的氧化反应，则3D ⁃Zn为负极，负极反应式为Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O，NiOOH为正极，正极反应式为NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-，据此分析作答。三维多孔海绵状Zn为多孔结构，具有较高的表面积，可以高效沉积，则所沉积的ZnO分散度高，A正确；放电时3D ⁃Zn为负极，NiOOH为正极，阴离子移向负极，即OH-通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。 [8~11题，每小题8分，有一个或两个选项符合题目要求] 8.锂⁃氟化碳电池的稳定性很高。电解质溶液为LiClO4的乙二醇二甲醚(CH3OCH2CH2OCH3)溶液，总反应为xLi+CFx===xLiF+C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.外电路电子由b流向a B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替 D.正极的电极反应式为CFx+xe-+xLi+===xLiF+C 答案　D 解析　该电池负极为Li，外电路电子由负极流向正极，即由a流向b，A错误；Li+通过离子交换膜在正极上形成LiF，即离子交换膜为阳离子交换膜，B错误；Li能与乙醇反应，C错误。 9.(2024·泰安期中统考)如图是“海水—河水”浓差电池装置示意图(不考虑溶解氧的影响)，其中a、b均为Ag/AgCl复合电极，b的电极反应式为AgCl+e-===Ag+Cl-。下列说法正确的是(　　) A.a的电极反应式为Ag-e-+Cl-===AgCl B.内电路中，Na+由b极区向a极区迁移 C.工作一段时间后，两极区NaCl溶液的浓度差增大 D.电路中转移1 mol e-时，理论上a极区模拟海水的质量减少58.5 g 答案　AD 解析　分析装置图，提炼信息： 10.某种钠离子的二次电池，其放电工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.放电时，石墨上的电势比MnPO4上的高 B.充电时，石墨接直流电源的正极 C.充电时，石墨电极反应式为Na++e-===Na D.放电时，正极反应为NaMnPO4+e-===MnPO4+Na+ 答案　C 解析　放电时，石墨为负极，MnPO4为正极，正极电势高于负极电势，故A错误；二次电池充电时，电池正极接电源的正极，电池负极接电源的负极，故B错误；放电时正极反应式为MnPO4+Na++e-===NaMnPO4，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+2MnOOH，下列说法不正确的是(　　) A.当该电池消耗2 mol MnO2时，与铅蓄电池消耗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6.02×1023 D.电池正极反应式为MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH- 答案　AC 解析　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错误；正极上MnO2得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-，D正确。 12.(8分)某锌锰干电池中，有7种物质：NH3、NH4Cl、MnO2、Mn2O3、Zn、ZnCl2和H2O，他们分别是锌锰干电池中发生氧化还原反应的反应物和生成物。回答下列问题： (1)该电池中的电解质溶液是　　　　　溶液。  (2)正极材料是石墨，负极材料是　　　　。  (3)请将正极反应式补充完整：　　　+ 2N+　　　=== Mn2O3+2NH3+H2O。  (4)放电时N向　　　极移动。  答案　(1)NH4Cl　(2)锌(或Zn)　(3)2MnO2　2e-　(4)正 解析　(1)所提供的7种物质中，NH4Cl和ZnCl2可溶于水，但ZnCl2是锌放电的产物，因此作为电解质溶液的只能是NH4Cl溶液。(3)正极发生还原反应，MnO2被还原为Mn2O3。但根据题目所给信息，铵根离子也应该在该极参与反应，生成NH3，正极电极反应为2MnO2+2N+2e-===Mn2O3+2NH3+H2O。(4)电池放电时，内电路中阳离子(N)移向正极，阴离子移向负极。 13.(8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　(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.(10分)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。高铁电池的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。请回答下列问题： (1)高铁电池的负极材料是　　　　　　，放电时负极的电极反应式为　　　　　　　　。  (2)放电时，正极发生　　　(填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为　　　　 　　　　。  放电时，　　　　(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。  答案　(1)Zn　3Zn+6OH--6e-===3Zn(OH)2 (2)还原　2Fe+6e-+8H2O===2Fe(OH)3+10OH-　正 解析　放电时，电池的负极上发生氧化反应，负极的电极反应式为3Zn+6OH--6e-===3Zn(OH)2，正极上发生还原反应，正极的电极反应式为2Fe+6e-+8H2O===2Fe(OH)3+10OH-，正极附近生成了OH-，溶液的碱性增强。 学科网（北京）股份有限公司 $