专题1 第二单元 第二课时 化学电源（学习讲义）-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修1 化学反应原理学生用书word（苏教版）

本讲义聚焦化学电源核心知识点，系统梳理化学电源分类（一次电池、二次电池、燃料电池），通过锌锰干电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池等案例，结合电极反应式书写方法（守恒分析法、反应式相减法）构建知识支架，形成从概述到具体应用的学习脉络。 该资料以探究活动（如比较普通与碱性锌锰电池构造及原理）培养科学思维，结合制作燃料电池的实践要求提升科学探究与实践能力，强调电池回收渗透科学态度与责任。课中辅助教师案例教学，课后通过对点训练帮助学生巩固电极反应书写等重点，有效查漏补缺。

第二课时　化学电源 1.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。 2.充分利用铅蓄电池、氢氧燃料电池等案例素材，提高对原电池工作原理的认识。 3.学会制作简单的燃料电池。 知识点一　化学电源概述　一次电池 1.化学电源的分类 化学电源按其反应原理常分为如下三类： （1）一次电池：一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用。使用最广泛的一次电池是　　　　　。 （2）二次电池：又称　　　　　　或　　　　，放电后可以再　　　　　使活性物质获得再生，因此二次电池可以多次　　　　使用。 （3）燃料电池：是利用　　　　和　　　　　之间发生的氧化还原反应，将　　　　　直接转化为　　　　的化学电池。另外，化学电源按其电解质性质可分为中性电池、酸性电池、碱性电池。 2.化学电池的回收利用 使用后的废旧电池中含有大量的　　　　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。废旧电池要进行回收利用。 3.化学电源的发展方向 不断研制小型化、高比能量、工作寿命长、不需要特殊维护的二次电池。 普通锌锰干电池和碱性锌锰电池的构造如图所示： 普通锌锰干电池 碱性锌锰电池 【交流讨论】 1.普通锌锰干电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2NZn（NH3＋2MnOOH。 负极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 正极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 电解质为　　　。 2.碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O2MnOOH＋Zn（OH）2。 负极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 正极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 电解质为　　　。 3.与碱性锌锰电池相比，普通锌锰干电池的缺点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 4.纽扣式银锌电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点，如图所示，总反应式：Zn＋Ag2OZnO＋2Ag。 （1）负极反应物：　　　　；正极反应物：　　　　；电解质溶液：　　　　。 （2）负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 正极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 归纳总结 化学电源负极电极反应式的书写 1.守恒分析法 第一步：电子守恒——写出还原剂、氧化产物，依据化合价升高总数确定失去的电子数。写出：还原剂－ne－氧化产物。 H2H2O，CO、CxHy、CxHyOzCO2（酸性）或C（碱性）、NxHyN2。 第二步：电荷守恒——依据离子和电子的电荷数确定添加OH－（碱性）或H＋（酸性）或O2－或C（熔融氧化物或碳酸盐）等离子，使电荷平衡。通常酸性电池中的负极反应在右边加H＋，碱性电池中的负极反应在左边加OH－或O2－或C。 第三步：原子守恒——添加H2O或CO2等物质，配平各元素的原子个数。 例如，“丙烷—空气”碱性燃料电池的负极反应： C3H8－20e－3C（第一步，平电子）⇒C3H8－20e－＋26OH－3C（第二步，平电荷）⇒C3H8－20e－＋26OH－3C＋17H2O（第三步，平原子）。 2.反应式相减法 1.锌锰干电池是生活中常用的电池，酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是（　　） A．锌锰干电池属于一次电池，用完不可随意丢弃 B．酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池放电过程中锌均发生氧化反应 C．放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极上发生的反应为2N＋2e－N2↑＋4H2↑ D．放电时，碱性锌锰干电池正极的电极反应式为2MnO2＋2H2O＋2e－2MnOOH＋2OH－ 2.（人教版习题改编）贮备电池具有下列特点：日常将电池的一种组成部分（如电解质溶液）与其他部分隔离备用；使用时电池可迅速被激活并提供足量电能。贮备电池主要用于应急救援和武器系统等。Mg－AgCl电池是一种能被海水激活的一次性储备电池。下列说法中错误的是（　　） A．正极反应为：AgCl＋e－Cl－＋Ag B．负极会发生副反应：Mg＋2H2OMg（OH）2＋H2↑ C．若将镁换成锌，该装置将不能构成海水原电池 D．电池放电时，Cl－由正极向负极迁移 知识点二　二次电池 常见的二次电池有铅蓄电池，新型二次电池有镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等。 1.铅蓄电池 （1）铅蓄电池的构造 负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 （2）工作原理 ①放电时： 负极：Pb＋S－2e－PbSO4 正极：PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O 电池反应：Pb＋PbO2＋4H＋＋2S2PbSO4＋2H2O ②铅蓄电池的充电反应是上述反应的逆过程： 阴极：PbSO4＋2e－Pb＋S 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋＋S 总反应：2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋4H＋＋2S 铅蓄电池的充、放电原理可以用下列化学方程式表示：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。 【教材挖掘】 　教材叙述了铅蓄电池的工作原理。铅蓄电池放电时，电解质溶液的pH是如何变化的？ 　（3）铅蓄电池的优缺点 a．优点：可多次重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中应用广泛。 b．缺点：比能量低、笨重、废弃电池会污染环境。 2.锂离子电池 （1）常见锂离子电池的构造 负极材料为嵌锂石墨，正极材料为LiCoO2（钴酸锂），电解质溶液为LiPF6（六氟磷酸锂）的碳酸酯溶液（无水）。 （2）放电时工作原理 负极：LixC6－xe－xLi＋＋6C 正极：Li（1－x）CoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2 电池反应：LixC6＋Li（1－x）CoO2LiCoO2＋6C 关于铅蓄电池： 1.放电时，正极区溶液的pH　　　　；正极的质量　　　　。 2.放电时，若电路中转移0.5NA电子，消耗的铅的物质的量为　　　　。 3.铅蓄电池放电时，两极发生什么反应？充电时两极发生什么反应？据此，在充电时，应怎样连接电源的两极？ 1.汽车的启动电源常用铅蓄电池，其结构如图所示。下列说法正确的是（　　） A．电池工作时，电子由PbO2板通过外电路流向Pb板 B．放电时，正极附近pH减小 C．充电时，PbO2电极接外电源负极 D．每当有2 mol电子通过电路时，负极材料增重96 g 2.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而被重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为Li＋MnO2LiMnO2，下列说法正确的是（　　） A．Li是正极，电极反应式为Li－e－Li＋ B．Li是负极，电极反应式为Li－e－Li＋ C．MnO2是负极，电极反应式为MnO2＋e－Mn D．Li是负极，电极反应式为Li－2e－Li2＋ 题后点拨 二次电池分析的方法 知识点三　燃料电池 1.燃料电池的概念 利用燃料和氧化剂之间发生的　　　　　　　　，将　　　　　直接转化为　　　　的化学电池。 2.氢氧燃料电池 （1）基本构造 （2）工作原理 氢氧燃料电池用多孔金属作电极，不断充入的氢气和氧气分别在两极发生　　　　反应和　　　　反应。其反应表示如下： 酸性电解质（H2SO4） 碱性电解质（KOH） 负极 2H2－4e－4H＋ 　　　　　　　　　　　　 正极 O2＋4e－＋4H＋2H2O 　　　　　　　　　　　　 总反应 　　　　　　　　　　　　 3.燃料电池的优点 （1）工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出，能连续不断地提供电能。 （2）能量转换率高，有利于节约能源。 （3）排放的废弃物少，运行噪音小，绿色环保。 下面是三种燃料电池装置，结合原电池原理对其反应原理进行探究： 　 （1）写出装置①中酸性甲醇燃料电池的正、负极电极反应式。 （2）写出装置②中熔融碳酸盐燃料电池的正、负极电极反应式。 （3）写出装置③中碱性甲烷燃料电池的正、负极电极反应式。 1.氢氧燃料电池构造如图所示，其电池反应的方程式：2H2＋O22H2O，下列说法正确的是（　　） A．燃料电池是一种将燃料（H2）的化学能转化为热能，然后将热能转化为电能的装置 B．电池工作时电子由电极A经导线流向电极B，再经电解质流回电极A，形成闭合回路 C．H2在电极A上获得电子发生还原反应 D．电解质若为KOH溶液，正极的反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－ 2.一种用于驱动检验管道焊缝设备爬行器的甲醇燃料电池的工作原理如图所示，下列有关该电池的说法正确的是（　　） A．该电池工作时，标准状况下每消耗22.4 L CH3OH，转移6 mol电子 B．电子由电极A经负载流向电极B，再经过NaOH溶液返回电极A，形成闭合回路 C．电极B上发生的电极反应为4OH－－4e－O2↑＋2H2O D．电池工作时，OH－向电极A移动，溶液的pH减小 题后点拨 燃料电池的分析思路模型 1.下面是几种常见的化学电源的示意图，下列有关说法不正确的是（　　） A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C．铅蓄电池工作过程中，每转移2 mol电子，负极质量减小207 g D．氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源 2.由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，铝和二氧化锰—石墨为两极，其电池反应为Al＋3MnO2＋3H2O3MnOOH＋Al（OH）3。下列有关该电池放电时的说法错误的是（　　） A．二氧化锰—石墨为电池正极 B．负极反应式为Al－3e－＋3NH3•H2OAl（OH）3＋3N C．OH－不断由负极向正极移动 D．每生成1 mol MnOOH转移1 mol电子 3.锌—空气电池（原理如图）适宜用作城市电动车的动力电源，该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时，下列说法错误的是（　　） A．多孔板的目的是增大与空气的接触面积 B．该电池的负极反应式为Zn－2e－＋H2OZnO＋2H＋ C．该电池放电时K＋向石墨电极移动 D．外电路中电子由Zn电极流向石墨电极 4.Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl24LiCl＋S＋SO2↑。 请回答下列问题： （1）电池的负极材料为　　　　，发生的电极反应为　　　　　　　　　。 （2）电池正极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 完成课后作业　专题1　第二单元　第二课时 8 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二课时　化学电源 知识点一 1.（1）干电池　（2）充电电池　蓄电池　充电　重复 （3）燃料　氧化剂　化学能　电能　2.重金属 探究活动 交流讨论 1.提示：Zn－2e－＋2NH3Zn（NH3　 2MnO2＋2N＋2e－2MnOOH＋2NH3　NH4Cl 2.提示：Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2 MnO2＋H2O＋e－MnOOH＋OH－　KOH 3.提示：普通锌锰干电池中的NH4Cl糊呈酸性，能腐蚀负极材料Zn，故该干电池不能长时间储存。 4.提示：（1）锌粉　Ag2O　KOH溶液 （2）Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O　 Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－ 对点训练 1.C　锌锰干电池含有重金属离子，用完不可随意丢弃，A正确；酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池都是锌作负极，放电过程中锌均发生氧化反应，B正确；放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极上发生的反应为2N＋2MnO2＋2e－2NH3＋H2O＋Mn2O3，C错误；放电时，碱性锌锰干电池正极的电极反应式为2MnO2＋2H2O＋2e－2MnOOH＋2OH－，D正确。 2.C　电池放电时，正极发生还原反应，AgCl是难溶物，电极反应式为AgCl＋e－Cl－＋Ag，A正确；镁是活泼金属，镁能与水反应，所以负极会发生副反应Mg＋2H2OMg（OH）2＋H2↑，B正确；锌为活泼金属，若将镁换成锌，也可构成海水原电池，C错误；放电时阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以Cl－由正极向负极迁移，D正确。 知识点二 教材挖掘 提示：铅蓄电池工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，放电时反应消耗H＋，故电解质溶液的c（H＋）减小，pH升高。 探究活动 1.提示：升高　增加 2.提示：0.25 mol 3.提示：放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应；铅蓄电池在充电时，阴极接电源负极，阳极接电源正极。 对点训练 1.D　铅蓄电池的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。电池工作放电时，Pb作负极失电子，电子通过外电路流向正极PbO2板，A错误；放电时正极的电极反应为PbO2＋S ＋4H＋＋2e－PbSO4＋2H2O，消耗H＋，正极附近pH增大，B错误；充电时，PbO2连接外接电源的正极作阳极发生氧化反应，C错误；每当有2 mol电子通过电路时，负极材料铅转化为硫酸铅，增重96 g（为S的质量），D正确。 2.B　根据锂电池的总反应式：Li＋MnO2LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应式为Li－e－Li＋，A、D错误，B正确；MnO2是正极，电极反应式为MnO2＋e－Mn，C错误。 知识点三 1.氧化还原反应　化学能　电能　2.（2）氧化　还原　2H2－4e－＋4OH－4H2O　O2＋4e－＋2H2O4OH－　2H2＋O22H2O 探究活动 （1）提示：负极：CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋； 正极：O2＋4e－＋4H＋2H2O。 （2）提示：负极：H2－2e－＋CCO2＋H2O； 正极：O2＋4e－＋2CO22C。 （3）提示：负极：CH4－8e－＋10OH－C＋7H2O；正极：2H2O＋O2＋4e－4OH－。 对点训练 1.D　氢氧燃料电池中H2没有发生燃烧反应，不是将燃料燃烧时释放出的热能直接转化为电能，A错误；电池中燃料氢气充入一极为负极即A为负极，B电极为正极，则工作时电子由电极A经导线流向电极B，电子不能在电解质溶液中传递，B错误；该电池工作时，H2在负极A上失去电子发生氧化反应，C错误；电解质若为KOH溶液，正极为氧气得到电子发生还原反应即反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－，D正确。 2.D　标准状况下甲醇不是气态，不能使用气体摩尔体积计算物质的量，无法计算每消耗22.4 L CH3OH转移电子的物质的量，A错误；电子不能经过氢氧化钠溶液，B错误；电极B是正极，氧气在电极B上得电子发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－，C错误；阴离子向负极移动，且反应消耗氢氧根离子，因此电池工作时，OH－向电极A移动，溶液的pH减小，D正确。 【随堂演练】 1.C　A项，干电池是一次电池，铅蓄电池是充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，正确；B项，在干电池工作过程中，Zn作负极，被氧化，正确；C项，铅蓄电池工作过程中，硫酸铅在负极上析出，该极质量增加而非减小，错误；D项，氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内，且最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源，正确。 2.C　由电池反应方程式可知，铝为电池负极，铝失去电子转化为Al（OH）3，A、B正确；阴离子移向负极，C错误；由反应中锰元素价态变化可知，每生成1 mol MnOOH转移1 mol电子，D正确。 3.B　多孔板可以增大石墨电极与空气的接触面积，A正确；根据放电时Zn转化为ZnO可知，Zn电极为负极，负极反应式为Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2O，B错误；原电池中阳离子移向正极，则该电池放电时K＋向石墨电极移动，C正确；外电路中电子由负极流向正极，所以电子由Zn电极流向石墨电极，D正确。 4.（1）Li　Li－e－Li＋ （2）2SOCl2＋4e－4Cl－＋S＋SO2↑ （3）出现白雾、有具有刺激性气味的气体生成　SOCl2＋H2OSO2↑＋2HCl↑ （4）构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也能与水反应 解析：分析反应的化合价变化，可知Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。（1）负极材料为Li（还原剂），电极反应式为Li－e－Li＋。（2）正极的电极反应式可由总反应减去负极的电极反应式得到：2SOCl2＋4e－4Cl－＋S＋SO2↑。（3）题中给出有碱液吸收时的产物，则SOCl2与少量水反应的产物为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有具有刺激性气味的气体生成。（4）因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也能与水反应。 学科网（北京）股份有限公司 $