第六章　第一节　第3课时　化学电池 课件（共71张PPT）

(共71张PPT)
DISANKESHI
一次电池　二次电池 / 燃料电池 / 随堂演练　知识落实 / 课时对点练
化学电池
第六章
第3课时
核心素养
发展目标
1.知道干电池、充电电池、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。
内容索引
随堂演练　知识落实
课时对点练
一、一次电池　二次电池
二、燃料电池
一次电池　二次电池
一
1.一次电池
(1)特点：电池放电后_____充电(内部的氧化还原反应_____逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。
(2)锌锰干电池的构造如图所示。
①锌筒为_____，电极反应是_________________。
②石墨棒为_____，最终被还原的物质是_________。
③NH4Cl糊的作用是_____________。
④特点：放电后不能充电，便于携带，价格低。
不能
无法
负极
Zn－2e－===Zn2＋
正极
二氧化锰
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_____________，在充电时可以_________，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：_______电池、_____电池、_______电池等。
氧化还原反应
逆向进行
铅酸蓄
镍氢
锂离子
(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细( )
(2)充电电池可以无限制地反复充电、放电( )
(3)二次电池充电时化学能转化为电能( )
×
正误判断
×
×
深度思考
铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总的方程
式为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
按要求回答下列问题：
(1)负极材料是___，正极材料是______，电解质溶
液是_______。
(2)工作时，电解质溶液中的H＋移向__________极。
(3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度______(填“增大”“减小”或“不变”)。
Pb
PbO2
稀硫酸
PbO2(或正)
减小
深度思考
(4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol e－时，理论上负极板的质量增加___g。
96
归纳总结
应用体验
1.某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是
A.锌筒是原电池的正极
B.石墨电极上发生氧化反应
C.铵根离子流向石墨电极
D.电子经石墨棒沿电解质溶液流向锌筒
√
锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨棒作正极，正
极上二氧化锰得电子发生还原反应，A、B错误；
原电池中阳离子向正极移动，故铵根离子流向石
墨电极，C正确；
电子经导线由负极锌筒流向石墨棒，D错误。
2.(2022·浙江舟山调研)氟离子电池是一种前景广阔的新型电池，其能量密度是目前锂电池的十倍以上。其中一种氟离子电池的工作原理为3Mg
＋2BiF3 3MgF2＋2Bi(MgF2为难溶盐)，电解质为熔融氟化物。下列
说法正确的是
A.放电时，负极的电极反应式为Mg－2e－＋2F－===MgF2
B.放电时，电子从镁电极流出，经电解质流向正极
C.放电时，化学能完全转化为电能
D.放电时，F－向正极移动
√
放电时，Mg作负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Mg＋2F－－2e－===MgF2，A项正确；
放电时，电子从镁电极流出，经导线流向正极，B项错误；
原电池是把化学能转化为电能的装置，但化学能不可能100%转化为电能，还有部分转化为热能等，C项错误；
放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故F－向负极移动，D项错误。
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燃料电池
二
1.概念
一种将燃料(如_____、_____、_____)和氧化剂(如_____)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)能量转化率可以达到_____以上；
(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。
3.应用
在航天、军事、交通等领域有广阔的应用前景。
氢气
甲烷
乙醇
氧气
80%
4.氢氧燃料电池
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 正极
酸性(H＋) 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O
碱性(OH－) 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－
特别提醒　在书写电极反应式时应看清溶液的酸碱性，酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。
(1)燃料电池是利用燃料的燃烧发电( )
(2)燃料电池中，燃料在正极上发生氧化反应( )
(3)氢氧燃料电池将热能直接转变为电能( )
(4)原电池中正极材料一定发生还原反应( )
(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子( )
×
正误判断
×
×
×
×
深度思考
将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图
所示(A、B为多孔碳棒)。
(1)实验测得OH－定向移向A电极，则____(填“A”
或“B”)电极入口通CH4，其电极反应式为
_________________________________，另一电极
的电极反应式为_______________________。
A
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
深度思考
(2)若将电解质溶液更换为稀H2SO4，实验测得B电
极附近的pH减小，则A处电极入口通入的气体是
____，其电极反应式为______________________，
B电极的电极反应式为______________________
______。
O2
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
CH4－8e－＋2H2O===CO2
＋8H＋
B电极附近的pH减小，说明酸性增强，有H＋生成，B电极为负极，通入CH4，则A电极入口通入O2，其电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；在稀H2SO4溶液中，B电极CH4失电子被氧化为CO2，则电极反应式为CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。
应用体验
1.(2022·江西新余市第一中学高一期末)国家电投氢能公司全自主研发的“氢腾”燃料电池系统广泛应用于氢能大巴。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是
A.电池工作时，电解质溶液中的H＋向b极
移动
B.a极发生的电极反应为H2＋2e－＋2OH－
===2H2O
C.b极为正极，发生氧化反应
D.当外电路有1 mol电子转移时，b极消耗5.6 L O2
√
电池工作时，H＋移向正极，故A正确；
a极发生的电极反应为H2－2e－===2H＋，
故B错误；
b极为正极，发生还原反应，故C错误；
题目中未说明标准状况，无法计算氧气的物质的量，故D错误。
2.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，溶液的OH－浓度不变
D.放电时溶液中的阴离子向负极移动
√
返回
随堂演练　知识落实
1.如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法正确的是
A.铁环作为柠檬电池的正极
B.电流由铁环经导线流向发光二极管
C.负极的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋
D.可将柠檬替换成盛装乙醇溶液的装置
1
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3
4
√
铜线、铁环插入柠檬，制成柠檬电池，由于活泼
性：Fe＞Cu，所以铜线是柠檬电池的正极，铁环
是柠檬电池的负极，故A项错误；
电子由负极铁环经导线流向发光二极管，再由发光二极管流向铜线，故B项错误；
负极发生氧化反应，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，故C项正确；
乙醇溶液为非电解质溶液，不能将柠檬替换成盛装乙醇溶液的装置，故D项错误。
1
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4
2.下列电池工作时，O2在正极得电子的是
1
2
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A B C D

锌锰电池 铅酸蓄电池 氢氧燃料电池 镍镉电池
√
氢氧燃料电池的总反应是2H2＋O2===2H2O，因而正极是O2得电子发生还原反应。
09
3.(2022·黑龙江大庆中学高一期中)纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO。关于该电池下列叙述不正确的是
A.电池的正极发生还原反应
B.Zn为负极，发生氧化反应，反应过程中失去电子
C.电池工作时，电解质溶液中的阳离子移向正极
D.电池使用时，电子由Zn极经电解质溶液流向Ag2O极
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√
电池正极发生的是还原反应，故A正确；
根据电池的总反应可知，Zn的化合价升高，失去电子，作负极，发生氧化反应，故B正确；
电池工作时，电解质溶液中的阳离子移向正极，故C正确；
电子由负极经导线流向正极，电子不能进入电解质溶液中，故D错误。
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4.一种直接铁燃料电池(电池反应为3Fe＋2O2===Fe3O4)的装置如图所示，下列说法正确的是
A.Fe极为电池正极
B.KOH溶液为电池的电解质溶液
C.电子由多孔碳极沿导线移向Fe极
D.5.6 g Fe参与反应，导线中转移
1.204×1023个电子
1
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√
该电池中铁失去电子为电池负极，A项错误；
KOH溶液为电池的电解质溶液，B项正确；
电子由Fe极沿导线移向多孔碳极，C项错误；
根据电池反应3Fe＋2O2===Fe3O4可知，3 mol
铁参与反应时转移8 mol电子，故5.6 g Fe参与反应，导线中转移约1.605×1023个电子，D项错误。
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课时对点练
题组一　一次电池、二次电池
1.下列电池不属于二次电池(可充电电池)的是
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√
铅酸蓄电池、镍镉电池、锂离子电池等可以反复充电，属于可充电电池，是二次电池；
锌锰干电池不能充电，完全放电后不能再使用，是一次电池。
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2.普通锌锰干电池的构造如图所示，其电池反应的方程式为Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，下列说法不正确的是
A.石墨作正极
B.锌发生氧化反应
C.电池工作时，电子从石墨经导线流向锌
D.电池工作时，每消耗6.5 g锌，线路中会
转移0.2NA个电子
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√
锌筒作负极，石墨作正极，故A正确；
电池中锌失去电子，发生氧化反应，故B正确；
电池中电子从负极流向正极，即从锌经导线流
向石墨，故C错误；
锌为负极，失电子发生氧化反应，每消耗6.5 g Zn，即0.1 mol锌，则失去0.2 mol电子，故线路中转移0.2NA个电子，D正确。
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3.(2022·南京期中)汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如图所示，放电时的电池反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断下列说法正确的是
A.负极反应式：Pb－2e－＋ ===PbSO4
B.电池放电时，溶液的酸性增强
C.PbO2得电子，被氧化
D.PbO2是电池的负极
√
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Pb失电子作负极，电极反应式为Pb＋
－2e－===PbSO4，故A正确；
放电时，硫酸参加反应，导致溶液中氢离
子浓度减小，则溶液的酸性减弱，故B错误；
PbO2得电子，被还原，故C错误；
根据电池反应式知，PbO2在反应中得电子，Pb元素的化合价由＋4变为＋2，所以二氧化铅作正极，故D错误。
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4.一种锂水电池以锂和钢板为电极，LiOH为电解质，使用时加入水即可放电，总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。下列有关该电池的说法错误的是
A.锂极为负极
B.OH－移向正极
C.H2为正极产物
D.电子由锂经导线流向钢板
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√
由方程式可知，Li失去电子，发生氧化反应，作负极，则钢板作正极，A项正确；
正极上的电极反应式为：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，可知氢气为正极产物，C项正确；
电子会从负极流向正极，即电子由锂经导线流向钢板，D项正确。
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5.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2，下列说法不正确的是
A.原电池放电时，负极上发生反应的物质是Zn
B.负极发生的反应是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
C.工作时，负极区溶液中c(OH－)减小
D.溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动
√
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根据电池总反应式知，Zn失电子发生氧化反应，故Zn作负极，Ag2O作正极，故A正确；
负极发生反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，消耗OH－，负极区溶液中c(OH－)减小，正极上发生反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，正极区溶液中c(OH－)增大，故B、C正确；
放电时，电解质溶液中OH－向负极移动，K＋、H＋向正极移动，故D错误。
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题组二　燃料电池
6.(2022·济南高一检测)目前，科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。关于此循环体系，下列说法中错误的是
A.燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能
B.燃料电池中通入H2的一极作负极，发生氧化反应
C.在此循环中发生了反应：2H2O 2H2↑
＋O2↑
D.目前化学家急需解决的问题是寻找合适的
光照条件下分解水的催化剂
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此循环过程中利用太阳能将H2O分解为H2和O2，然后利用氢氧燃料电池将化学能转化为电能，循环过程中并没有发生电解水的反应。
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7.某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述错误的是
A.a极是负极，该电极上发生氧化反应
B.b极发生的电极反应是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C.电池总反应为2H2＋O2===2H2O
D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
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√
A项，a极通入H2，为负极，电极反应为H2＋2OH－
－2e－===2H2O，发生的是氧化反应；
B项，b极通入O2，为正极，电极反应为O2＋2H2O
＋4e－===4OH－；
C项，正、负极电极反应式相加可得电池总反应为2H2＋O2===2H2O；
D项，氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源。
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8.(2022·武汉高一检测)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示，下列说法正确的是
A.Pt电极上发生的是氧化反应
B.外电路中，电子从Pt电极流向NiO电极
C.NiO电极上的电极反应式为NO＋O2－－
2e－===NO2
D.O2的电极反应产物是H2O
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√
由离子的定向移动可知NiO电极为原电池
的负极， Pt电极为原电池的正极，发生还
原反应，A错误；
NiO电极为原电池的负极，外电路中，电
子从NiO电极流向Pt电极，B错误；
NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为NO＋O2－－2e－===NO2，C正确；
Pt电极为原电池的正极，O2的电极反应产物是O2－，D错误。
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9.(2022·昆明市第三中学高一期中)化学电源在日常生活和高科技领域中有广泛应用，下列说法错误的是
A.甲：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
B.乙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
C.丙：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
D.丁：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加
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甲为纽扣电池，正极为Ag2O得电子发生还原反应，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，故A正确；
乙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被溶解，导致锌筒变薄，故B正确；
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丙为氢氧燃料电池，放电过程中不断生成水，故电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，故C正确；
丁中Zn为负极，Cu为正极，原电池工作时Zn2＋向Cu电极方向移动，硫酸中氢离子得电子生成氢气，故溶液中H＋浓度减小，故D错误。
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10.固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆－氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O2－在其间通过。该电
池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、
b均不参与电极反应。下列判断正确的是
①多孔电极a为负极
②a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
③b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O
④该电池的总反应式为2H2＋O2 2H2O
A.①② B.②④ C.②③ D.③④
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√
图中电子由多孔电极b通过导线流向多孔
电极a，多孔电极b为负极，多孔电极a为
正极，①错误；
a极对应的电极反应式为O2＋4e－===2O2－，
②错误；
b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O，③正确；
根据正、负极得失电子数相等，将正、负极电极反应式相加，该电
池的总反应式为2H2＋O2 2H2O，④正确。
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11.(2022·贵州黔东南高一期中)Li-FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其原理示意图如图所示。已知电池放电时的反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法正确的是
A.Li为电池的正极，发生氧化反应
B.电流由Li经负载，流向FeS2极
C.正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－
D.将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好
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根据分析，Li为电池负极，发生氧化反应，A错误；
Li为负极，电流应从正极流出，B错误；
FeS2为正极，正极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－，
C正确；
将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，Li和水发生氧
化还原反应生成氢气，所以不能将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，D错误。
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12.最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是
A.右边吸附层中发生氧化反应
B.负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===
2H2O
C.当右边吸附层中产生标准状况下2.24 L氢
气时，电子在溶液中通过了0.2 mol
D.电解质溶液中Na＋向左移动， 向右移动
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由电子流向可知，右边吸附层为正极，发
生还原反应，故A错误；
由电子流向可知，左边吸附层为负极，发
生氧化反应，电极反应式是H2－2e－＋
2OH－===2H2O，故B正确；
电子不能通过溶液，故C错误；
原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以电解质溶液中Na＋向右移动， 向左移动，故D错误。
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13.(2022·西安调研)利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O设计的电池装置如图所示，该装置能有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染。下列说法错误的是
A.电极B为正极，发生还原反应
B.当有0.5 mol NO2参与反应时，外电路中转
移3 mol电子
C.电池工作时，OH－从右向左移动
D.电极B的电极反应式为2NO2＋8e－＋4H2O===N2＋8OH－
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根据电池总反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O可
知，NO2得电子发生还原反应，NH3失电子发
生氧化反应，则通入NH3的电极A为负极，通
入NO2的电极B为正极，A项正确；
根据电池总反应可知，当有6 mol NO2参与反应时，外电路中转移24 mol e－，则当有0.5 mol NO2参与反应时，外电路中转移电子的物质的量为0.5 mol×
＝2 mol，B项错误；
原电池工作时，阴离子移向负极，故OH－从右向左移动，C项正确；
电极B为正极，发生还原反应，电极反应式为2NO2＋8e－＋4H2O===N2＋8OH－，D项正确。
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14.(1)银锌电池是一种常见的化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其工作原理如图所示。
①在装置中Ag2O作____(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作___(填“正”或“负”)极，发生_________(填“还原反应”或“氧化反应”)，电极反应式为__________________________。
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正
还原反应
Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
负
氧化反应
Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
(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，则发生了原电池
反应，该原电池中的负极反应式为___________
_____________________；正极反应式为______
___________________。
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2CO－4e－＋
O2＋
4e－＋2H2O===4OH－
15.(1)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＋
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___。
②放电时，正极发生_____(填“氧化”或“还原”)反应。已知正极反应式为 ＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，则负极反应式为________
_________________。
③放电时，___(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。
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Zn
还原
Zn＋2OH－
－2e－===Zn(OH)2
正
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高铁电池放电时为原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。总反应式减去正极反应式得负极反应式，正极生成OH－，故正极附近溶液碱性增强。
(2)锂锰电池的结构示意图如右，其中电解质LiClO4溶
于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质转移到MnO2晶格
中生成LiMnO2。
①外电路的电流方向是由___极流向___极(填字母)。
该电池中Li失去电子生成Li＋，所以Li作电池的负极，则a是负极，b是正极，所以外电路中的电流方向由正极流向负极，所以从b流向a。
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b　 a
②正极材料是______。
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MnO2
③是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？___(填“是”或“否”)；原因是_______________________
_______。
不能用水代替电池中的混合有机溶剂，因为Li是活泼金属，与水反应，无法参与原电池反应，不能产生电流。
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否
电极Li是活泼金属，能与
水反应
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第六章