6.1 第3课时　化学电池 学案 （含答案）2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修2

第3课时　化学电池
【课程目标】　 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。
3．能正确书写简单化学电源的电极反应式。
夯基提能·一遍过
知识点一　一次电池　二次电池
1．一次电池——锌锰干电池
构造示意图
工作原理 负极 ________ 锌被________，逐渐消耗
电解质溶液 氯化铵糊
正极 ________ 二氧化锰被还原
电池特点 放电后不能充电；便于携带，价格低
2.二次电池(充电电池)
(1)特点：放电时进行的氧化还原反应，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)常见的二次电池：　　　　　　、　　　　　　、镍氢电池等。
大多数汽车使用的是铅酸蓄电池，手机、笔记,本计算机、录像机等使用锂离子电池。
即学即练
1．[2024·广西桂林高一期中]下列有关电池的说法不正确的是(　　)
A．汽车所用的铅酸蓄电池可以无限次使用
B．锌锰干电池中锌电极是负极
C．水果电池可把化学能转化为电能
D．手机用的锂离子电池属于二次电池
2．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
知识点二　燃料电池
1．概念
一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇等)和氧化剂(如氧气)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80%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。
(4)能适应用电器负载的变化，且充电时间较短。
3．应用
在航天、军事、交通等领域有广阔的应用前景。
4．氢氧燃料电池
电池总反应均为________________________。
即学即练
1．如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是(　　)
A．b电极是正极
B．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O
C．a电极每消耗2.24 L H2，转移电子0.2 mol
D．氢氧燃料电池是一种具有广泛应用前景的绿色电源
2．[2024·浙江绍兴高一期末]氢氧燃料电池构造如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.a是负极，发生还原反应
B．b电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．每消耗1.12 L O2，有0.2 mol H＋从a极迁向b极
D．电池工作时，电流从b极经小灯泡流向a极，再从a极经电解质溶液流向b极
练后归纳
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＋。
素养落实·重拓展　
题型 常见电池工作原理的分析
已知：铅酸蓄电池放电总反应为
PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
负极反应：Pb＋S－2e－===PbSO4；
正极反应：
PbO2＋4H＋＋S＋2e－===PbSO4＋2H2O。
例 铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋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)放电时，电解质溶液中的H＋移向________极。
(3)放电时，电解质溶液中硫酸的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。
状元随笔　由电池放电总反应：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O可知，放电时消耗硫酸。
【变式演练】
1．镍氢电池是可充电电池，它的总反应是H2＋NiO(OH)===Ni(OH)2。电池放电时，下列说法正确的是(　　)
A．电池负极周围溶液的碱性不断增大
B．镍元素被氧化
C．氢元素被还原
D．通入H2的一极是负极
2．[2024·北京丰台高一检测]根据原电池原理，人们研制出了性能各异的化学电池。利用H2与O2的反应设计氢氧燃料电池，装置如图所示。
(1)通入H2的一极是电池的________(填“正极”或“负极”)。
(2)电子从通入________(填“H2”或“O2”，下同)的一极经导线流向通入________的一极。
(3)通入O2一极的电极反应式为________________________。
温馨提示：请完成课时作业（十一）
第3课时　化学电池
夯基提能·一遍过
知识点一
1．锌筒　氧化　石墨棒
2．(1)逆向进行　(3)铅酸蓄电池　锂离子电池
即学即练
1．解析：铅酸蓄电池是常见的二次电池，充电电池的使用有一定的年限，A错误；锌锰干电池中，碳棒是正极、锌电极是负极，B正确；水果电池是利用水果中的化学物质和金属片发生反应产生电能的一种电池，可把化学能转化为电能，C正确；锂离子电池能充放电，属于二次电池，放电时是将化学能转化为电能，充电时是将电能转化为化学能，D正确。
答案：A
2．解析：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，故铵根离子移向石墨电极，C正确；电子经导线由负极锌筒流向正极石墨棒，D错误。
答案：C
知识点二
4．2H2－4e－===4H＋　O2＋4H＋＋4e－===2H2O　2H2－4e－＋4OH－===4H2O　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　2H2＋O2===2H2O
即学即练
1．解析：b电极通入氧气，氧气得到电子，因此是正极，A正确；总反应方程式为2H2＋O2===2H2O，B正确；a电极电极方程式：H2－2e－＋2OH－===2H2O，标况下每消耗2.24 L H2(即0.1 mol)，转移电子0.2 mol，但是选项没有说明气体所处条件，C错误；氢氧燃料电池的生成物是水，没有污染，因此是一种具有广泛应用前景的绿色电源，D正确。
答案：C
2．解析：通入氢气的a极为负极，发生氧化反应，A错误；通入氧气的b为正极，由于图中b极产生水，故该电池为酸性电池，b电极反应式应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B错误；没有说明气体处于标况下，不能确定氧气的物质的量，不能计算，C错误；电池工作时，电流从外电路的正极流向负极，故电流从b极经小灯泡流向a极，再从a极经电解质溶液流向b极，D正确。
答案：D
素养落实·重拓展
例　答案：(1)Pb　PbO2　稀硫酸　(2)PbO2(或正)　
(3)减小
变式演练
1．解析：电池放电时，H元素化合价由0价升高为＋1价，被氧化，通入H2的一极是负极，C错误、D正确；负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，负极周围溶液的氢氧根离子减少，溶液的pH减小，A错误；正极反应中镍元素的化合价由＋3价降为＋2价被还原，B错误。
答案：D
2．解析：(1)H2与O2反应生成水，氢气失电子化合价升高，通入H2的一极是电池的负极。(2)原电池工作时电子由负极沿导线流到正极，所以电子从通入H2的一极通过导线流向通入O2的一极。(3)KOH溶液为碱性介质，通入O2一极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
答案：(1) 负极　(2)H2　O2　
(3)O2＋2H2O＋4e－===4OH－