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第六章　　 化学反应与能量
第一节　　化学反应与能量变化
第3课时　化学电池
[学习目标]
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及
电极反应式的书写(重点)。
引入新课
干电池 铅蓄电池 手机锂电池 氢燃料电池汽车
常见的电池
常见的电池如何分类？
一次电池
二次电池
燃料电池
一、一次电池　二次电池
1. 一次电池
(1)特点：放电后不能充电。
(内部的氧化还原反应无法逆向进行)
(2)锌锰干电池的构造
锌锰干电池
电极反应：Zn－2e－===Zn2＋
负极
最终被还原的是MnO2
正极
电解质溶液
纽扣电池
锌锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变
薄，最后内部糊状电解质会泄露出来。为了延长电池
寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质NH4Cl糊
换成湿的KOH，制成了碱性锌锰电池。
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)，
写出负极的电极反应式：____________________________。
思考1
1. 一次电池
Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
碱性锌锰电池
一、一次电池　二次电池
2.二次电池(充电电池)
(1)特点：
放电时进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，
使电池恢复到放电前的状态，实现放电与充电循环。
(3)常见的充电电池：
铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
一、一次电池　二次电池
(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。
铅酸蓄电池构造如图所示，工作时电池总反应为
Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
按要求回答下列问题：
(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
硫酸
PbO2(或正)
减小
思考2
2.二次电池(充电电池)
(4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时，理论上负极板的质量增加____ g。
96
Pb-2e-→PbSO4，增加一个
一、一次电池　二次电池
2.二次电池(充电电池)
铅酸蓄电池的电极反应：
归纳总结
一、一次电池　二次电池
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
√
一、一次电池　二次电池
锌筒是负极，石墨棒是正极
正极上二氧化锰得电子发生还原反应
阳离子向正极移动
电子经导线由负极锌筒流向石墨棒
应用体验
2.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
√
一、一次电池　二次电池
经导线
不完全，部分转化为热能
F-向负极移动
放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动
二、燃料电池
氢燃料电池汽车
1.概念
一种将燃料(如H2、CH4、乙醇)和氧化剂(如O2)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。
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
总反应：2H2＋O2===2H2O
负极
正极
0 +1
0 -2
电解质溶液 负极 正极
酸性(H＋)
碱性(OH-)
书写电极反应式，酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。
2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O
2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－
特别提醒：
二、燃料电池
思考
氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，但正、负极反应与电解质溶液有关，写出导电介质为固体电解质时的正、负极反应。
介质 电池反应：2H2＋O2===2H2O 负极 ________________________
正极 _________________
负极 _________________
正极 _______________________
2H2－4e－＋2O2－===2H2O
O2＋4e－===2O2－
2H2－4e－===4H＋
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
二、燃料电池
应用体验
1.判断正误
(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(　　)
×
×
×
×
×
二、燃料电池
应用体验
2.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
√
二、燃料电池
应为H2－2e－===2H＋
发生还原反应
未说明标况，无法计算
随堂检测
1.下列说法正确的是
A.锌锰电池是二次电池
B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C.化学电池的反应原理是氧化还原反应
D.铅酸蓄电池放电时正极是Pb
√
是一次电池
放电时Pb被氧化，为负极；
PbO2被还原，为正极
不污染环境
随堂检测
2.镍氢电池是可充电电池，它的总反应是 H2＋NiO(OH)===Ni(OH)2，
根据此反应判断，下列说法正确的是
A.电池放电时，电池负极周围溶液的碱性不断增大
B.电池放电时，镍元素被氧化
C.电池放电时，氢元素被还原
D.电池放电时，通入H2的一极是负极
√
H2－2e-＋2OH-===2H2O
OH-↓，pH减小
镍被还原 NiO(OH)＋H2O＋e-===OH-＋Ni(OH)2
氢被氧化
随堂检测
3.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
√
电子由负极经导线流向正极
电子不能进入电解质溶液中！！
随堂检测
4.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
√
这是正极反应式
CH4＋10OH-－8e-=== ＋7H2O
减小
本节内容结束
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。
4.氢氧燃料电池
目标二 答案
氢气
甲烷
乙醇
氧气
80%
(1)氢氧燃料电池的总反应方程式如何书写？
提示　燃料电池相当于燃料的燃烧，
氢氧燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O。
目标二 答案
思考1
(2)如何判断氢氧燃料电池的正、负极？
提示　分析总反应的方程式可知，氢气失电子化合价升高，在负极上反应，氧气得电子化合价降低，在正极上反应。其规律是通燃料的一极做负极，通氧气的一极做正极。
目标二 答案
氢氧燃料电池正、负极反应如下：
电解质溶液 负极 正极
酸性(H＋)
碱性(OH－)
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＋。
目标二 答案
2H2－4e－===4H＋
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，但正、负极反应与电解质溶液有关，写出导电介质为固体电解质时的正、负极反应。
介质 电池反应：2H2＋O2===2H2O 负极 ________________________
正极 _________________
负极 _________________
正极 _______________________
2H2－4e－＋2O2－===2H2O
O2＋4e－===2O2－
2H2－4e－===4H＋
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
思考2
目标二 答案

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