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(共48张PPT)
[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、常见化学电池的工作原理及电极反应式的书写。
一、一次电池——锌锰干电池
构造示意图
工作
原理 负极 ____ 锌被氧化，逐渐消耗，电极反应式：______________
电解质溶液 氯化铵糊
正极 ______ 二氧化锰被还原
特点 放电后不能充电
便于携带，价格低
锌筒
Zn－2e－===Zn2+
石墨棒
二、二次电池
1.二次电池的充放电特点
(1)放电时：_____能转化为___能。
(2)充电时：电能转化为化学能。
(3)放电时发生氧化还原反应，在充电时逆向进行，使电池恢复放电前的状态。
2.常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。其中锂离子电池的负极材料是___。
化学
电
Li
[教材延伸]
铅酸蓄电池
(1)构造示意图
[正误判断]　(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)锌锰干电池放电后还能再充电( )
(2)铅酸蓄电池是二次电池，可多次充电和放电( )
(3)二次电池的充电与放电过程是可逆反应( )
×
√
×
解析　手机用锂电池可充电，属于二次电池，故A不选；电动汽车用电池可充电，属于二次电池，故B不选；铅酸蓄电池可充电，属于二次电池，故C不选；锌锰干电池不可充电，属于一次电池，故D选。
D
2.(2025·海口高一检测)下列关于干电池的描述错误的是(　　)
A.最早的干电池是锌锰电池
B.普通干电池可以多次充电反复使用
C.普通锌锰干电池在使用过程中外壳逐渐变薄是因为Zn－2e－===Zn2+
D.普通干电池是一种将化学能转变成电能的装置
解析　锌锰电池是最早的干电池，A正确；普通干电池是一次性电池，不像二次电池那样可以多次充电反复使用，B错误；干电池中的电解质溶液易与锌反应，消耗电解质的量和电极材料，Zn在负极失电子，逐渐溶解导致锌锰干电池在使用过程中外壳逐渐变薄，C正确；普通干电池属于原电池，是化学能转化为电能的装置，D正确。
B
3.如图所示为普通锌锰电池的组成和结构示意图，其中负极材料是(　　)
A.石墨棒 B.MnO2 C.NH4Cl D.锌筒
解析　氧化剂在石墨棒表面得电子发生还原反应，石墨棒是正极材料，A不符合题意；MnO2得电子发生还原反应，MnO2是正极反应物，B不符合题意；NH4Cl溶液能导电，NH4Cl是离子导体，C不符合题意；锌失电子发生氧化反应，锌筒是负极材料，D符合题意。
D
1.燃料电池
(1)概念：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。
②能量转化率高。
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)氢氧燃料电池
电池总反应式：2H2＋O2===2H2O。
①电解质溶液为硫酸时：
负极反应式：_______________；
正极反应式：_____________________；
总的溶液被稀释，pH变___。
②电解质溶液为KOH溶液时：
负极反应式：________________________；
正极反应式：______________________；
总的溶液被稀释，pH变___。
H2－2e－===2H＋
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
大
H2－2e－＋2OH－===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
小
2.电极反应式的书写(以碱性条件下CH4燃料电池为例)
(1)首先确定两极反应物
正极是___，负极是____。
O2
CH4
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
[正误判断]　(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)燃料电池是利用燃料的燃烧发电( )
(2)氢氧燃料电池是将热能直接转化为电能( )
(3)氢氧燃料电池比H2直接燃烧发电能量利用率高( )
(4)燃料电池中，燃料在正极上发生氧化反应( )
×
×
√
×
1.科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电，电池负极反应式为(　　)
A.H2＋2OH－－2e－===2H2O B.O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C.H2－2e－===2H＋ D.O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析　根据题给信息，该燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O。电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH－，A、D错误；又因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，B错误。
C
2.可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极。下列说法正确的是(　　)
A.正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B.负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓
C.电池在工作过程中电解质溶液的碱性增强
D.电池工作时，电子从正极通过外电路流向负极
解析　正极O2得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A项正确；铝合金作负极，在NaOH溶液中失电子生成[Al(OH)4]－，电极反应式为Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－，B项错误；电池总反应式为4Al＋3O2＋4OH－＋6H2O===4[Al(OH)4]－，反应中消耗OH－，导致溶液的碱性减弱，C项错误；电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极，D项错误。
A
3.有一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时，通过传感器显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图所示，其中的固体电解质是Y2O3 -Na2O，O2-可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是(　　)
A.电极a的反应式为CH4＋4O2-－8e－===CO2＋2H2O
B.电极b是正极，O2-由电极a流向电极b
C.瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极a流向电极b
D.当固体电解质中有1 mol O2-通过时，电子转移4 mol
A
解析　A项该电池为固体电解质(可传导O2-)，b为正极，电极反应式为O2＋4e－===2O2-，a为负极，电极反应式为CH4＋4O2-－8e－===CO2＋2H2O也可由总反应减去正极反应消去O2得到，A正确；阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，B错误；电池内电路中O2-由正极移向负极，电子由电极b移向电极a，C错误；O2-带有两个负电荷，当固体电解质中有 1 mol O2-通过时，电子转移2 mol，D错误。
[名师点睛]
“加减法”书写陌生电池的电极反应式
第一步：分析物质得失电子情况，据此确定正极、负极上发生反应的物质。
第二步：分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。
第三步：写出比较容易书写的电极反应式。
第四步：若有总反应式，可用总反应式减去第三步中的电极反应式，即得另一极的电极反应式。
1.下列生活中的常见电池，属于一次电池的是(　　)
A.锌锰电池 B.镍镉电池
C.锂离子电池 D.铅蓄电池
解析　普通锌锰干电池为一次电池，不能充电而重复使用，选项A符合；镍镉电池为可充电电池，为二次电池，选项B不符合；锂离子电池为可充电电池，为二次电池，选项C不符合；铅蓄电池为可充电电池，为二次电池，选项D不符合。
A
2.下列说法中正确的是(　　)
A.锌锰干电池是二次电池
B.手机锂离子电池是一次电池
C.二次电池放电后可以再充电使活性物质获得再生
D.燃料电池工作时燃料会燃烧
解析　锌锰干电池不能充电，属于一次电池，不是二次电池，A错误；锂离子电池能反复充放电，所以手机用的锂离子电池属于二次电池，B错误；二次电池又叫蓄电池，放电时化学能转化为电能，充电时使活性物质获得再生，电能转化为化学能，C正确；燃料在两个电极上发生氧化还原反应把化学能转化为电能，不是在电池内部燃烧，D错误。
C
C
②④
(2)下图为氢氧燃料电池的构造示意图，电解质溶液是KOH溶液。则X极为电池的________(填“正”或“负”)极，X极的电极反应式为________________________。
负
H2－2e－＋2OH－===2H2O
解析　(1)Ni(OH)2与Cd(OH)2可以与酸反应，则该电池不能在酸性条件下进行充、放电，①错误；电池放电时，负极的电极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，②正确；电池放电时，Cd为负极，发生氧化反应生成Cd(OH)2，Cd极的质量增加，③错误；该电池放电时为原电池，化学能转化为电能，④正确。(2)电解质溶液为KOH溶液，由题图可知，X电极上失去电子，为负极，氢气在负极失电子被氧化，电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O。
1.下列有关化学电源的说法正确的是(　　)
A.汽车用铅酸蓄电池属于一次电池
B.锌锰干电池石墨棒作负极，锌筒作正极
C.电池放电时发生氧化还原反应
D.二次电池放电时是电能转化为化学能
解析　铅酸蓄电池能多次充放电，属于二次电池而不是一次电池，故A错误；锌锰干电池工作时，锌筒作负极，发生氧化反应，故B错误；化学电池是将化学能转变为电能的装置，一定存在电子的转移，一定为氧化还原反应，故C正确；二次电池放电时将化学能转化为电能，故D错误。
C
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2.电池是人类生产和生活中重要的能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一大贡献。下列有关电池的叙述正确的是(　　)
A.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
B.锂离子电池和锌锰干电池都是二次电池
C.氢氧燃料电池是将热能转化为电能的装置
D.铅酸蓄电池在放电过程中，负极质量减少，正极质量增加
解析　氢氧燃料电池工作时，通入氢气的电极为负极，则氢气在负极被氧化，A正确；锂离子电池是二次电池，锌锰干电池是一次电池，B错误；氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置，C错误；铅酸蓄电池在放电过程中，负极、正极上均生成硫酸铅，质量均增加，D错误。
A
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C
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4.常见的锌锰干电池的构造如图所示。下列关于锌锰干电池的说法不正确的是(　　)
A.氯化铵糊起到电解质溶液的作用
B.电池工作时电流由锌筒经过导线流向石墨棒
C.这种电池放电后不能充电，属于一次电池
D.电池工作时二氧化锰被还原
B
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5.(2025·石家庄高一检测)下列有关电池的叙述不正确的是(　　)
A.碱性锌锰电池比普通锌锰电池的能量高
B.锌锰干电池工作一段时间后碳棒质量不变
C.燃料电池可连续不断的将热能直接转变为电能
D.铅酸蓄电池虽然体积大、有污染，但是电压稳定、安全可靠、价格低廉，是一种常用的二次电池
解析　碱性锌锰电池用锌粉替代了原锌锰电池的锌壳，增大了反应物的接触面积，加快了反应速率，故放电电流大、能量高，故A正确；在锌锰干电池中，正极是碳棒，该极上二氧化锰发生得电子的还原反应，该电极质量不变，故B正确；燃料电池是将化学能转化为电能，故C错误；铅酸蓄电池虽然体积大、有污染，但是电压稳定、安全可靠、价格低廉，是一种常用的二次电池，故D正确。
C
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解析　空气—锌电池中，失去电子的一极是负极，发生氧化反应，得到电子的一极是正极，发生还原反应，由此可知，石墨电极作正极，发生还原反应。
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D
7.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是(　　)
A.使用过程中，溶液中的OH－向Ag2O极移动
B.使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C.Zn是负极，Ag2O是正极
D.Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
解析　银锌电池中锌为负极，Ag2O为正极，C项正确；OH－向负极移动，即向Zn极移动，A项错误；原电池中电子由负极流向正极，B项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D项错误。
C
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8.(2025·驻马店高一期末)有一种“纸电池”，一面镀锌，一面镀二氧化锰，纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液，电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)。下列说法正确的是(　　)
A.该电池的正极材料是锌
B.该电池反应中二氧化锰发生了氧化反应
C.电池的正极反应式为MnO2＋H2O＋2e－===MnO(OH)＋OH－
D.当有1 mol锌溶解时，转移的电子数为1.204×1024
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D
解析　从总反应看Zn失电子发生氧化反应为电池的负极，而MnO2中锰元素化合价降低得电子发生了还原反应，为电池的正极，A项错误；MnO2中锰元素化合价降低得电子发生了还原反应，B项错误；MnO2为正极得电子变为MnO(OH)，电极反应为MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－，C项错误；Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，n(e－)＝2n(Zn)＝2 mol，个数为2×6.02×1023＝1.204×1024，D项正确。
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9.现代生产、生活和国防中大量使用电池，各种电池应运而生。请回答下列问题：
(1)碱性锌锰干电池是应用广泛的一次电池。总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2，该电池的负极材料是________，负极电极反应式是___________________________。
(2)铅酸蓄电池工作时的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，电池在工作时，PbO2电极附近溶液的酸性将______(填“增强”“减弱”或“不变”)；若该电池反应转移了0.2 mol电子，则正极电极理论上增重______g。
Zn
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Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
减弱
6.4
(3)氢氧燃料电池是一种将化学能转化为电能的高效、环境友好的发电装置。该电池的构造如图所示，请回答：
电极a为该电池________(填“正极”或“负极”)，电极b的电极反应为_______________________。
(4)某实验小组依据氧化还原反应：______________________
(用离子方程式表示)设计的原电池装置如图，反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过________ mol电子。
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负极
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu
0.2
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10.Mg -H2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如图。下列说法不正确的是(　　)
A.石墨电极是该电池的正极
B.石墨电极上发生还原反应
C.Mg电极的电极反应式：Mg－2e－===Mg2+
D.电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再从石墨电极经电解质溶液流向Mg电极
D
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解析　在Mg- H2O2电池中，Mg为负极，石墨为正极。电池工作过程中，镁电极失去电子，所产生的电子经导线流向石墨电极，H2O2在石墨电极表面得到电子，转变成OH－，负极生成的Mg2+流向正极，溶液中的阴离子流向负极，在电解质溶液中不存在电子的流动。综上分析，D项错误。
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11.(2025·济宁高一检测)纸电池为轻型、高效的新型能源存储带来希望之光。一种碱性纸电池如图所示，薄层纸片的两面分别附着锌和二氧化锰，电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)，[已知MnO(OH)中Mn的化合价为＋3]。下列有关说法错误的是(　　)
A.薄层纸片的作用为载体和传导体
B.该新型电池工作时，电子由MnO2沿内电路流回Zn
C.MnO2为正极材料，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O
===MnO(OH)＋OH－
D.每转移1 mol电子，负极材料质量增加17 g
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B
解析　根据电池总反应Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)可知，反应中Zn被氧化，应为电池的负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，MnO2被还原，应为电池正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－，原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极。薄层纸片的两面分别附着锌和二氧化锰，薄层纸片的作用为载体和传导体，A正确；该新型电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即电子由Zn沿内电路流回MnO2，B错误；由分析可知，MnO2被还原，应为电池正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－，C正确；负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，每转移1 mol电子，负极增加1 mol OH－，负极材料质量增加17 g, D正确。
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12.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晶格中，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)电池正极反应式为__________________________。
(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____________________________。
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b
a
MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
否
电极Li是活泼金属，能与水反应
解析　(1)结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从a→b，那么电流方向则是b→a。(2)根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。(3)因为负极的电极材料Li是活泼金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。
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