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专题1
第二单元　化学能与电能的转化
课时2　化学电源
化学反应与能量变化
1．了解常见化学电源的工作原理，知道化学电源在生产、生活和国防中的实际应用。
2．了解一次电池、二次电池和燃料电池的基本构造、反应原理及应用，会书写电极反应式。
活动一：了解常见的化学电源
1．根据原电池原理，人们设计和生产了形形色色的化学电源，这些化学电源包括哪些类别？
【答案】 一次电池、二次电池、燃料电池。
2．上述不同类别的化学电源各有什么特点？
【答案】 化学电源：
(1) 一次电池：只能放电，不能充电，消耗到一定程度，不能再使用。
(2) 二次电池：可反复充电和放电，放电后可以再充电使活性物质获得再生，因此可以多次重复使用。
(3) 燃料电池：将化学能直接转化为电能，氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是在工作时不断从外部输入。
活动二：了解常见的一次电池
1．普通锌锰干电池、碱性锌锰电池。
普通锌锰干电池的构造示意图　　　碱性锌锰电池的构造示意图
(1) 分析普通锌锰干电池的正负极材料、电解质溶液组成。
【答案】 正极为石墨棒，负极为锌筒，电解质溶液为NH4Cl和ZnCl2混合液。
(2) 碱性锌锰电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O═══Zn(OH)2＋2MnOOH。分析电池中的电解质、正负极反应式。
【答案】 电解质为KOH，负极反应式：Zn＋2OH－－2e－═══ Zn(OH)2，正极反应式：2MnO2＋2H2O＋2e－═══2MnOOH＋2OH－。
2．银锌纽扣电池。
银锌纽扣电池如图所示，电池放电后的产物为Ag和ZnO。分析纽扣式银锌电池的电极、电解质溶液、电极反应式和电池总反应。
【答案】 负极为Zn，正极为Ag2O，电解质溶液为KOH溶液，负极反应式：Zn＋2OH－－2e－═══ZnO＋H2O，正极反应式：Ag2O＋H2O＋2e－═══2Ag＋2OH－，电池总反应：Zn＋Ag2O═══2Ag＋ZnO。
活动三：了解铅蓄电池的构造与原理
1．构造与组成。
阅读教材，结合图示分析铅蓄电池的正极板上覆盖着什么？负极板上覆盖着什么？电解质是什么？
【答案】 正极板上覆盖着二氧化铅，负极板上覆盖着铅，电解质为硫酸。
2．阅读教材，了解铅蓄电池的工作原理，填写下表。
放电过程 充电过程
负极：______________________；
(________反应) 阴极：________________________；(________反应)
正极：_____________________________________________；(_______反应) 阳极：_______________________________________________；(______反应)
总反应：_______________________________________________ 总反应：_______________________________________________
充、放电原理：___________________________________________
氧化
还原
═══PbSO4＋2H2O
还原
PbSO4＋2H2O－2e－═══
氧化
Pb＋PbO2＋2H2SO4 ═══2PbSO4＋2H2O
2PbSO4＋2H2O═══Pb＋PbO2＋2H2SO4
3．铅蓄电池在放电过程中硫酸的浓度怎样变化？你认为理论上铅蓄电池使用一段时间是否需要补充硫酸？是否可以根据电解液硫酸密度的变化判断电池需要充、放电？
【答案】 硫酸的浓度逐渐变小。理论上铅蓄电池使用一段时间不需要补充硫酸，因为放电时消耗硫酸，充电时生成硫酸。可根据硫酸密度的大小判断铅蓄电池是否需要充电。
4．阅读教材，了解新型二次电池的还有哪些种类？新型二次电池有哪些优点？
【答案】 目前已经开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。新型二次电池具有小型化、高比能量、工作寿命长，不需要特殊维护等优点。
5．阅读教材，了解钴酸锂－石墨锂电池的工作原理，结合电池反应：Li(1－x)CoO2＋LixC6═══LiCoO2＋6C，写出正、负极反应式。
【答案】 负极：LixC6－xe－═══6C＋xLi＋
正极：Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－═══LiCoO2
活动四：了解燃料电池的原理、特点
1．燃料电池中的氧化剂和还原剂提供方式与普通的化学电源有什么不同？
【答案】 燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是在工作时不断从外部输入。
2．分析碱性氢氧燃料电池的示意图。
该燃料电池的正极、负极反应物分别是什么？电解质溶液是什么？写出相关电极反应式和电池总反应。
　碱性氢氧燃料电池原理示意图
【答案】 该燃料电池的正极反应物为O2。负极反应物为H2。电解质溶液是KOH溶液。
负极：2H2＋4OH－－4e－═══4H2O　
正极：O2＋2H2O＋4e－═══4OH－
电池总反应：2H2＋O2═══2H2O
3．氢氧燃料电池有什么优点？氢氧燃料电池面临什么问题？
【答案】 优点：氢氧燃料电池能量转换效率高，排放废弃物少、运行噪声小。面临问题：氢气的生产成本高，储存、运输成本高。
活动五：制作简单的燃料电池
阅读教材，完成教材基础实验。
1．思考教材提出的两个问题。
(1) 连接时钟时，如何判断燃料电池的正极、负极？请说明理由。
氢氧燃料电池的装置示意图
【答案】 玻璃导管中液面较低的一极是燃料电池的正极，液面较高的一极是燃料电池的负极。电解水时生成氢气和氧气，生成氢气与氧气的体积比为 2∶1，所以液面较低的电极生成的气体是氧气，液面较高的电极生成的气体的氢气，形成燃料电池时，氧气是电池的正极，氢气是电池的负极，所以玻璃导管中液面较低的一极是正极，液面较高的一极是负极。
(2) 什么现象可以证明处于不同电极的氢气和氧气发生了反应？
【答案】 玻璃导管中液面下降，可证明氢气和氧气发生了反应，形成燃料电池，且时钟指针跳动，也说明产生了电流，形成了燃料电池。
2．写出制作简单燃料电池的电极反应式和电池总反应。
【答案】 负极：2H2－4e－═══4H＋　
正极：O2＋4e－＋4H＋═══2H2O
电池总反应：2H2＋O2═══2H2O
活动六：思考讨论燃料电池电极反应式的书写
讨论电极反应式的书写方法，练习写出甲烷、甲醇的碱性燃料电池的电极反应式和电池总反应(电解质溶液为KOH溶液)。
1．[2025淮安期中]下列设备工作时，化学能转化为电能的是(　　)
1
【解析】 原电池装置可将化学能转化为电能，A正确；天然气灶可将化学能转化为热能，B错误；风力发电可将风能转化为电能，C错误；太阳能电池可将太阳能转化为电能，D错误。
A
A．碱性普通锌锰电池
B．天然气灶
C．风力发电
D．太阳能电池
2．[人教版教材习题]一种可充电电池放电时的电极反应为H2＋2OH－－2e－═══2H2O，NiO(OH)＋H2O＋e－═══Ni(OH)2＋OH－。当为该电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是 (　　)
A．H2O的还原　 B．NiO(OH)的还原
C．H2的氧化　 D．Ni(OH)2的氧化
2
【解析】 为电池充电时，与外电源正极连接的电极是电池的正极，该极上发生的反应是失电子的氧化反应，元素的化合价会升高，为Ni(OH)2的氧化反应。故选D。
D
3． 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溶液，发生氧化还原反应后生成Ag和ZnO，据此判断下列叙述正确的是(　　)
3
A． 使用过程中，电解质KOH被不断消耗
B． 使用过程中，电子由Ag2O电极经外电路流向Zn电极
C． Zn是负极，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－═══ZnO＋H2O
D． Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
3
【解析】 锌为活泼金属，发生氧化反应，作负极，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－═══ZnO＋H2O，氧化银为正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为Ag2O＋2e－ ＋H2O═══2Ag＋2OH－，电池总反应为Zn＋Ag2O═══ZnO＋2Ag，电解质KOH没有被消耗，A、D错误，C正确；使用过程中，电子由Zn电极经外电路流向Ag2O电极，B错误。
【答案】C　
4．如图所示是几种常见的化学电源示意图，下列有关说法不正确的是 (　　)
4
干电池示意图
铅蓄电池示意图
氢氧燃料电池示意图
A．该氢氧燃料电池的正极反应式为O2＋4e－＋2H2O═══ 4OH－
B．干电池的工作原理为2MnO2＋Zn＋2H2O═══ 2MnOOH＋Zn(OH)2
C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减小207 g
D．图中电池依次属于一次电池、二次电池和燃料电池
4
【解析】 该氢氧燃料电池的正极O2得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O═══4OH－，A正确；干电池的工作原理为2MnO2＋Zn＋2H2O═══ 2MnOOH＋Zn(OH)2，B正确；铅蓄电池工作过程中，负极上铅失电子，生成硫酸铅，硫酸铅是难溶物质，在负极上析出，则负极质量应该增大而非减小，C错误；干电池是一次电池，铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，D正确。
【答案】C　
5．下列关于二次电池铅蓄电池的说法错误的是 (　　)
A． 放电时，该电池的负极质量增大
B． 放电时，电池中硫酸的浓度减小
C． 当两极物质都转化为PbSO4时，铅蓄电池将停止工作
5
D
6．[2025常州高中月考]一种二次储能电池的构造示意图如图所示。下列说法正确的是 (　　)
6
A．放电时，电能转化为化学能
B．充电时，每生成1 mol Fe3+，理论上有1 mol H＋通过质子交换膜
C．放电时，右侧H＋通过质子交换膜向左侧电极移动
6
【答案】B
(1) 高铁电池的负极材料是________，放电时负极反应式为____________________________________。
(2) 放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应；正极反应式为_______________________________________。放电时，_____(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。
7
Zn
Zn＋
2OH－－2e－═══Zn(OH)2
还原
正
7
8．通过化学方法可使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能量转化率。回答下列问题。
(1) 探究甲烷燃料电池的工作原理示意图如下：
8
①电池的负极是______(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为________________________________________。
②电池工作一段时间后，电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
a
CH4－8e－＋
减小
8
①正极反应式为____________________________。
②总反应为________________________。
8
2CO＋O2═══2CO2

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