第4章第1节 原电池（第2课时 化学电源）(教师版）-2021-2022学年高二化学同步精品学案（新教材人教版选择性必修1）

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《2021-2022 学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修 1）》
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池 第2课时 化学电源
二、化学电源
（一）化学电源概述：原电池是化学电源的雏形。
1． 电源的分类
一次电池：放电后不可再充电。
二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。
燃料电池：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
2．判断电池优劣的主要标准
比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少。
比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小。
电池可储存时间的长短。
（二）常见电池的工作原理
1．一次电池：随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质被消耗，当这些物质消耗到一定程度时，电池就不
能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。如碱性锌锰干电池：
工作原理示意图
构造分析及工作原理
电池
构造
负极反应物：锌粉
正极反应物：二氧化锰
电解质溶液：氢氧化钾
工作
原理
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2
2．二次电池
（1）铅蓄电池
工作原理示意图
电池
构造
负极反应物：Pb
正极反应物：PbO2
电解质溶液：H2SO4溶液
工作
原理
负极：Pb＋SO2－
4－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋SO2－
4＋2e－===PbSO4＋2H2O
总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4
放电
充电 2PbSO4+2H2O
〔强调〕铅蓄电池充电过程与其放电过程相反。
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（2）锂离子电池
工作原理示意图
构造分析及工作原理
电池
构造
负极反应物：嵌锂石墨(LixCy)
正极反应物：钴酸锂(LiCoO2)
电解质溶液：六氟磷酸锂的碳酸酯溶液
工作
原理
负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy
正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2
总反应：LixCy＋Li1－xCoO2
放电
充电 LiCoO2＋Cy
〔反应过程〕放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，
充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往
返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。
3．燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一
个催化转化元件。燃料电池工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生
成物不断地被排出，于是电池就连续不断地提供电能。如氢氧燃料电池：
工作原理示意图
电极反应
电解质溶液
酸性电解质(H2SO4)
碱性电解质(KOH)
负极反应
2H2－4e－==4H＋
2H2－4e－＋4OH－=4H2O
正极反应
O2＋4e－＋4H＋==2H2O
O2＋4e－＋2H2O==4OH－
总反应
2H2＋O2===2H2O
〔强调〕理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、
煤气等气体或液体，且能量转化率超过 80%，由燃料电池组合成的发电站被誉为“绿色发电站”。
（三）化学电源的发展方向：小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。
如镍氢电池、锂离子电池等。
（四）化学电池的回收利用：使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源
等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。
【预习检验】
1．关于二次电池铅蓄电池的说法中错误的是( )
A．在放电时，该电池的负极质量增加
B．在放电时，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
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