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
2．判断电池优劣的主要标准
（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＋ 2H 2O ＋ 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 构造分析及工作原理
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 ＋ SO － 2e －
=== PbSO 4
正极：PbO2＋ 4H ＋
＋ SO ＋ 2e －
=== PbSO 4＋ 2H 2O
总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4+2H2O
〔强调〕铅蓄电池充电过程与其放电过程相反。
（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－ x e －
=== x Li ＋
＋ C y
正极：Li1－xCoO2＋ x Li ＋
＋ x e －
=== LiCoO 2
总反应：LixCy＋Li1－xCoO2 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
D．在放电时，正极发生的反应是：Pb＋SO===PbSO4＋2e－
【答案】D　
〔解析〕A项，负极由 Pb 变成PbSO4，固体质量增加，正确；B项，根据总反应，硫酸消耗浓度变小，正确；C项，
当两极物质都转化为 PbSO4时，电极相同，电势差为零，铅蓄电池将停止工作，正确； D项，正极得电子发生还原
反应，电极反应为：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，错误。
2．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为 CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下
列有关说法正确的是(　　)
A．检测时，电解质溶液中的 H＋向负极移动
B．若有0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗 4.48 L 氧气
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