高三化学导学案：化学电源(含答案)

化学电源
班级姓名小组 .
【学习目标】
1.结合课本P74，能准确复述化学电源的分类、活性物质的定义和评价电池性能优劣的标准。

2.结合课本P75--77，能准确复述碱性锌锰电池、银锌纽扣、铅蓄电池的电极材料、电解质及其优缺点。

3.结合课本P77，能准确分析铅蓄电池充、放电的过程中电极质量变化。

4.结合电极反应中H+、OH-的消耗和生成能分析电极附近pH的变化
【重点难点】
重点：电源的分类、工作原理、优缺点、充放电时电极质量、pH的变化
难点：陌生电池工作原理的分析。

【导学流程】
一．基础感知
1.一次电池
(1).结合酸性锌锰干电池的电解质（糊状NH4Cl）和构造分
析，为何放置久了会失效？
(2).结合锌银纽扣电池的电极反应，分析正负极的pH变化？
（写在课本上）
(3).结合比能量的定义，解释锂电池比能量高的原因？（写
在课本上）
2.二次电池
(1).结合铅蓄电池分析下列问题：
①铅蓄电池的正、负极和电解质分别是什么？默写放电时
负极的电极式和充电时阴极的电极式，找出规律。

②放电时正、负极的质量如何变化？当转移2mol电子时，正、负极质量变化分别为多少？
③结合铅蓄电池的总反应，分析该反应是否为可逆反应？为什么？
<思考>结合课本中所给的3个电池的电极材料总结原电池电极判断的一般规律？结合如何依据产物的存在形式判断电解质的酸碱性？。

化學電源編號：26班級組別姓名【學習目標】1、掌握常見化學電源的種類及其工作原理。

2、小組合作探究新型電池的工作原理並能書寫電極反應式和電池反應方程式。

3、以極度的熱情投入課堂，體驗學習的快樂。

【使用說明】利用一節課，認真閱讀課本完成學案，下課收齊。

下節課修改10 分鐘後結合錯題統計討論10分鐘，師生探究、學生展示20分鐘，鞏固落實5分鐘。

標有★★的B層可不做，標有★或★★的C層可不做【課前導學】一、常見化學電源1、鋅錳乾電池（1）酸性乾電池是鋅筒外殼為_____極，位於中央的頂蓋有銅帽的石墨為_____極，在石墨的周圍填充______________混合液為電解質溶液，用澱粉糊固定化。

並還填有MnO2黑色粉末，吸收正極放出的H2，防止產生極化現象。

該乾電池的工作原理是：Zn+ 2MnO2+ 2NH4+= Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O寫出該乾電池放電時的電極反應式：負極：________________________________（2）鹼性鋅錳乾電池以氫氧化鉀做電解質，其電極反應式是：正極_________________________ 負極______________________________電池反應是____________________________________2、鉛蓄電池鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠或者透明塑膠製成長方形外殼，在正極版上有一層棕褐色的________,負極板是海綿狀的________ ，兩極均浸入________溶液中，且兩極間用微孔橡膠或微孔塑膠隔開。

(1) 放電時可看作是_______池，電極反應式為：_____________________________________負極：_____________________________；正極：______________________________。

⑵ 放電進行到硫酸的濃度較低時需充電，充電時可以看作是池，電極反應式為：陰極：；陽極：。

化学反应与能量变化新型电源（含答案）课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。

2.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。

3.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。

4.学生必做实验：制作简单的燃料电池新型电源2023全国乙，T12；2022广东，T16；2022湖南，T8；2022全国甲，T10；2022全国乙，T12；2021河北，T9、T16；2021年6月浙江，T22；2021湖南，T10；2021辽宁，T10；2021福建，T9；2020天津，T11；2020上海，T2；2020全国Ⅰ，T12；2019天津，T6；2019全国Ⅰ，T12证据推理与模型认知：能分析识别复杂的实际电池；能利用电化学原理创造性地解决实际问题命题分析预测1.近年高考常结合电池科技前沿，如能量密度高的液流电池、安全性能高的石墨烯锂电池、燃料电池（微生物燃料电池、有机物燃料电池等）、金属－空气电池等考查原电池的工作原理及其应用、二次电池的充放电过程及相关计算等。

2.2025年高考要关注：（1）新型有机物燃料电池。

有机物与电化学结合既体现模块知识的综合性，又考查考生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。

（2）航空航天领域、电动车领域的新型电池考点新型电源1.Li 、Na 、K 、Mg 、Al 、Zn 电池 名称装置图工作原理锂电池负极反应：[1] Li －e－Li ＋①正极反应物为S 8，产物为Li 2S 4、Li 2S 2，正极反应：[2] S 8＋4e －＋4Li＋2Li 2S 4、S 8＋8e －＋8Li＋4Li 2S 2 ；②正极反应物为CO 2，产物为C ＋Li 2CO 3，正极反应：[3] 3CO 2＋4e －＋4Li＋2Li 2CO 3＋C ；③正极反应物为O 2，产物为Li 2O 、Li 2O 2，正极反应：[4] O 2＋4e －＋4Li＋2Li 2O 、O 2＋2e －＋2Li＋Li 2O 2钠电池负极反应：[5] Na －e－Na ＋正极反应物为S x ，产物为Na 2S x ，正极反应：[6] S x ＋2e －＋2Na＋Na 2S x钾电池负极反应：[7] K －e－K ＋正极反应物为O 2，产物为KO 2，正极反应：[8] O 2＋e －＋K＋KO 2镁电池负极反应：[9] Mg －2e －＋2OH －Mg （OH ）2正极反应：[10] 2CO 2＋2e－C 2O 42－铝电池负极反应：[11] Al －3e －＋4OH －[Al （OH ）4]－（或Al－3e－Al 3＋）离子导体为盐溶液（中性），正极反应物为S ，产物为H 2S ，正极反应：[12] 3S ＋6e －＋2Al 3＋＋6H 2O3H 2S↑＋2Al （OH ）3锌电池 负极反应：[13] Zn －2e －＋4OH－[Zn （OH ）4]2－正极反应物为CO 2，产物为CH 3COOH ，正极反应：[14] 2CO 2＋8e －＋8H＋CH 3COOH ＋2H 2O2.锂离子电池 名称装置图工作原理负极反应：[15] Li x C 6－x e －x Li ＋＋6C、LiC6－e－Li＋＋6C锂离子电池 正极反应：[16] Li 1－x CoO 2＋x e －＋x Li＋LiCoO 2、Li 1－x NiO 2＋x e－＋x Li＋LiNiO 2、Li 1－x MnO 2＋x e －＋x Li＋LiMnO 2、Li 1－x FePO 4＋x e －＋x Li＋LiFePO 4、Li 1－x Mn 2O 4＋x e －＋x Li ＋LiMn 2O 43.燃料电池 名称装置图工作原理燃料 电池负极反应：[17] CO －2e －＋4OH －C O 32－＋2H 2O 、CH 4－8e －＋10OH－C O 32－＋7H 2O 、CH 3OH －6e －＋8OH－C O 32－＋6H 2O 、CH 3OCH 3－12e －＋16OH－2C O 32－＋11H 2O 、C 6H 12O 6－24e －＋36OH －6C O 32－＋24H 2O 、NH 2NH 2－4e －＋4OH－N 2↑＋4H 2O正极反应：[18] O 2＋4e －＋2H 2O4OH －微生物电池负极反应：[19] CH 3COOH －8e －＋2H 2O2CO 2↑＋8H ＋、C 6H 12O 6－24e －＋6H 2O6CO 2↑＋24H ＋正极反应：[20] O 2＋4e －＋4H＋2H 2O注意 燃料电池负极反应式书写的难点是有机物化合价的分析，可以用“化合物中元素化合价代数和为零”法，来分析碳元素的化合价，且只需要分析发生化合价变化的碳原子。

2021年北京高二年级人教学版本选修4第四章第二节化学电源[学习目标定位] 1.知道化学电源的分类方法。

2.熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。

3.了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。

新课程探究一、化学电池及其分类1.化学电池的分类(1)化学电池按其使用性质常分为如下三类：①一次电池：又叫干电池，活性物质消耗到一定程度就不能再使用。

②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质再生。

③燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电池。

(2)化学电池按其电解质性质可分为中性电池、酸性电池、碱性电池。

2.判断电池优劣的主要标准(1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。

(2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。

(3)电池可储存时间的长短。

3.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和酸碱等有害物质，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。

例1下列说法中错误的是( )A.干电池是以胶糊状电解液来产生直流电的一次电池B.二次电池能连续不断地使用是因为含有的活性物质可以再生C.氢气、甲醇、烃、肼、氨等液体或气体都可作为燃料电池的燃料D.具有高“比能量”和高“比功率”的电池称为高能电池答案 B考点初步认识化学电池题点化学电池及其类别例2随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是( )A.利用电池外壳的金属材料B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品D.回收其中石墨电极答案 B二、常见的化学电池1.一次电池(1)碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

1.2.2 化学电源班级______姓名__________【学习目标】1．能通过查阅资料、调查访问等多种方式了解生产生活中常见化学电源的种类及工作原理。

2.认识化学能转化为电能的实际意义。

【智慧导学】一、自学导引1．银锌钮扣电池负极：( ) 正极：( )总反应：2．碱性锌锰电池负极：( ) 正极：( )总反应：3．新型燃料电池(如：氢氧燃料电池)(酸或盐作电解质)负极：( )(如H2SO4)正极：( )(碱作电解质)负极：( )(如KOH)正极：( )4．铅蓄电池负极：( )正极：( )总反应：(放电与充电)二、自学检测1．常见化学电源有哪些：氢氧燃料电池、有机物燃料电池、银锌钮扣电池、锌锰干电池（普通和碱性）、铅蓄电池、固体电池、锂碘电池、镍镉电池、碳酸盐电池、海水电池等常常考查的电池。

2．碱性蓄电池这类电池一般寿命比铅酸蓄电池长很多，且携带很方便。

Ni-Cd电池：Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2Ni-Fe电池：Fe + 2NiO(OH) + 2 H2O =2Ni(OH)2 + Fe(OH)2三、课中导学任务一：常见化学电池【例题选讲】例1．锌锰干电池是用锌制圆筒形外壳作极。

位于中央的顶端盖有铜帽的石墨作极，在石墨周围填充作电解质，还填有MnO2和炭黑。

其电极反应为：负极：正极：＋2e－＋2 MnO2＝Mn2O3＋2NH3↑＋H2O电池总反应式为：Zn＋2NH4＋＋2MnO2＝Mn2O3＋2NH3↑＋Zn2＋＋H2O该电池用久了，其外壳就会变软，主要原因是，正极反应中，前后经历下列反应：2NH4＋＋2e－＝2NH3＋H2；2MnＯ2＋H2＝Mn2O3＋H2O，如果没有MnO2参与，干电池将难于持续稳定工作。

试说明理由：___________________________________。

许多国家都规定要对废旧的锌锰干电池进行回收，从保护环境和节约材料方面解释为什么要回收这种废旧电池。

第二课时化学电源[学习目标] 1.知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。

2.能正确书写简单化学电源的电极反应式。

[学生预习区]常见的化学电源1．一次电池：用过之后不能复原。

锌锰干电池：(1)组成：锌、碳棒、二氧化锰、氯化锌、氯化铵。

(2)电池总反应：□01Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)。

2．二次电池：放电后可以充电继续使用。

(1)铅蓄电池①组成：□02铅、二氧化铅、硫酸；②电池总反应：□03PbO2＋Pb＋2H2SO4放电充电2PbSO4＋2H2O。

(2)镍氢电池①组成：贮氢合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液；②电池总反应：□04NiO(OH)＋MH 放电充电NiO＋M＋H2O(MH表示贮氢合金M中吸收结合的氢)。

3．燃料电池(1)氢氧燃料电池①组成：铂碳/H2、铂碳/O2、KOH溶液；②电池总反应：□052H2＋O2===2H2O。

(2)甲醇－空气燃料电池①组成：钯碳/CH3OH、铂—烧结镍/空气、KOH溶液；②电池总反应：□062CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO2－3＋6H2O。

1．铅蓄电池的正负极材料分别是什么？提示：负极为Pb，正极为PbO2。

2．写出氢氧燃料电池反应的化学方程式，由此分析两极反应物分别是什么？提示：在2H2＋O2===2H2O反应中，化合价变化H2→H2O，氢由0价→＋1价，O2→H2O，氧由0价→－2价，H2发生氧化反应，O2发生还原反应，H2为负极反应物，O2为正极反应物。

[教师点拨区]一、燃料电池1．燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化反应和还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。

2．燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。

与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。

二、电极反应式的书写1．负极反应式的书写(1)活泼金属作负极时，电极本身被氧化①若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如：Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋。

第二节化学电源学案[学习目标]了解常见的化学电源的种类及其工作原理，知道它们在生产、生活和国防中的实际应用。

[学习重点、难点]常见化学电源的工作原理[学习过程]【自学指导一】阅读教材74-78 页，思考下列问题并把答案填写在下面的知识总结中。

[问题]①目前化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？产生电能的基本原理是什么？②化学电池与其他能源相比有哪些优点？③判断电池的优劣标准主要是什么？【知识总结】化学电池1)概念:2)分类:3)优点:4)电池优劣的判断标准:5）各类电池一次电池二次电池燃料电池普通锌锰电池碱性锌锰电池银锌电池锂电池铅蓄电池负极材料正极材料电解质溶液6）燃料电池介质电池反应： 2H2+O2=2H2O酸性负极正极中性负极正极碱性负极正极【练习】将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为____，这一极的电极反应为_______；通入氧气的一极为______，电极反应为_ ，总反应为__________。

【小结】书写电极反应式应注意以下几点：1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在）；【课后练习】1、在含有H2S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了Ag2S），为了除去银器表面Ag2S，可采用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好．过一段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程．2、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO的混合气为阴极燃气，制得在65℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：2CO+2CO32-=4CO3+4e-正极反应式：总反应式：3.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（）A、 Li是正极，电极反应为Li － e- = Li+B、 Li是负极，电极反应为Li － e-= Li+C、 Li是负极，电极反应为MnO2+ e-= MnO2D、 Li是负极，电极反应为Li －2e-= Li2+4、1991年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。

2021高三全国统考化学（经典版）一轮学案：第9章第1节原电池化学电源含答案第九章电化学基础第1节原电池化学电源［考试说明] 1.了解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和电池总反应方程式。

2.了解常见化学电源的种类及其工作原理.[命题规律］本节内容是高考的常考点，其考查形式一般以新型能源电池或燃料电池为载体,考查原电池正负极的判断、电极反应式的书写、电子或电流的方向及溶液pH的变化等；原电池的应用主要考查原电池的设计、电化学腐蚀及解释某些化学现象等，主要以选择题、填空题形式出现.考点1原电池及其工作原理知识梳理1。

概念原电池是把错误!化学能转化为错误!电能的装置。

2．构成条件（1）有能自发进行的错误!氧化还原反应发生。

(2)错误!活泼性不同的两个电极。

（3）形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①错误!电解质溶液；②两电极直接或间接接触;③两电极插入错误!电解质溶液中。

3．工作原理(以铜一锌原电池为例)装置图电极材料负极：错误!锌片正极：错误!铜片电极反应错误!Zn－2e－===Zn2＋□，04Cu2＋＋2e－===Cu反应类型□05氧化反应错误!还原反应电子流向由错误!锌片沿导线流向错误!铜片电解质溶液中离子流向电解质溶液中，阴离子向错误!负极迁移,阳离子向错误!正极迁移电流方向由错误!铜片沿导线流向错误!锌片盐桥中离子流向盐桥中含有饱和KCl溶液，错误!K＋移向正极,错误!Cl－移向负极电池总反应式错误!Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu两类装置的不同点还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能,造成能量损耗Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，减少了能量损耗，故电流稳定，持续时间长（1）只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池.(2）活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。

（3）电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线（即电子不下水，离子不上岸)。

第二节化学电源1．了解化学电源的种类及其工作原理，知道化学电源在生产、生活和国防中的实际应用。

2．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。

3．掌握一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理，会书写电极反应式。

(重难点)教材整理1 一次电池1．碱性锌锰电池(1)构造：(2)组成：正极：MnO2；负极：Zn；电解质：KOH。

(3)工作原理：负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

2．银锌电池(1)构造：(2)组成：负极：Zn；正极：Ag2O；电解质：KOH。

(3)工作原理：负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

教材整理2 二次电池(以铅蓄电池为例)1．构造2．组成负极：Pb；正极：PbO2；电解质：H2SO4溶液。

3．工作原理(1)放电过程：4(aq)－2e－===PbSO4(s)(氧化反应)；负极：Pb(s)＋SO2－4(aq)＋2e－===正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－PbSO4(s)＋2H2O(l)总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)(2)充电过程：4(aq)；阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)；阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。

(3)铅蓄电池的充、放电过程：Pb＋PbO2＋2H2SO4错误!2PbSO4＋2H2O[探究·升华][思考探究]H2是一种优质燃料，热值高。

第四章电化学基础第二节化学电源【明确学习目标】1．熟悉化学电源分类、组成及工作原理，熟练书写电极反应式;2．了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。

课前预习案【知识回顾】某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，如图所示。

(1) 如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出________活动性更强(填写元素符号)。

(2) 由此实验，可得到如下哪些结论？________。

A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质B．镁的金属性不一定比铝的金属性强C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值D．该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析(3)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正、负极”的做法________(填“可靠”或“不可靠”)。

如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案___________________________________。

【新课预习】学生阅读教材P74～P78，并思考下列问题：1.化学电池的分类标准是什么？2．判断电池优劣的主要标准是什么？3．二次电池充放电有和区别和联系；4．燃料电池是如何工作的。

【预习中的疑难问题】课堂探究案一、【合作探究1：化学电池的分类和优劣标准】1．现代科技的发展，人类利用化学和物理知识的原理，设计了各种各样的电池，2．电池的优点和作用（1）优点是：①能量转换效率高，供能稳定可靠。

②可以制成各种形状和大小，不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。

③易维护，可在各种环境下工作。

（2）电池优劣的主要标准①比能量：即，单位(W·h)/kg或(W·h)/L；②比功率：即，单位W/kg或W/L；③电池时间的长短。