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第 25 讲 化学电源
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小杨老师 15521324728 侵权必究
知识精讲
小杨老师 15521324728 侵权必究
一、化学电源的分类与优劣判断
1. 分类：化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等。
2. 优劣判断
杨sir化学，侵权必究
（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或(W·h)/L。
（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或W/L。
（3）电池可储存时间的长短。
二、一次电池（干电池）
一次电池，也叫做干电池，放电后不可再充电。常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽
扣式银锌电池等。
1. 普通锌锰干电池
常见的锌锰干电池的构造如图所示。其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。这种电
池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。
杨sir化学，侵权必究
总反应 Zn + 2MnO + 2NH+ === Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH ↑
2 4 3负极 Zn﹣2e- === Zn2+
正极 2MnO + 2NH+ + 2e- === 2MnO(OH) + 2NH ↑
2 4 3
2. 碱性锌锰干电池
用KOH电解质溶液代替NH Cl做电解质时，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。
4 杨sir化学，侵权必究
总反应 Zn + 2MnO + 2H O == 2MnO(OH) + Zn(OH)
2 2 2
负极 Zn + 2OH-﹣2e-==Zn(OH)
2
正极 2MnO + 2H O + 2e- ==2MnO(OH) + 2OH-
2 2
3. 纽扣式锌银电池
锌银扣式电池，以锌为负极,银的氧化物为正极,氢氧化钾（或钠）溶液为电解液的纽扣状微型原电池
总反应 Zn+Ag O+ HO === Zn(OH) +2Ag
2 2 2
负极 Zn+2OH- - 2e- === Zn(OH)
2
正极 Ag O+2e- + HO === 2Ag +2OH-
2 2
三、二次电池
有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使活性物质获得再生，从而实现放电
（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池
或蓄电池。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅蓄电池。
1. 铅蓄电池
杨sir化学，侵权必究
工作原理 Pb＋PbO＋2HSO 2PbSO＋2HO
2 2 4 4 2
总反应 Pb + PbO + 2HSO === 2PbSO + 2HO
2 2 4 4 2
放电
负极正极
总反应 2PbSO + 2HO === Pb + PbO +4H+ + 2SO2-
4 2 2 4
充电 阴极 PbSO 4 ＋2e－===Pb＋ SO2 4 -
阳极 PbSO＋2HO－2e－===PbO＋4H＋＋ SO2-
4 2 2 4
2. 锂离子电池
锂离子电池正极材料多采用磷酸铁锂（LiFePO ，也称磷酸亚铁锂）或钻酸锂（LiCoO ）等，一般是
4 2
具有可供锂离子嵌入或脱嵌（即可逆嵌脱）结构的化合物。负极材料大多数是碳素材料，如人工石墨、碳
纤维、天然石墨等。电解质溶液是锂离子的载体，是将锂盐溶解在一定的非水、非质子性的有机溶剂中制
成的，其作用是在电池内部正、负极之间形成良好的离子导电通道。
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在放电过程中，锂离子从负极脱出，嵌入到正极。在充电过程中，锂离子从正极材料晶格间脱离出来，
嵌入到负极材料里。在充放电过程中，锂离子在正、负极间不断地进行可逆嵌脱。
以钻酸锂-石墨锂电池为例：
工作原理 Li CoO + Li C LiCoO + 6C
1-x 2 x 6 2
总反应 Li CoO + LiC === LiCoO + 6C
1-x 2 x 6 2
放
负极
电
正极
总反应 LiCoO + 6C === Li CoO + LiC
2 1-x 2 x 6
充
阴极
电
阳极
三、燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）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，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。
1．氢氧燃料电池
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电解质 HSO 溶液 KOH溶液
2 4
总反应 2H +O === 2H O
2 2 2
负极
反应式
正极
反应式2．甲烷燃料电池
甲烷电池 电解质溶液为HSO 电解质溶液为KOH
2 4
负极反应式
正极反应式
总反应式
对点训练
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题型一：一次电池的工作原理
杨sir化学，侵权必究
【例1】日常所用锌-锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH Cl作电解质，电极反应为：Zn-2e-
4
=Zn2＋，2MnO ＋2NH ＋2e-=MnO＋2NH ＋HO。下列有关锌-锰干电池的叙述中，正确的是
2 2 3 3 2
A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极
B．干电池可实现电能向化学能的转化
C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器
D．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒
【变1-2】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液
为电解液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO(s)+HO(l)=Zn(OH) (s)+Mn O(s)，下列说法错误的是
2 2 2 2 3
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
C．电池负极上发生氧化反应
D．外电路中每通过0.4mol电子，锌的质量理论上减小13.0g
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题型二：二次电池的工作原理
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【变2-1】某种钠离子的二次电池，其放电工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，石墨上的电势比MnPO 上的高
4
B．充电时，石墨接直流电源的正极
C．充电时，Na+由右侧经过离子交换膜迁移到左侧
D．放电时，正极反应为NaMnPO +e-=MnPO +Na+
4 4
题型三：锂离子电池的工作原理
杨sir化学，侵权必究
【例3】锂电池是新一代高能电池，目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO
2
=LiMnO ，下列说法中正确的是
2
A．Li是正极，MnO 是负极
2
B．放电时负极的反应：Li-e-=Li+
C．放电时正极发生氧化反应
D．电池放电时，能量转化率可达到100%
【变4】磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，电池总反应为M Fe PO +LiC
1-x x 4 6
LiM Fe PO +6C，其原理如图所示，下列说法正确的是
1-x x 4
A．放电时，石墨电极的电势更高
B．充电时，Li+移向磷酸铁锂电极
C．充电时，磷酸铁锂电极应与电源正极相连
D．放电时，正极反应式为M Fe PO +e-+Li+=LiFe PO +(1-x)M
1-x x 4 x 4 杨sir化学，侵权必究
题型四：燃料电池的工作原理
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【变5-1】 燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是A．电池工作时， 得到电子，发生还原反应
B．电极b上的电极反应式为
C．燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能
D．电池工作时，溶液中的 向电极a迁移
题型五：化学电源的工作原理
杨sir化学，侵权必究
【例6】下列四个常用电化学装置的叙述错误的是
A．图 I所示电池中，电子从锌片流出
B．图 II所示干电池中石墨作负极
C．图 III所示电池为二次电池
D．图 IV所示电池中正极反应为：
【例8】回答下列问题：
（1）已知可逆反应AsO +2I—+2H+= AsO +I +H O，某化学兴趣小组利用反应探究原电池原理并应用原电
2 2
池原理制作多种电池：电池工作时，盐桥中的阴离子向_______极移动(填C 或C )；若向B池里滴加NaOH溶液，平衡向_______
1 2
方向移动，此时C 极的电极反应式为_______。
2
（2）乙同学结合课本氢氧燃料电池知识将CH 设计成燃料电池，装置如图所示(a、b为多孔碳棒)其中
4
_______ (填 A或B)处电极入口通甲烷。当消耗标况下甲烷33.6L时，假设能量转化率为90%，则导线中
转移电子的物质的量_______mol。若将该燃料电池内部KOH溶液改为熔融的掺杂着氧化钇( Y O)的氧化
2 3
锆( ZrO )晶体，在其内部可以传导O2-，电池的负极电极反应式：_______。
2
（3）丙同学查资料发现生物电池具有工作时不发热、不损坏电极等优点，不但可以节约大量金属，而且
寿命比化学电源长得多，因此越来越受到人们的青睐。某生物电池用葡萄糖(C H O)作原料，在酶的作用
6 12 6
下被氧化为葡萄糖酸(C H O)，其工作原理如下图所示。
6 12 7 杨sir化学，侵权必究
a的电极反应式为_______。当有2molH+通过质子交换膜时，理论上电极a消耗葡萄糖的质量为_______g；
该电池_______(填“能”或“不能”)在高温条件下使用。
提分特训
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【题1】碱性锌锰干电池的总反应为： 。下列关于该电池的说法
中正确的是A．Zn为负极， 为正极 B．工作时电子由 经由外电路流向Zn
C．工作时OH-移向正极 D．电池放电过程中，溶液的酸碱性一定不变
【题2】化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确的是
A．甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液的pH增大
B．乙：负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
杨sir化学，侵权必究
D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
【题4】三元电池是电动汽车的新能源，其正极材料可表示为LiNiCo MnO。充电时电池总反应为
x y z 2
LiNiCo MnO+6C(石墨)=Li Ni Co MnO+LiC ，其电池工作原理如图所示，两极之间有一个允许特定的
x y z 2 1-a x y z 2 a 6
离子X通过的隔膜。下列说法正确的是
A．允许离子X通过的隔膜属于阴离子交换膜
B．放电时，电流由A经负载回到B
C．充电时，B为阴极，发生还原反应
D．放电时，负极反应式为：LiC -ae-=6C(石墨)+aLi+
a 6 杨sir化学，侵权必究
【题5】风力发电输出功率的波动性导致其直接并网会对电网带来不良影响，需要连接储能电池装置，通
过储能电池对电能的存储、汇集，再集中供电来提高并网性能，下图是水系铝离子储能电池工作机理，下
列有关其说法不正确的是
A．单位质量的铝放出的电量高，并且价格低廉，储量丰富B．铝储能电池是二次电池
C．放电时， 从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面
D．该电池中金属铝电极易形成致密的氧化铝钝化膜，阻断铝离子的传输从而降低电池效能
【题6】铅蓄电池、镍镉碱性充电电池都是重要的二次电池。已知：
①铅蓄电池总的化学方程式为： ，使用(放电)段时间后，其内
阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用；
②镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为： ，负极反应式：
，使用(放电)到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继
续使用；
回答下列问题：
(1)铅蓄电池负极板上覆盖的物质是_______(填名称)，充电时，PbSO 在_______ (填“阳极”、“阴极”或
4
“两个电极”)上_______ (填“生成或除去”)。
(2)镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为_______。
(3)铅蓄电池和镍镉碱性充电电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原
因可能是_______。
杨sir化学，侵权必究
【题8】酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉、MnO 、ZnCl 和
2 2
NH Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，
4
有关数据表所示：
溶解度/(g/100g水)
温度/℃
0 20 40 60 80 100
化合物
NHCl 29.3 37.2 45.8 55.3 65.6 77.3
4
ZnCl 343 395 452 488 541 614
2
回答下列问题：
(1)该电池的正极反应式为 ___________。
(2)维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn___________g．(已知Q=It，F=96500C/mol)
(3)废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl 和NH Cl，二者可通过___________分离回收。
2 4
(4)滤渣的主要成分是MnO 、___________和___________，欲从中得到较纯的MnO ，最简便的方法是
2 2
___________，其原理是___________。
杨sir化学，侵权必究提分作业
小杨老师 15521324728 侵权必究
【练1】下列电池不属于化学电池的是
A．碱性干电池 B．铅蓄电池 C．燃料电池 D．太阳能电池
【练2】新冠肺炎最明显的症状就是出现发热，体温枪能快速检测人体体温。该体温枪所用的电池为一种
银锌电池(如下图所示)，该电池的总反应式为： 。下列关于该电池的说法
正确的是
A．Ag O电极作正极，发生氧化反应
2
B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动
C．电池工作时，电流从Ag O电极经过隔板流向Zn电极
2
D．该电池的负极反应为：
【练3】甲醇燃料电池在碱性条件下的电池反应为2CHOH＋3O＋4OH-=2CO ＋6HO。则下列有关说法
3 2 2
不正确的是
A．O 在正极参与反应
2
B．该电池使用一段时间后溶液pH变小
C．负极反应为：CHOH-6e-＋8OH-=CO ＋6HO
3 2
D．每转移0.6 mol电子，则消耗氧气的体积为3.36L
【练4】一种应用比较广泛的甲醇燃料电池，电解液是酸性溶液，其工作原理如图所示，下列说法正确的
是A．若有 生成，则有 从甲池通过交换膜进入乙池
B．N极电极反应为
C．甲池溶液 增大，乙池溶液 减小
杨sir化学，侵权必究
D．Ｍ极为负极，发生还原反应
【练5】铅蓄电池的总反应式为 。请回答下列问题(不考虑氢、
氧的氧化还原)：
（1）放电时，正极的电极反应式是___________；电解液中 浓度将变___________(填“大”或
“小”)；电流方向从___________(填“正”或“负”，下同)极流向___________极。当外电路通过
电子时，理论上负极板的质量增加___________g。
（2）在完全放电耗尽 和 时，若按如图所示连接，电解一段时间后，则在A电极上的电极反应式为
___________，B电极上生成___________。倒卖拉黑，关注更新免费领取，淘宝唯一每月更新店铺:知二教育
