資源簡介

第06講 化學電源
(
目標導航
)
課程標準 課標解讀
1．了解化學電源的分類。 2．了解常見的化學電源及其工作原理。 3．了解化學電源的廣泛使用及對環境的影響。 1．能從宏觀與微觀結合的視角對電池及其變化進行分類和表征。能運用相關的化學用語說明各類電池的有關變化，能分析電池中的物質變化和伴隨發生的能量轉化與電池結構之間的關系。 2．根據實驗方案，獨立完成氫氧燃料電池的實驗，收集實驗證據，能用數據、圖標、符號等處理實驗信息，基于現象進行分析并得出結論，交流自己的探究成果。 3．了解化學電源的廣泛應用及廢舊電池對環境的危害，在實踐中逐步形成保護環境的觀念。
(
知識精講
)
知識點01 化學電源的分類
【即學即練1】下列電池屬于一次電池的是（ ）。
A．鋅錳干電池 B．鉛蓄電池 C．鋰電池 D．氫氧燃料電池
【解析】選A。鉛蓄電池、鋰電池屬于二次電池；氫氧燃料電池屬于燃料電池。
知識點02 常見電池
1．鋅錳干電池
項目 酸性鋅錳干電池 堿性鋅錳干電池
電極 鋅筒作負極，石墨作正極
電解質 氯化銨和氯化鋅 氫氧化鉀
電極反應 負極 Zn－2e－＝Zn2+ Zn+2OH－－2e－＝ZnO+H2O
正極 2NH+2e－＝2NH3+H2 MnO2+2H2O+2e－＝Mn（OH）2+2OH－
電池反應 Zn+2NH4Cl＝ZnCl2+2NH3+H2 Zn+MnO2+H2O＝ZnO+Mn（OH）2
2．鉛蓄電池
（1）電極材料
（2）電解質溶液：30%H2SO4溶液
（3）電極反應和總反應
（4）特點：性能優良，價格便宜，可多次充放電；單位重量的電極材料釋放的電能小。
3．氫氧燃料電池
（1）電極反應及電池反應
項目 酸性燃料電池 堿性燃料電池
電極 石墨電極材料
電解質 磷酸等酸性溶液 KOH溶液
電極反應 負極 2H2－4e－＝4H+ 2H2+4OH－－4e－＝4H2O
正極 O2+4H++4e－＝2H2O O2+2H2O+4e－＝4OH－
電池反應 2H2+O2＝2H2O
（2）特點：能量利用效率高、可連續使用、排放污染物少。
【特別提醒】燃料電池的兩電極不參與反應，而是燃料（還原性氣體或液體）和氧氣分別在兩極發生反應。
【即學即練2】下面是幾種常見的化學電源示意圖，有關說法不正確的是（ ）。
A．上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池
B．干電池在長時間使用后，鋅筒被破壞
C．鉛蓄電池工作過程中，每通過2mol電子，負極質量減輕207g
D．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源
【解析】選C。干電池是一次性電池，鉛蓄電池是可充電電池屬于二次電池，氫氧燃料電池屬于燃料電池，故A正確；在干電池中，Zn作負極，被氧化，故B正確；（3）鉛蓄電池工作過程中，硫酸鉛在負極上析出，該極質量應該增加而非減小，故C錯誤；氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏
(
能力拓展
)
考法01 二次電池
【典例1】（2022·廣東省等級考）科學家基于Cl2易溶于CCl4的性質，發展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設備（如圖）。充電時電極a的反應為：NaTi2（PO4）3+2e－+2Na+Na3Ti2（PO4）3。下列說法正確的是（ ）。
A．充電時電極b是陰極
B．放電時NaCl溶液的pH減小
C．放電時NaCl溶液的濃度增大
D．每生成1molCl2，電極a質量理論上增加23g
【解析】選C。由充電時電極a的反應可知，充電時電極a發生還原反應，所以電極a是陰極，則電極b是陽極，故A錯誤；放電時電極反應和充電時相反，則由放電時電極a的反應為Na3Ti2（PO4）3－2e－NaTi2（PO4）3+2Na+可知，NaCl溶液的pH不變，故B錯誤；放電時負極反應為Na3Ti2（PO4）3－2e－NaTi2（PO4）3+2Na+，正極反應為Cl2+2e－2Cl－，反應后Na+和Cl－濃度都增大，則放電時NaCl溶液的濃度增大，故C正確；充電時陽極反應為2Cl－－2e－Cl2↑，陰極反應為NaTi2（PO4）3+2e－+2Na+Na3Ti2（PO4）3，由得失電子守恒可知，每生成1molCl2，電極a質量理論上增加23g/mol2mol＝46g，故D錯誤。
【知識拓展】二次電池工作原理
1．二次電池放電時是原電池，而充電時是電解池；二次電池的充放電過程相反。
2．當蓄電池充電時就是通直流電，蓄電池的正極與外接直流電源的正極相連，作陽極；蓄電池的負極與外接直流電源的負極相連，作陰極。可簡單記憶：負接負，正接正。
3．陽極連正極，陰極連負極，電極反應和電極反應式相反，充放電時電極互變
（1）充電時，陽極變成正極，陰極變成負極
（2）放電時，正極變成陽極，負極變成陰極
考法02 燃料電池
【典例2】（2021·山東省等級考）以KOH溶液為離子導體，分別組成CH3OH－O2、N2H4－O2、（CH3）2NNH2－O2清潔燃料電池，下列說法正確的是（ ）。
A．放電過程中，K+均向負極移動
B．放電過程中，KOH物質的量均減小
C．消耗等質量燃料，（CH3）2NNH2－O2燃料電池的理論放電量最大
D．消耗1molO2時，理論上N2H4－O2燃料電池氣體產物的體積在標準狀況下為11.2L
【解析】選C。堿性環境下，甲醇燃料電池總反應為：2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O；N2H4－O2清潔燃料電池總反應為：N2H4+O2N2+2H2O；偏二甲肼［（CH3）2NNH2］中C和N的化合價均為－2價，H元素化合價為+1價，所以根據氧化還原反應原理可推知其燃料電池的總反應為：（CH3）2NNH2+4O2+4KOH2K2CO3+N2+6H2O。放電過程為原電池工作原理，所以鉀離子均向正極移動，A錯誤；根據上述分析可知，N2H4－O2清潔燃料電池的產物為氮氣和水，其總反應中未消耗KOH，所以KOH的物質的量不變，其他兩種燃料電池根據總反應可知，KOH的物質的量減小，B錯誤；理論放電量與燃料的物質的量和轉移電子數有關，設消耗燃料的質量均為mg，則甲醇、N2H4和（CH3）2NNH2放電量（物質的量表達式）分別是：×6、×4、×16，通過比較可知（CH3）2NNH2理論放電量最大，C正確；根據轉移電子數守恒和總反應式可知，消耗1molO2生成的氮氣的物質的量為1mol，在標準狀況下為22.4L，D錯誤。
【知識拓展】燃料電池
1．燃料電池的電極材料
（1）可燃物在負極上發生氧化反應，如氫氣、甲烷、乙醇等還原劑
（2）助燃物在正極上發生還原反應，如氧氣、氯氣等氧化劑
2．燃料電池電極反應的產物
（1）含碳燃料的氧化產物
正常產物 酸性 堿性 碳酸鹽溶液 熔融碳酸鹽 O2－
CO2 CO2 CO32－ HCO3－ CO2 CO32－
（2）含氮燃料的氧化產物：與環境無關，都是氮氣
（3）氧氣的還原產物
正常產物 酸性 堿性 中性 CO2
O2－ H2O OH－ OH－ CO32－
3．常見燃料電池的電極反應式
（1）甲烷燃料電池的負極反應式
①酸性環境：CH4+2H2O－8e－CO2+8H+
②堿性環境：CH4+10OH－－8e－CO32－+7H2O
③熔融碳酸鹽：CH4+4CO32－－8e－5CO2↑+2H2O
④碳酸鹽溶液：CH4+9CO32－－8e－+3H2O10HCO3－
⑤熔融氧化物：CH4+5O2－－8e－CO32－+2H2O
（2）甲醇燃料電池的負極反應式
①酸性環境：CH3OH+H2O－6e－CO2↑+6H+
②堿性環境：CH3OH+8OH－－6e－CO32－+6H2O
③熔融碳酸鹽：CH3OH－6e－+3CO32－4CO2↑+2H2O
④碳酸鹽溶液：CH3OH +7CO32－－6e－+2H2O8HCO3－
⑤熔融氧化物：CH3OH +4O2－－6e－CO32－+2H2O
（3）氫氧燃料電池的負極反應式
①酸性環境：H2－2e－2H+
②堿性環境：H2－2e－+2OH－2H2O
③熔融碳酸鹽：H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑
④碳酸鹽溶液：H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑
⑤熔融氧化物：H2－2e－+O2－2H2O
（4）肼燃料電池的負極反應式
①酸性環境：N2H4－4e－N2↑+4H+
②堿性環境：N2H4－4e－+4OH－N2↑+4H2O
③熔融氧化物：N2H4－4e－+2O2－N2↑+2H2O
（5）氧氣在正極上的反應式
①酸性環境：4H++O2+4e－2H2O
②堿性環境：2H2O+O2+4e－4OH－
③中性環境：2H2O+O2+4e－4OH－
④熔融氧化物：O2+4e－2O2－
⑤有CO2存在：O2+4e－+2CO22CO32－
考法03 電極方程式的書寫
【典例3】（1）（2021·河北省選擇考）CO2在堿性介質中電還原為正丙醇（CH3CH2CH2OH）的電極反應方程式為________________________________________。
（2）（2021·湖南省選擇考）利用電解原理，將氮轉化為高純氫氣，其裝置如圖所示。
陽極的電極反應式為____________________________。
（3）（2022·廣東省等級考）Pt3Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時，能在堿性溶液中高效催化O2的還原，發生的電極反應為_______________________________。
（4）（2022·湖南省等級考）利用電化學原理，將CO2電催化還原為C2H4，陰極反應式為______________________。
【解析】（1）CO2在堿性條件下得電子生成CH3CH2CH2OH，根據電子守恒和電荷守恒寫出電極反應式為：12CO2+18e－+4H2OCH3CH2CH2OH+9CO32－。（2）陽極NH3失電子發生氧化反應生成N2，結合堿性條件，電極反應式為：2NH3－6e－+6OH－N2+6H2O。（3）堿性溶液中，氫氧燃料電池正極發生還原反應，發生的電極反應為O2+4e－+2H2O4OH。（4）利用電化學原理，將CO2電催化還原為C2H4，陰極上發生還原反應，陽極上水放電生成氧氣和H+，H+通過質子交換膜遷移到陰極區參與反應，則陰極的電極反應式為2CO2+12e－+12H+C2H4+4H2O。
【答案】（1）12CO2+18e－+4H2OCH3CH2CH2OH+9CO32－
（2）2NH3－6e－+6OH－N2+6H2O
（3）O2+4e－+2H2O4OH－
（4）2CO2+12e－+12H+C2H4+4H2O
【知識拓展】電極反應式書寫方法
1．一般電極反應式的書寫
2．復雜電極反應式的書寫
復雜電極反應式＝總反應式－較簡一極電極反應式
(
分層提分
)
題組A 基礎過關練
1．（2021·金華高二檢測）下列關于化學能轉化為電能的四種裝置的說法正確的是（ ）。
A．電池Ⅰ中鋅是正極
B．電池Ⅱ是一次性電池
C．電池Ⅲ工作時，氫氣發生還原反應
D．電池Ⅳ工作時，電子由鋅通過導線流向碳棒
【解析】選D。鋅比銅活潑，活潑的鋅為負極，故A錯誤；鉛蓄電池是二次電池，可以放電充電，故B錯誤；燃料電池是氫氣作負極性氧化反應，所以電池工作時氫氣發生氧化反應，故C錯誤；原電池中電子由負極沿導線流向正極，所以電池工作時電子由鋅通過導線流向碳棒，故D正確。
2．張明在超市看到一種電池外殼的紙層包裝，印有如右圖的文字。有關說法錯誤的是（ ）。
A．該電池是一次電池
B．電池工作時，電子由負極通過外電路流向正極
C．該電池含有的金屬元素中毒性最大的是Hg
D．此電池工作時，外電路中每通過0.2mol e－，鋅的質量理論上減小3.25g
【解析】選D。電池工作時，鋅失去電子，電極反應式為Zn＝Zn2++2e－，所以外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質量理論上應減少6.5g，所以D項錯。
3．（2021·曲靖高二檢測）原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質有關，也與電解質溶液有關。下列說法中正確的是（ ）。
A．①②中Mg作負極，③④中Fe作負極
B．②中Mg作正極，電極反應式為：2H2O+2e－＝2OH－+H2↑
C．③中Fe作負極，電極反應式為Fe－2e－＝Fe2+
D．④中Cu作正極，電極反應式為2H++2e－＝H2↑
【解析】選B。②中的氧化還原反應發生在金屬鋁和氫氧化鈉之間，失電子的是金屬鋁，Al為負極，Mg是正極；③中金屬鐵在常溫下遇濃硝酸鈍化，Cu是負極，Fe是正極，A錯誤；②中的氧化還原反應發生在金屬鋁和氫氧化鈉之間，失電子的是金屬鋁，Al為負極，Mg作為正極，正極的電極反應式為2H2O+2e－＝2OH－+H2↑，B正確；③中銅作負極發生氧化反應，所以銅失電子生成銅離子，即電極反應式為Cu－2e－＝Cu2+，C錯誤；鐵、銅、氯化鈉構成的原電池中，金屬鐵為負極，金屬銅為正極，鐵發生的是吸氧腐蝕，正極上是氧氣得電子的過程，D錯誤。
4．（2022·湖南省等級考）海水電池在海洋能源領域備受關注，一種鋰－海水電池構造示意圖如下。下列說法錯誤的是（ ）。
A．海水起電解質溶液作用
B．N極僅發生的電極反應：2H2O+2e－2OH－+H2↑
C．玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能
D．該鋰－海水電池屬于一次電池
【解析】選C。海水中含有豐富的電解質，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質溶液，故A正確；由上述分析可知，N為正極，電極反應為2H2O+2e－2OH－+H2↑，故B正確；Li為活潑金屬，易與水反應，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應，但不能傳導離子，故C錯誤；該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確。
5．銀鋅紐扣電池，其電池的電池反應式為：Zn+Ag2O+H2O＝Zn（OH）2+2Ag。
下列說法不正確的是（ ）。
A．鋅作負極
B．正極發生還原反應
C．電池工作時，電流從Ag2O經導線流向Zn
D．負極的電極方程式為：Zn－2e－＝Zn2+
【解析】選D。Zn失電子發生氧化反應而作負極，故A正確；正極上Ag2O得電子發生還原反應，故B正確；原電池中電流從正極沿導線流向負極，該原電池中Zn是負極、Ag2O是正極，所以放電時電流從Ag2O經導線流向Zn，故C正確；堿性條件下鋅離子生成Zn（OH）2，所以負極反應式為Zn+2OH﹣﹣2e﹣＝Zn（OH）2，故D錯誤。
6．（2021·蕪湖高二檢測）LED產品的使用為城市增添色彩。下圖是氫氧燃料電池驅動LED發光的一種裝置示意圖。下列有關敘述正確的是（ ）。
A．b處通入H2
B．該裝置將化學能最終轉化為電能
C．通入H2的電極發生反應：2H2－4e－＝4H+
D．a處為電池負極，發生了氧化反應
【解析】選D。根據二極管的電子的流向，電子從a極流向b極，所以a是負極，b是正極，氫氧燃料電池中，氫氣發生氧化反應，所以a極通入氫氣，A錯誤；LED為發光的二極管，所以最終化學能轉化為光能，B錯誤；電解質溶液為KOH溶液，所以氫氣失去電子與氫氧根離子結合生成水，C錯誤；根據以上分析，a處為負極，發生氧化反應，D正確。
7．（2021·江蘇省啟東市高二上學期期末）金屬（M）空氣電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是（ ）。
A．金屬M作電池正極
B．電解質是熔融的MO
C．電路中轉移2mol電子，理論上約消耗空氣56L
D．電池總反應為2M+O2+2H2O＝2M（OH）2
【解析】選D。從圖中可以看出M失電子生成M2+，故M電極為原電池的負極，A錯誤；從圖中可以看出，M2+離子和OH－離子可在兩電極之間移動，說明電解質為熔融M（OH）2，B錯誤；陽極反應為O2+2H2O+4e－＝4OH－，電路中轉移2mol電子，正極需要消耗氧氣0.5mol，標準狀況為11.2L，C錯誤；根據電池的正負極方程式可知，電池的總反應為2M+O2+2H2O＝2M（OH）2，D正確。
8．新華網報道，我國固體氧化物燃料電池技術研發取得新突破。科學家利用該技術實現了H2S廢氣資源回收能量，并得到單質硫的原理如圖所示。
下列說法正確的是（ ）。
A．電極b為電池負極
B．電路中每流過4mol電子，正極消耗44.8LH2S
C．電極b上的電極反應為：O2+4e－+4H+＝2H2O
D．電極a上的電極反應為：2H2S+2O2－－4e－＝S2+2H2O
【解析】選D。由圖中信息可知，該燃料電池的總反應為2H2S+O2＝2S+2H2O，該反應中硫化氫是還原劑、氧氣是氧化劑。硫化氫通入到電極a，所以a電極是負極，發生的電極反應為2H2S+2O2－－4e－＝S2+2H2O；氧氣通入到電極b，所以b電極是正極。該反應中電子轉移數為4個電子，所以電路中每流過4mol電子，正極消耗1molO2，發生的電極反應為O2+4e－＝2O2－，綜上所述，D正確。
9．氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置，右圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩定．請回答：
（1）氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是__________，在導線中電流流動方向為（用a、b表示）__________。
（2）負極的電極反應式為_______________，電極表面鍍鉑粉的原因為___________。
（3）關于該電池的說法錯誤的是__________。
A．氫氣在負極發生氧化反應
B．供電時的總反應為：2H2+O2＝2H2O
C．產物為無污染的水，屬于環境友好電池
D．燃料電池的能量轉化率可達100%
（4）在下圖所示的裝置中，能夠發生原電池反應的是____________________。
（5）下圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a附近滴加一滴石蕊試液，現象是______________________________。
【解析】（1）該裝置是把化學物質中的能力轉化為電能，所以是化學能轉變為電能；在原電池中，負極上失電子，正極上得電子，電子的流向是從負極流向正極，所以是 由a到b；（2）該反應中氫氣失電子被氧化，氫氣失電子生成氫離子，氫離子和溶液中的氫氧根離子生成水，所以電極反應式為2H2+4OH－－4e－＝4H2O或H2+2OH－－2e－＝2H2O；電極表面鍍鉑粉，增大了電極單位面積吸附H2、O2的分子數，使反應物的濃度增大，反應物濃度增大，反應速率加快；（4）A氫氣在負極上失電子發生氧化反應，故A正確；該裝置的電池反應式為2H2+O2＝2H2O，所以供電時的總反應為：2H2+O2＝2H2O，故B正確；產物為無污染的水，屬于環境友好電池，故C正確；燃料不可能完全燃燒，所以轉化率不可能為100%，故D錯誤。（5）原電池的構成條件是：①有兩個活潑性不同的電極，②將電極插入電解質溶液中，③兩電極間構成閉合回路，④能自發的進行氧化還原反應。A選項電極材料相同，錯誤；B選項，符合原電池的構成條件，故B正確；C選項乙醇為非電解質，不能進行氧化還原反應，故C錯誤；D選項，符合原電池的構成條件，故D正確；E選項，符合原電池的構成條件，故E正確；F選項，不能形成閉合回路，故F錯誤。（5）石墨電極a為陰極，陰極氫離子放電生成氫氣，溶液中產生OH－，石蕊試液遇到OH－變藍色。
【答案】（1）化學能轉變為電能；由b到a
（2）2H2+4OH－－4e－＝4H2O或H2+2OH－－2e－＝2H2O；增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數，加快電極反應速率
（3）D （4）BDE（5）a電極附近呈藍色
10．（2021 沈陽高二檢測）已知：向FeCl2溶液中滴加稀硝酸，溶液顏色由淺綠色變為棕黃色。某同學用此反應設計了如圖所示原電池。
（1）寫出FeCl2與稀硝酸反應的離子方程式_________________________。
（2）圖中電子流動方向為_____極到_____極（填“a”或“b”）。
（3）在乙燒杯中會觀察到的現象為______________________________，寫出乙燒杯中的電極反應方程式____________________。
（4）H+流向_____燒杯（填“甲”或“乙”），若一段時間內流向該燒杯的H+有0.05mol，則消耗Fe2+_____g。
（5）該裝置存在的缺點是_________________________（寫一點）。
【解析】（1）亞鐵離子與稀硝酸反應生成NO、鐵離子和水，則FeCl2與稀硝酸反應的離子方程式為：3Fe2++4H++NO3－＝3Fe3++NO↑+2H2O；（2）亞鐵離子在負極上失電子，則a為負極，b為正極，原電池中電子從負極流向正極，即電子從a極流向b極；（3）b為正極，正極上硝酸根離子得電子生成NO，則正極反應式為：4H++NO3－+3e－＝NO↑+2H2O；乙燒杯中硝酸根離子得電子生成NO，NO遇到空氣生成二氧化氮，所以生成的無色氣體會變為紅棕色；（4）原電池中，溶液中陽離子向正極移動，則H+流向乙燒杯，若一段時間內流向該燒杯的H+有0.05mol，則外電路中轉移電子為0.05mol，負極電極反應為：Fe2+－e－＝Fe3+，則消耗Fe2+為0.05mol，其質量為0.05mol×56g/mol＝2.8g；（5）正極反應式為：4H++NO3－+3e－＝NO↑+2H2O，正極產物NO為有毒氣體，會污染空氣。
【答案】（1）3Fe2++4H++NO3－＝3Fe3++NO↑+2H2O
（2）a；b
（3）生成無色氣體，遇到空氣變紅棕色；4H++NO3－+3e－＝NO↑+2H2O
（4）乙；2.8
（5）正極生成的NO會污染空氣
題組B 能力提升練
1．（2021·四川省涼山州高二上學期期末檢測）以下是中學化學常見的四個裝置，下列關于這些裝置說法正確的是（ ）。
A．裝置甲在使用過程中，電池內部電子從Ag2O極通過隔板移向鋅粉
B．裝置乙在使用過程中，電池外殼會逐漸變薄，容易出現漏液
C．裝置丙在使用過程中，電解質溶液的pH不會發生變化
D．裝置丁電極b上發生的電極反應為：O2+2H2O+4e－＝4OH－
【解析】選B。裝置甲為銀鋅原電池，電子只在外電路中移動，不會在電池內部移動，A錯誤；裝置乙中鋅筒為負極，Zn失去電子變成Zn2+，Zn不斷反應，即外殼會逐漸變薄，容易出現漏液，B正確；裝置丙在使用過程中，反應生成了水，電解質KOH溶液濃度降低，堿性減弱，pH變小，C錯誤；裝置丁電極b上O2得到電子，與H+結合生成水，電極反應式為O2+4e－+4H+＝2H2O，D錯誤。
2．（2021 北京高二上學期期末）瓦斯爆炸是煤礦開采中的重大危害，一種瓦斯分析儀能夠在煤礦巷道中的甲烷濃度達到一定濃度時，可以通過傳感器顯示。該瓦斯分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如圖所示，其中的固體電解質是Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移動。下列有關敘述正確的是（ ）。
A．瓦斯分析儀工作時，電池電路中電子由電極b流向電極a
B．電極b是正極，O2－由電極a流向電極b
C．電極a的反應式為：CH4+5O2－－8e－＝CO32－+2H2O
D．當固體電解質中有1mol O2－通過時，電子轉移4mol
【解析】選C。該電池中a為負極，b為正極，電子從負極流向正極，所以電池外電路中電子由電極a流向電極b，故A錯誤；電極b氧氣得電子，生成O2－，而電極a需要O2－作為反應物，故O2－由正極（電極b）流向負極（電極a），故B錯誤。選項中電荷不守恒，甲烷所在電極a為負極，電極反應為：CH4+5O2－－8e－＝CO32－+2H2O，故C正確；1mol O2得4mol電子生成2molO2－，故當固體電解質中有1mol O2－通過時，電子轉移2mol，故D錯誤。
3．（2022·河南省商丘市高三11月聯考）某鈉－空氣水電池的充、放電過程原理示意圖如圖所示，下列說法正確的是（ ）。
A．放電時，Na+向負極移動
B．放電時，電子由鈉箔經導線流向碳紙
C．充電時，當有0.1mol e－通過導線時，則鈉箔減重2.3g
D．充電時，碳紙與電源負極相連，電極反應式為4OH－－4e－2H2O+O2↑
【解析】選B。由圖可知，放電時，鈉箔為原電池的負極，鈉失去電子發生氧化反應生成鈉離子，電極反應式為Na－e－＝Na+，碳紙為正極，氧氣在正極得到電子發生還原反應生成氫氧根離子，電極反應式為O2+4e－+2H2O＝4OH－；充電時，鈉箔與電源負極相連，做電解池的陰極，碳紙與電源正極相連，做電解池的陽極。放電時，陽離子向原電池的正極移動，則鈉離子向正極移動，故A錯誤；放電時，電子由負極經導線流向正極，由分析可知，鈉箔為原電池的負極，碳紙為正極，則放電時，電子由鈉箔經導線流向碳紙，故B正確；由分析可知，充電時，鈉箔與電源負極相連，做電解池的陰極，電極反應式為Na++e－＝Na，則當有0.1mol電子過導線時，則鈉箔增重2.3g，故C錯誤；由分析可知，充電時，碳紙與電源正極相連，做電解池的陽極，故D錯誤。
4．我國科學家發明了制取H2O2的綠色方法，原理如圖所示（已知：H2O2H++HO2－，Y膜為HO2－選擇性交換膜）。下列說法錯誤的是（ ）。
A．b極上的電極反應為O2+H2O+2e－＝HO2－+OH－
B．X膜為選擇性陽離子交換膜
C．電池工作時，a極室的pH不變
D．理論上，每生成1molH2O2，電路中轉移4mol電子
【解析】選D。據圖所知，a極通入氫氣為負極，發生H2－2e－＝2H+，b極為負極，氧氣得電子發生反應為O2+H2O+2e－＝HO2－+OH－，X膜為選擇性陽離子交換膜，讓進入中間，每生成1molH2O2電極上流過2mole－，據此分析。b為正極，氧氣得電子，b極上的電極反應為O2+H2O+2e－＝HO2－+OH－，故A項正確；a極發生H2－2e－＝2H+，X膜為選擇性陽離子交換膜，讓H+進入中間，故B項正確；電池工作時，a極室產生的氫離子全部進入中間的產品室，所以pH不變，故C項正確；氧元素由0價變為－1價，每生成1molH2O2電極上流過2mole－，故D項錯誤。
5．（雙選）（2021·啟東高二檢測）現以CO、O2、熔融鹽Z（Na2CO3）組成的燃料電池，采用電解法處理CO同時制備N2O5，裝置如圖所示，其中Y為CO2。下列說法不合理的是（ ）。
A．石墨Ⅰ是原電池的負極，發生氧化反應
B．甲池中的CO32－向石墨Ⅱ極移動
C．乙池中左端Pt極電極反應式：N2O4－2e－+2HNO32N2O5+2H+
D．若甲池消耗標準狀況下的氧氣2.24L，則乙池中產生氫氣0.05mol
【解析】選BD。石墨Ⅰ電極上CO→CO2，碳元素化合價升高，發生氧化反應，石墨Ⅰ是原電池的負極，故A不選；甲池是原電池，陰離子移向負極，故CO32－向石墨Ⅰ極移動，故選B；乙池中左端Pt與原電池電源正極相連，為電解池陽極，電極反應式：N2O4－2e－+2HNO3＝2N2O5+2H+，故C不選；乙池的陰極反應為2H++2e－H2↑，若甲池消耗標準狀況下的氧氣2.24L，轉移電子0.4mol，則乙池中產生氫氣0.2mol，故選D。
6．（2021·徐州高二上學期期末檢測）某原電池裝置如圖所示，電池總反應為2Ag+Cl2＝2AgCl。下列說法正確的是（ ）。
A．正極反應為AgCl+e－＝Ag+Cl－
B．放電時，交換膜右側溶液中有大量白色沉淀生成
C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應隨之改變
D．當電路中轉移0.01mole－時，交換膜左側溶液中約減少0.02mol離子
【解析】選D。在原電池中負極發生氧化反應，正極發生還原反應，故由總反應式可知，負極反應為：2Ag－2e－+2Cl－＝2AgCl，正極反應為：Cl2+2e－＝2Cl－，A項錯誤；由于電解質溶液中含有大量Cl－，故放電時，Ag+在交換膜左側即與Cl－反應生成AgCl沉淀，B項錯誤；用NaCl溶液代替鹽酸，電池總反應不變，C項錯誤；電路中轉移0.01mole－時，交換膜左側溶液有0.01molCl－參與反應生成AgCl沉淀，還有0.01molH+通過陽離子交換膜進入右側溶液，D項正確。
7．鐵是一種廉價的金屬，除了作為重要的結構材料外，現又有了新的用途。磷酸聚合物鐵鋰電池以其廉價、高容量和安全性逐漸占據市場。下圖是高鐵電池的實驗裝置：
已知放電后，兩極反應均生成Fe的+3價的化合物。
（1）該電池放電時正極發生的電極反應是________________________；
（2）若該電池屬于二次電池，則充電時陰極反應的電極反應方程式為：_______________________________________。
【解析】（1）FeO42－在正極得電子生成Fe3+，生成其電極反應式為：FeO42－+4H2O+3e－＝Fe（OH）3↓+5OH－；（2）充電時Fe（OH）3在陰極得電子生成Fe，其電極反應式為：Fe（OH）3+3e－＝Fe+3OH－。
【答案】（1）FeO42－+4H2O+3e－＝Fe（OH）3↓+5OH－
（2）Fe（OH）3+3e－＝Fe+3OH－
8．某同學查資料得知α－AgI是一種固體導體，導電率很高。他為了研究α－AgI究竟是Ag+導電還是I－導電，設計一個如下圖所示（用鉛蓄電池做電源）的電化學實驗。已知鉛蓄電池總反應：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。
（1）該電解池的陽極電極方程式____________________________，鉛蓄電池的正極電極方程式____________________________________。
（2）若Ag+導電，α－AgI本身質量將_________（填不變、變大、或變小）。若I－導電，陽極附近的α－AgI晶體密度將會________（填不變、變大、或變小）。
（3）若通電一段時間后鉛蓄電池中消耗了1mol H2SO4，則電解池的陰極增重的質量為____________g。
【解析】（2）若Ag+導電，則陽極反應式為：Ag－e－＝Ag+，陰極反應式為：Ag++e－＝Ag，相當于電鍍，所以α－AgI本身質量將不變；若I－導電，則陽極反應式為：Ag－e－＝Ag+，溶液中的I－將移向陽極，使陽極附近α－AgI晶體的質量增大，所以密度將會增大。
【答案】（1）Ag－e－＝Ag+；PbO2+4H++SO42－+2e－＝PbSO4+2H2O
（2）不變，變大（3）108
題組C 培優拔尖練
1．鈉硫電池以熔融金屬鈉、熔融硫和多硫化鈉（Na2Sx）分別作為兩個電極的反應物，固體Al2O3陶瓷（可傳導Na+）為電解質，其反應原理如下圖所示：
下列說法不正確的是（ ）。
A．放電時，電極A為負極
B．根據上表數據，該電池工作的適宜溫度應控制在350～2050℃
C．充電時，Na+的移動方向為從電極B到電極A
D．充電時，總反應為Na2Sx＝2Na+xS（3＜x＜5），則陽極的電極反應式為Sx－2e－＝xS
【解析】選B。根據同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，在放電時，陽離子Na+向B電極區移動，則B電極為正極，所以電極A為負極，A正確。在該熔融鹽電池中，固體Al2O3陶瓷為電解質，Na為熔融狀態，則根據上表數據可知Na的沸點是892℃，Al2O3熔點為2050℃，該電池工作的適宜溫度應控制在892～2050℃，B錯誤。充電時，Na+向陰極移動，所以其移動方向為從電極B到電極A，C正確。充電時，Na+在陰極得到電子變為Na，Sx2－在陽極失去電子變為S單質，所以總反應為Na2Sx＝2Na+xS（3＜x＜5），D正確。
2．（2022·全國甲卷）一種水性電解液Zn－MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示（KOH溶液中，Zn2+以Zn（OH）42－存在）。電池放電時，下列敘述錯誤的是（ ）。
A．Ⅱ區的K+通過隔膜向Ⅲ區遷移
B．Ⅰ區的SO42－通過隔膜向Ⅱ區遷移
C．MnO2電極反應：MnO2+2e－+4H+＝Mn2++2H2O
D．電池總反應：Zn+4OH－+MnO2+4H+＝Zn（OH）42－+Mn2++2H2O
【解析】選A。根據圖示的電池結構和題目所給信息可知，Ⅲ區Zn為電池的負極，電極反應為Zn－2e－+4OH－＝Zn（OH）42－，Ⅰ區MnO2為電池的正極，電極反應為MnO2+2e－+4H+＝Mn2++2H2O；電池在工作過程中，由于兩個離子選擇隔膜沒有指明的陽離子隔膜還是陰離子隔膜，故兩個離子隔膜均可以通過陰、陽離子，因此可以得到Ⅰ區消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ區的K+向Ⅰ區移動或Ⅰ區的SO42－向Ⅱ區移動，Ⅲ區消耗OH－，生成Zn（OH）42－，Ⅱ區的SO42－向Ⅲ區移動或Ⅲ區的K+向Ⅱ區移動。據此分析答題。根據分析，Ⅱ區的K+只能向Ⅰ區移動，A錯誤；根據分析，Ⅰ區的SO42－向Ⅱ區移動，B正確；MnO2電極的電極反應式為MnO2+2e－+4H+＝Mn2++2H2O，C正確；電池的總反應為Zn+4OH－+MnO2+4H+＝Zn（OH）42－+Mn2++2H2O，D正確。
3．（2022·全國乙卷）Li－O2電池比能量高，在汽車、航天等領域具有良好的應用前景。近年來科學家研究了一種光照充電Li－O2電池（如圖所示）。光照時，光催化電極產生電子（e－）和空穴（h+），驅動陰極反應（Li++e－＝Li）和陽極反應（Li2O2+2h+＝2Li++O2）對電池進行充電。下列敘述錯誤的是（ ）。
A．充電時，電池的總反應Li2O2＝2Li+O2
B．充電效率與光照產生的電子和空穴量有關
C．放電時，Li+從正極穿過離子交換膜向負極遷移
D．放電時，正極發生反應O2+2Li++2e－＝Li2O2
【解析】選C。光照時，光催化電極產生電子和空穴，驅動陰極反應和陽極反應對電池進行充電，結合陰極反應和陽極反應，充電時電池的總反應為Li2O2＝2Li+O2，A正確；充電時，光照光催化電極產生電子和空穴，陰極反應與電子有關，陽極反應與空穴有關，故充電效率與光照產生的電子和空穴量有關，B正確；放電時，金屬Li電極為負極，光催化電極為正極，Li+從負極穿過離子交換膜向正極遷移，C錯誤；放電時總反應為2Li+O2＝Li2O2，正極反應為O2+2Li++2e－＝Li2O2，D正確。
4．（雙選）圖1是在金屬鋅板上貼上一張用某溶液浸濕的濾紙，圖2是NaBH4/H2O2燃料電池，則下列說法正確的是（ ）。
A．圖2電池放電過程中，Na+從正極區向負極區遷移
B．圖2電池負極區的電極反應為BH4－―8e－+8OH－＝BO2－+6H2O
C．若用硫酸鈉和酚酞的混合溶液浸濕濾紙，用導線將a、b直接相連，則鉛筆芯C點處出現紅色
D．若用KI淀粉溶液浸濕濾紙，用導線將a、b與A、B電極相連，鉛筆芯C點處出現藍色，則b接的是A電極
【解析】選BC。圖2：在原電池中，電流由正極流向負極，要形成正電荷的閉合回路，則溶液中的陽離子要由負極移向正極，故A錯誤；在燃料電池中，燃料反應時要失電子，故燃料在負極（A電極）反應，B正確；此時圖1構成原電池，鋅板做負極：Zn－2e－＝Zn2+，鉛筆芯做正極：O2+2H2O+4e－＝4OH－（發生吸氧腐蝕），酚酞遇堿變紅，故C正確；是用NaBH4/H2O2燃料電池做外加電源，電解KI溶液，“鉛筆芯C點處出現藍色”即C點發生的反應是：2I－－2e－＝I2（發生了氧化反應），碘單質使淀粉變藍，則說明b為陽極，“在電解池中，電解池的陽極應接外加電源的正極”，故應接B電極，D錯誤。
5．如圖所示的四個容器中分別盛有不同的溶液，除A、B外，其余電極均為石墨電極。甲為鉛蓄電池，其工作原理為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，其兩個電極的電極材料分別是PbO2和Pb。
閉合K，發現G電極附近的溶液變紅，20min后，將K斷開，此時C、D兩極上產生的氣體體積相同；據此回答：
（1）A電極的電極材料是______（填“PbO2”或“Pb”）。
（2）電解后，要使丙中溶液恢復到原來的濃度，需加入的物質是______（填化學式）。
（3）到20min時，電路中通過電子的物質的量為____________。
（4）0～20min，H電極上發生反應的電極反應式為________________________。
（5）20min后將乙裝置與其他裝置斷開，然后在C、D兩極間連上靈敏電流計，發現電流計指針偏轉，則此時C電極為____________極，D電極上發生的電極反應式為：__________________________________________。
【解析】依據題干信息和圖示可知，甲池是原電池做電源，發生的反應為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O；乙丙丁是電解池，閉合K，發現G電極附近的溶液變紅，說明G電極是電解池的陰極，H是電解池的陽極；所以A為正極，B為負極；C電極為陰極，D為陽極；E電極為陰極，F為陽極；20min后，將K斷開，此時C、D兩極上產生的氣體體積相同，C電極上發生的電極反應為：Cu2++2e－＝Cu；2H++2e－＝H2↑，D電極上發生的電極反應為：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑。（1）A電極是鉛蓄電池的正極，正極的電極材料是PbO2；（2）電解過程是電解水，要使丙硫酸鋁溶液恢復到原來的濃度，需加入的物質是水；（3）20min后，將K斷開，此時C、D兩極上產生的氣體體積相同，溶液中銅離子物質的量為0.1mol，設生成氫氣物質的量為x，則氧氣物質的量為x，結合電極上電子守恒計算得到：C電極上發生的電極反應為：Cu2++2e－＝Cu；2H++2e－＝H2↑D電極上發生的電極反應為：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑，4x＝2x+0.1×2，x＝0.1mol，所以電路中電子轉移總數為0.4mol；（4）0～20min，H電極上發生反應的電極反應式為H是電解池的陽極，依據電子守恒先反應的是：2Cl－－2e－＝Cl2↑，Cl－物質的量為0.2mol，轉移電子物質的量為0.2mol，溶液中電子轉移總數為0.4mol，所以溶液中氫離子繼續放電，電極反應為2H++2e－＝H2↑；（5）20min后將乙裝置與其他裝置斷開，然后在C、D兩極間連上靈敏電流計，發現電流計指針偏轉，說明形成了原電池反應，電解時C電極上析出銅，斷開連接形成原電池的負極，正極上是氫離子得到電子生成氫氣；電極反應為：2H++2e－＝H2↑。
【答案】（1）PbO2（2）H2O（3）0.4mol
（4）2Cl－－2e－＝Cl2↑；2H++2e－＝H2↑
（5）負極；2H++2e－＝H2↑第06講 化學電源
(
目標導航
)
課程標準 課標解讀
1．了解化學電源的分類。 2．了解常見的化學電源及其工作原理。 3．了解化學電源的廣泛使用及對環境的影響。 1．能從宏觀與微觀結合的視角對電池及其變化進行分類和表征。能運用相關的化學用語說明各類電池的有關變化，能分析電池中的物質變化和伴隨發生的能量轉化與電池結構之間的關系。 2．根據實驗方案，獨立完成氫氧燃料電池的實驗，收集實驗證據，能用數據、圖標、符號等處理實驗信息，基于現象進行分析并得出結論，交流自己的探究成果。 3．了解化學電源的廣泛應用及廢舊電池對環境的危害，在實踐中逐步形成保護環境的觀念。
(
知識精講
)
知識點01 化學電源的分類
【即學即練1】下列電池屬于一次電池的是（ ）。
A．鋅錳干電池 B．鉛蓄電池 C．鋰電池 D．氫氧燃料電池
知識點02 常見電池
1．鋅錳干電池
項目 酸性鋅錳干電池 堿性鋅錳干電池
電極 ______作負極，______作正極
電解質 氯化銨和氯化鋅 氫氧化鉀
電極反應 負極 Zn－2e－＝Zn2+ Zn+2OH－－2e－＝ZnO+H2O
正極 2NH+2e－＝2NH3+H2 MnO2+2H2O+2e－＝Mn（OH）2+2OH－
電池反應 Zn+2NH4Cl＝ZnCl2+2NH3+H2 Zn+MnO2+H2O＝ZnO+Mn（OH）2
2．鉛蓄電池
（1）電極材料
（2）電解質溶液：____________溶液
（3）電極反應和總反應
（4）特點：性能優良，價格便宜，可多次充放電；單位重量的電極材料釋放的電能小。
3．氫氧燃料電池
（1）電極反應及電池反應
項目 酸性燃料電池 堿性燃料電池
電極 石墨電極材料
電解質 磷酸等酸性溶液 ______溶液
電極反應 負極 ____________ ________________________
正極 __________________ ________________________
電池反應 2H2+O2＝2H2O
（2）特點：能量利用效率高、可連續使用、排放污染物少。
【特別提醒】燃料電池的兩電極不參與反應，而是燃料（還原性氣體或液體）和氧氣分別在兩極發生反應。
【即學即練2】下面是幾種常見的化學電源示意圖，有關說法不正確的是（ ）。
A．上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池
B．干電池在長時間使用后，鋅筒被破壞
C．鉛蓄電池工作過程中，每通過2mol電子，負極質量減輕207g
D．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源
(
能力拓展
)
考法01 二次電池
【典例1】（2022·廣東省等級考）科學家基于Cl2易溶于CCl4的性質，發展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設備（如圖）。充電時電極a的反應為：NaTi2（PO4）3+2e－+2Na+Na3Ti2（PO4）3。下列說法正確的是（ ）。
A．充電時電極b是陰極
B．放電時NaCl溶液的pH減小
C．放電時NaCl溶液的濃度增大
D．每生成1molCl2，電極a質量理論上增加23g
【知識拓展】二次電池工作原理
1．二次電池放電時是原電池，而充電時是電解池；二次電池的充放電過程相反。
2．當蓄電池充電時就是通直流電，蓄電池的正極與外接直流電源的正極相連，作陽極；蓄電池的負極與外接直流電源的負極相連，作陰極。可簡單記憶：負接負，正接正。
3．陽極連正極，陰極連負極，電極反應和電極反應式相反，充放電時電極互變
（1）充電時，陽極變成正極，陰極變成負極
（2）放電時，正極變成陽極，負極變成陰極
考法02 燃料電池
【典例2】（2021·山東省等級考）以KOH溶液為離子導體，分別組成CH3OH－O2、N2H4－O2、（CH3）2NNH2－O2清潔燃料電池，下列說法正確的是（ ）。
A．放電過程中，K+均向負極移動
B．放電過程中，KOH物質的量均減小
C．消耗等質量燃料，（CH3）2NNH2－O2燃料電池的理論放電量最大
D．消耗1molO2時，理論上N2H4－O2燃料電池氣體產物的體積在標準狀況下為11.2L
【知識拓展】燃料電池
1．燃料電池的電極材料
（1）可燃物在負極上發生氧化反應，如氫氣、甲烷、乙醇等還原劑
（2）助燃物在正極上發生還原反應，如氧氣、氯氣等氧化劑
2．燃料電池電極反應的產物
（1）含碳燃料的氧化產物
正常產物 酸性 堿性 碳酸鹽溶液 熔融碳酸鹽 O2－
CO2 CO2 CO32－ HCO3－ CO2 CO32－
（2）含氮燃料的氧化產物：與環境無關，都是氮氣
（3）氧氣的還原產物
正常產物 酸性 堿性 中性 CO2
O2－ H2O OH－ OH－ CO32－
3．常見燃料電池的電極反應式
（1）甲烷燃料電池的負極反應式
①酸性環境：CH4+2H2O－8e－CO2+8H+
②堿性環境：CH4+10OH－－8e－CO32－+7H2O
③熔融碳酸鹽：CH4+4CO32－－8e－5CO2↑+2H2O
④碳酸鹽溶液：CH4+9CO32－－8e－+3H2O10HCO3－
⑤熔融氧化物：CH4+5O2－－8e－CO32－+2H2O
（2）甲醇燃料電池的負極反應式
①酸性環境：CH3OH+H2O－6e－CO2↑+6H+
②堿性環境：CH3OH+8OH－－6e－CO32－+6H2O
③熔融碳酸鹽：CH3OH－6e－+3CO32－4CO2↑+2H2O
④碳酸鹽溶液：CH3OH +7CO32－－6e－+2H2O8HCO3－
⑤熔融氧化物：CH3OH +4O2－－6e－CO32－+2H2O
（3）氫氧燃料電池的負極反應式
①酸性環境：H2－2e－2H+
②堿性環境：H2－2e－+2OH－2H2O
③熔融碳酸鹽：H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑
④碳酸鹽溶液：H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑
⑤熔融氧化物：H2－2e－+O2－2H2O
（4）肼燃料電池的負極反應式
①酸性環境：N2H4－4e－N2↑+4H+
②堿性環境：N2H4－4e－+4OH－N2↑+4H2O
③熔融氧化物：N2H4－4e－+2O2－N2↑+2H2O
（5）氧氣在正極上的反應式
①酸性環境：4H++O2+4e－2H2O
②堿性環境：2H2O+O2+4e－4OH－
③中性環境：2H2O+O2+4e－4OH－
④熔融氧化物：O2+4e－2O2－
⑤有CO2存在：O2+4e－+2CO22CO32－
考法03 電極方程式的書寫
【典例3】（1）（2021·河北省選擇考）CO2在堿性介質中電還原為正丙醇（CH3CH2CH2OH）的電極反應方程式為________________________________________。
（2）（2021·湖南省選擇考）利用電解原理，將氮轉化為高純氫氣，其裝置如圖所示。
陽極的電極反應式為____________________________。
（3）（2022·廣東省等級考）Pt3Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時，能在堿性溶液中高效催化O2的還原，發生的電極反應為_______________________________。
（4）（2022·湖南省等級考）利用電化學原理，將CO2電催化還原為C2H4，陰極反應式為______________________。
【知識拓展】電極反應式書寫方法
1．一般電極反應式的書寫
2．復雜電極反應式的書寫
復雜電極反應式＝總反應式－較簡一極電極反應式
(
分層提分
)
題組A 基礎過關練
1．（2021·金華高二檢測）下列關于化學能轉化為電能的四種裝置的說法正確的是（ ）。
A．電池Ⅰ中鋅是正極
B．電池Ⅱ是一次性電池
C．電池Ⅲ工作時，氫氣發生還原反應
D．電池Ⅳ工作時，電子由鋅通過導線流向碳棒
2．張明在超市看到一種電池外殼的紙層包裝，印有如右圖的文字。有關說法錯誤的是（ ）。
A．該電池是一次電池
B．電池工作時，電子由負極通過外電路流向正極
C．該電池含有的金屬元素中毒性最大的是Hg
D．此電池工作時，外電路中每通過0.2mol e－，鋅的質量理論上減小3.25g
3．（2021·曲靖高二檢測）原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質有關，也與電解質溶液有關。下列說法中正確的是（ ）。
A．①②中Mg作負極，③④中Fe作負極
B．②中Mg作正極，電極反應式為：2H2O+2e－＝2OH－+H2↑
C．③中Fe作負極，電極反應式為Fe－2e－＝Fe2+
D．④中Cu作正極，電極反應式為2H++2e－＝H2↑
4．（2022·湖南省等級考）海水電池在海洋能源領域備受關注，一種鋰－海水電池構造示意圖如下。下列說法錯誤的是（ ）。
A．海水起電解質溶液作用
B．N極僅發生的電極反應：2H2O+2e－2OH－+H2↑
C．玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能
D．該鋰－海水電池屬于一次電池
5．銀鋅紐扣電池，其電池的電池反應式為：Zn+Ag2O+H2O＝Zn（OH）2+2Ag。
下列說法不正確的是（ ）。
A．鋅作負極
B．正極發生還原反應
C．電池工作時，電流從Ag2O經導線流向Zn
D．負極的電極方程式為：Zn－2e－＝Zn2+
6．（2021·蕪湖高二檢測）LED產品的使用為城市增添色彩。下圖是氫氧燃料電池驅動LED發光的一種裝置示意圖。下列有關敘述正確的是（ ）。
A．b處通入H2
B．該裝置將化學能最終轉化為電能
C．通入H2的電極發生反應：2H2－4e－＝4H+
D．a處為電池負極，發生了氧化反應
7．（2021·江蘇省啟東市高二上學期期末）金屬（M）空氣電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是（ ）。
A．金屬M作電池正極
B．電解質是熔融的MO
C．電路中轉移2mol電子，理論上約消耗空氣56L
D．電池總反應為2M+O2+2H2O＝2M（OH）2
8．新華網報道，我國固體氧化物燃料電池技術研發取得新突破。科學家利用該技術實現了H2S廢氣資源回收能量，并得到單質硫的原理如圖所示。
下列說法正確的是（ ）。
A．電極b為電池負極
B．電路中每流過4mol電子，正極消耗44.8LH2S
C．電極b上的電極反應為：O2+4e－+4H+＝2H2O
D．電極a上的電極反應為：2H2S+2O2－－4e－＝S2+2H2O
9．氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置，右圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩定．請回答：
（1）氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是__________，在導線中電流流動方向為（用a、b表示）__________。
（2）負極的電極反應式為_______________，電極表面鍍鉑粉的原因為___________。
（3）關于該電池的說法錯誤的是__________。
A．氫氣在負極發生氧化反應
B．供電時的總反應為：2H2+O2＝2H2O
C．產物為無污染的水，屬于環境友好電池
D．燃料電池的能量轉化率可達100%
（4）在下圖所示的裝置中，能夠發生原電池反應的是____________________。
（5）下圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a附近滴加一滴石蕊試液，現象是______________________________。
10．（2021 沈陽高二檢測）已知：向FeCl2溶液中滴加稀硝酸，溶液顏色由淺綠色變為棕黃色。某同學用此反應設計了如圖所示原電池。
（1）寫出FeCl2與稀硝酸反應的離子方程式_________________________。
（2）圖中電子流動方向為_____極到_____極（填“a”或“b”）。
（3）在乙燒杯中會觀察到的現象為______________________________，寫出乙燒杯中的電極反應方程式____________________。
（4）H+流向_____燒杯（填“甲”或“乙”），若一段時間內流向該燒杯的H+有0.05mol，則消耗Fe2+_____g。
（5）該裝置存在的缺點是_________________________（寫一點）。
題組B 能力提升練
1．（2021·四川省涼山州高二上學期期末檢測）以下是中學化學常見的四個裝置，下列關于這些裝置說法正確的是（ ）。
A．裝置甲在使用過程中，電池內部電子從Ag2O極通過隔板移向鋅粉
B．裝置乙在使用過程中，電池外殼會逐漸變薄，容易出現漏液
C．裝置丙在使用過程中，電解質溶液的pH不會發生變化
D．裝置丁電極b上發生的電極反應為：O2+2H2O+4e－＝4OH－
2．（2021 北京高二上學期期末）瓦斯爆炸是煤礦開采中的重大危害，一種瓦斯分析儀能夠在煤礦巷道中的甲烷濃度達到一定濃度時，可以通過傳感器顯示。該瓦斯分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如圖所示，其中的固體電解質是Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移動。下列有關敘述正確的是（ ）。
A．瓦斯分析儀工作時，電池電路中電子由電極b流向電極a
B．電極b是正極，O2－由電極a流向電極b
C．電極a的反應式為：CH4+5O2－－8e－＝CO32－+2H2O
D．當固體電解質中有1mol O2－通過時，電子轉移4mol
3．（2022·河南省商丘市高三11月聯考）某鈉－空氣水電池的充、放電過程原理示意圖如圖所示，下列說法正確的是（ ）。
A．放電時，Na+向負極移動
B．放電時，電子由鈉箔經導線流向碳紙
C．充電時，當有0.1mol e－通過導線時，則鈉箔減重2.3g
D．充電時，碳紙與電源負極相連，電極反應式為4OH－－4e－2H2O+O2↑
4．我國科學家發明了制取H2O2的綠色方法，原理如圖所示（已知：H2O2H++HO2－，Y膜為HO2－選擇性交換膜）。下列說法錯誤的是（ ）。
A．b極上的電極反應為O2+H2O+2e－＝HO2－+OH－
B．X膜為選擇性陽離子交換膜
C．電池工作時，a極室的pH不變
D．理論上，每生成1molH2O2，電路中轉移4mol電子
5．（雙選）（2021·啟東高二檢測）現以CO、O2、熔融鹽Z（Na2CO3）組成的燃料電池，采用電解法處理CO同時制備N2O5，裝置如圖所示，其中Y為CO2。下列說法不合理的是（ ）。
A．石墨Ⅰ是原電池的負極，發生氧化反應
B．甲池中的CO32－向石墨Ⅱ極移動
C．乙池中左端Pt極電極反應式：N2O4－2e－+2HNO32N2O5+2H+
D．若甲池消耗標準狀況下的氧氣2.24L，則乙池中產生氫氣0.05mol
6．（2021·徐州高二上學期期末檢測）某原電池裝置如圖所示，電池總反應為2Ag+Cl2＝2AgCl。下列說法正確的是（ ）。
A．正極反應為AgCl+e－＝Ag+Cl－
B．放電時，交換膜右側溶液中有大量白色沉淀生成
C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應隨之改變
D．當電路中轉移0.01mole－時，交換膜左側溶液中約減少0.02mol離子
7．鐵是一種廉價的金屬，除了作為重要的結構材料外，現又有了新的用途。磷酸聚合物鐵鋰電池以其廉價、高容量和安全性逐漸占據市場。下圖是高鐵電池的實驗裝置：
已知放電后，兩極反應均生成Fe的+3價的化合物。
（1）該電池放電時正極發生的電極反應是________________________；
（2）若該電池屬于二次電池，則充電時陰極反應的電極反應方程式為：_______________________________________。
8．某同學查資料得知α－AgI是一種固體導體，導電率很高。他為了研究α－AgI究竟是Ag+導電還是I－導電，設計一個如下圖所示（用鉛蓄電池做電源）的電化學實驗。已知鉛蓄電池總反應：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。
（1）該電解池的陽極電極方程式____________________________，鉛蓄電池的正極電極方程式____________________________________。
（2）若Ag+導電，α－AgI本身質量將_________（填不變、變大、或變小）。若I－導電，陽極附近的α－AgI晶體密度將會________（填不變、變大、或變小）。
（3）若通電一段時間后鉛蓄電池中消耗了1mol H2SO4，則電解池的陰極增重的質量為____________g。
題組C 培優拔尖練
1．鈉硫電池以熔融金屬鈉、熔融硫和多硫化鈉（Na2Sx）分別作為兩個電極的反應物，固體Al2O3陶瓷（可傳導Na+）為電解質，其反應原理如下圖所示：
下列說法不正確的是（ ）。
A．放電時，電極A為負極
B．根據上表數據，該電池工作的適宜溫度應控制在350～2050℃
C．充電時，Na+的移動方向為從電極B到電極A
D．充電時，總反應為Na2Sx＝2Na+xS（3＜x＜5），則陽極的電極反應式為Sx－2e－＝xS
2．（2022·全國甲卷）一種水性電解液Zn－MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示（KOH溶液中，Zn2+以Zn（OH）42－存在）。電池放電時，下列敘述錯誤的是（ ）。
A．Ⅱ區的K+通過隔膜向Ⅲ區遷移
B．Ⅰ區的SO42－通過隔膜向Ⅱ區遷移
C．MnO2電極反應：MnO2+2e－+4H+＝Mn2++2H2O
D．電池總反應：Zn+4OH－+MnO2+4H+＝Zn（OH）42－+Mn2++2H2O
3．（2022·全國乙卷）Li－O2電池比能量高，在汽車、航天等領域具有良好的應用前景。近年來科學家研究了一種光照充電Li－O2電池（如圖所示）。光照時，光催化電極產生電子（e－）和空穴（h+），驅動陰極反應（Li++e－＝Li）和陽極反應（Li2O2+2h+＝2Li++O2）對電池進行充電。下列敘述錯誤的是（ ）。
A．充電時，電池的總反應Li2O2＝2Li+O2
B．充電效率與光照產生的電子和空穴量有關
C．放電時，Li+從正極穿過離子交換膜向負極遷移
D．放電時，正極發生反應O2+2Li++2e－＝Li2O2
4．（雙選）圖1是在金屬鋅板上貼上一張用某溶液浸濕的濾紙，圖2是NaBH4/H2O2燃料電池，則下列說法正確的是（ ）。
A．圖2電池放電過程中，Na+從正極區向負極區遷移
B．圖2電池負極區的電極反應為BH4－―8e－+8OH－＝BO2－+6H2O
C．若用硫酸鈉和酚酞的混合溶液浸濕濾紙，用導線將a、b直接相連，則鉛筆芯C點處出現紅色
D．若用KI淀粉溶液浸濕濾紙，用導線將a、b與A、B電極相連，鉛筆芯C點處出現藍色，則b接的是A電極
5．如圖所示的四個容器中分別盛有不同的溶液，除A、B外，其余電極均為石墨電極。甲為鉛蓄電池，其工作原理為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，其兩個電極的電極材料分別是PbO2和Pb。
閉合K，發現G電極附近的溶液變紅，20min后，將K斷開，此時C、D兩極上產生的氣體體積相同；據此回答：
（1）A電極的電極材料是______（填“PbO2”或“Pb”）。
（2）電解后，要使丙中溶液恢復到原來的濃度，需加入的物質是______（填化學式）。
（3）到20min時，電路中通過電子的物質的量為____________。
（4）0～20min，H電極上發生反應的電極反應式為________________________。
（5）20min后將乙裝置與其他裝置斷開，然后在C、D兩極間連上靈敏電流計，發現電流計指針偏轉，則此時C電極為____________極，D電極上發生的電極反應式為：__________________________________________。

展開更多......

收起↑