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(共61張PPT)
第一節　原電池
第四章　化學反應與電能
基礎課時 　化學電源
24
1.了解常見化學電源的工作原理。2.能列舉常見的化學電源，并能利用相關信息分析化學電源的工作原理。
學習目標
化學電源
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
化學電源
對點訓練
(一)知識梳理
1.化學電源
(1)分類：原電池是化學電源的雛形，常分為如下三類：一次電池、二次電池和燃料電池。
(2)優點：具有能量轉化率高，供能穩定可靠，使用方便，易于維護等優點。
(3)判斷電池優劣的主要標準：主要看單位質量或單位體積所能輸出電能的多少(比能量)或者輸出功率的大小(比功率)，以及電池可儲存時間的長短。
2.一次電池(以堿性鋅錳電池為例)
堿性鋅錳干電池
示意圖
堿性鋅錳干電池
構造 負極反應物：鋅粉
正極反應物：二氧化錳
電解質溶液：氫氧化鉀
工作原理 負極：____________________________________________
正極：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－
總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
3.二次電池(以鉛酸蓄電池為例)
(1)構造
(2)組成：負極是Pb，正極是__________，電解質溶液是稀硫酸。
(3)工作原理
鉛酸蓄電池放電時的電極反應如下：
負極反應式：________________________________________；
PbO2
4.燃料電池
(1)工作原理
燃料電池是一種連續地將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的化學電源。燃料電池工作時，燃料和氧化劑連續地由外部供給，在電極上不斷地進行反應，生成物不斷地被排出，于是電池就連續不斷地提供電能。
(2)實例(以酸性氫氧燃料電池為例)
①構造
②工作原理
(二)問題探究
問題1　對比普通酸性鋅錳電池和堿性鋅錳電池，分析酸性鋅錳電池的缺點和堿性鋅錳電池的優點。
提示　酸性鋅錳電池的缺點：放置過久，鋅筒會因酸性的NH4Cl溶液腐蝕，造成漏液而失效。堿性鋅錳電池的優點：單位質量輸出的電能多且儲存時間長，能提供較大電流并連續放電。
問題2　寫出鉛酸蓄電池放電時的負極反應式，分析負極質量的變化及電解質溶液pH的變化。
問題3　某種鋰離子電池的結構如圖：
其負極反應式和總反應分別為LixCy－xe－===xLi＋＋Cy 、LixCy＋Li1－xCoO2 ===LiCoO2＋Cy。
寫出其正極的電極反應式。
提示　Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2
問題4　已知某燃料電池(用氫氧化鉀作電解質)的總反應為CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，請寫出該電池負極和正極的電極反應式。隨著電池不斷放電，電解質溶液的堿性將如何變化？
【探究歸納】
1.化學電源電極反應式書寫的一般步驟
2.化學電源電極反應式的書寫具體操作方法
(1)根據裝置書寫電極反應式
先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池正、負極上的反應物質。
①負極：活潑金屬或燃料失去電子生成陽離子；若電解質溶液中的陰離子與生成的陽離子不共存，則該陰離子應寫入負極反應式。
②正極：陽離子得到電子生成單質或氧化劑得到電子，若反應物是O2，則有以下規律：
電解質溶液呈堿性或中性：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；
電解質溶液呈酸性：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
③總反應式：正、負電極反應式在得失電子相等的前提下相加得到電池反應的總方程式。
(2)給出總反應式，寫電極反應式
如果給定的是總反應式，可分析此反應中的氧化反應或還原反應(即分析有關元素的化合價變化情況)，先寫出反應相對較簡單的一極的電極反應式，另一極的電極反應式可用總反應式減去已寫出的電極反應式，即得結果。
3.燃料電池電極反應式的書寫
(1)燃料電池的正、負極均為惰性電極，均不參與反應。
(2)正極反應式的書寫
正極發生還原反應，通入的氣體一般是氧氣，氧氣得到電子首先變為氧離子即O2＋4e－===2O2－，根據電解質的不同，正極反應式的書寫分以下幾種情況：
①在酸性溶液中，生成的氧離子與氫離子結合生成水，電極反應為O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
②在堿性溶液中，氧離子與氫氧根離子不能結合，只能與水結合生成氫氧根離子，電極反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
1.銀鋅紐扣電池放電時反應為Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列說法錯誤的是(　　)
A.電池工作時，電子從Ag2O極經過電解質溶液流到Zn極
B.該電池的電解質溶液呈堿性
C.Zn是電池的負極，發生氧化反應
D.正極的電極反應式：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
A
解析　鋅是負極、Ag2O是正極，電池工作時，電子從Zn極經過外電路流到Ag2O極，電解質溶液沒有電子通過，A錯誤；該電池反應產物存在Zn(OH)2，電解質溶液呈堿性，B正確；根據Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，Zn化合價升高，失去電子發生氧化反應，鋅作為電池的負極，C正確；正極Ag2O得到電子發生還原反應生成銀單質，電極反應式：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，D正確。
2.鉛酸蓄電池廣泛應用于機動車輛，其構造如下圖所示，已知PbSO4難溶于水，電池反應為PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列說法不正確的是(　　)
B
3.(2023·福建部分學校聯考)水系鋅離子電池具有能量密度高、功率密度高、放電過程高效安全等優點，我國科學家用V2O5和鋅片作電極，用Zn(CF3SO3)2溶液作電解質溶液，制備了水系Zn—V2O5二次電池，下列說法錯誤的是(　　)
A.放電時，鋅片發生氧化反應
B.放電時，V2O5作正極
C.放電時，Zn2＋移向鋅片
D.放電時，電池總反應為xZn＋V2O5＋nH2O
===ZnxV2O5·nH2O
C
解析　由圖可知，放電時，鋅片為二次電池的負極，失去電子發生氧化反應生成鋅離子，電極反應式為Zn－2e－===Zn2＋，五氧化二釩為正極，鋅離子作用下，五氧化二釩在正極得到電子發生還原反應V2O5＋2xe－＋xZn2＋＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，則電池總反應為xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。放電時，鋅片為二次電池的負極，失去電子發生氧化反應生成鋅離子，A正確；放電時，五氧化二釩為二次電池的正極，B正確；放電時，鋅片為二次電池的負極，五氧化二釩為正極，則陽離子鋅離子移向五氧化二釩，C錯誤。
4.(2024·廣州執信中學高二月考)肼(N2H4)堿性燃料電池的原理示意圖如圖所示，電池總反應為N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列說法錯誤的是(　　)
A.電極b發生還原反應
B.電子由電極b流出經用電器流
入電極a
C.物質Y是NaOH溶液
D.電極a的電極反應式為N2H4＋
4OH－－4e－===N2↑＋4H2O
B
解析　該燃料電池中，通入燃料肼的電極為負極、通入氧氣的電極為正極，電解質溶液呈堿性，則負極反應式為N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，正極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，電流從正極沿導線流向負極。b電極為正極，發生還原反應，A正確；a為負極、b為正極，電子從負極a經用電器流入正極b，B錯誤；b電極上生成氫氧根離子，鈉離子通過陽離子交換膜進入右側，所以Y為NaOH溶液，C正確；a電極上肼失電子發生氧化反應，電極反應式為N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，D正確。
5.以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環境下電極反應式的書寫。
(1)酸性條件燃料電池
總反應式：__________________________________________________；
正極反應式：________________________________________________；
負極反應式：________________________________________________。
(2)固體電解質(高溫下能傳導O2－)燃料電池
總反應式：________________________________________________；
正極反應式：_____________________________________________；
負極反應式：____________________________________________。
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8e－===4O2－
CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
(3)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環境下電池總反應式：
__________________________________________________________；
正極反應式：_______________________________________________；
負極反應式：_______________________________________________。
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
課后鞏固訓練
A.該電池為二次電池
B.該電池理論上每消耗1 mol Zn時，電池中消枆2 mol KOH
C.該電池正極的電極反應式為2MnO2＋2e－＋2H2O===
2MnO(OH)＋2OH－
D.該電池的負極反應式是Zn－2e－===Zn2＋
C
2.紐扣電池的兩極材料分別是鋅和氧化銀，離子導體是KOH溶液。放電時兩個電極的電極反應分別為
Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
下列說法中，正確的是(　　)
A.鋅是正極反應物，氧化銀是負極反應物
B.鋅發生還原反應，氧化銀發生氧化反應
C.溶液中OH－向正極移動，K＋、H＋向負極移動
D.在電池放電過程中，電解質溶液的酸堿性基本保持不變
D
解析　鋅被氧化而作電池負極，氧化銀被還原而作電池正極，A、B錯誤；電池中，電解質溶液中的陰離子移向負極，陽離子移向正極，C錯誤。
3.以海水為電解質溶液的水激活電池結構如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A.正極反應式是AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B.海水中的Cl－向鎂電極移動
C.鎂電極會發生副反應Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
D.電池總反應是2Ag＋＋Mg===2Ag＋Mg2＋
D
解析　上述為原電池，鎂作負極，發生失電子的氧化反應，氯化銀在正極得電子發生還原反應生成銀單質。正極反應式是AgCl＋e－===Ag＋Cl－，A正確；海水中的Cl－向負極(鎂電極)移動，B正確；鎂為活潑金屬，與水接觸可能會發生副反應：Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，C正確；溶液中沒有游離的銀離子，該電池總反應為Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2，D錯誤。
(二)二次電池
4.判斷正誤(正確劃“√”，錯誤劃“×”)。
(1)手機上用的鋰離子電池屬于二次電池。(　　)
(2)可充電電池中的放電反應和充電反應互為可逆反應。(　　)
(3)蓄電池充電時，標志著“－”的電極應與電源的負極相連。(　　)
(4)鉛酸蓄電池在放電過程中，負極質量減小，正極質量增加。(　　)
(5)充電電池可以無限制地反復充電、放電。(　　)
(6)鉛酸蓄電池工作時，當電路中轉移0.1 mol電子時，負極增重4.8 g。(　　)
√
×
√
×
×
√
下列有關愛迪生電池的推斷不正確的是(　　)
A.放電時，Fe是負極，NiO2是正極
B.蓄電池的電極可以浸入某種酸性電解質溶液中
C.充電時，負極的電極反應式為Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
D.放電時，電解質溶液中的陰離子向負極方向移動
B
解析　放電時，Fe是負極，發生氧化反應，NiO2是正極，發生還原反應，A正確；放電時Fe作負極，Fe與酸反應不能生成Fe(OH)2，故不能選用酸性電解質溶液，B錯誤；充電時負極的電極反應與放電時負極的電極反應互為逆過程，所以充電時負極的電極反應式為Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，C正確；蓄電池放電時為原電池，原電池的電解質溶液中陰離子向負極移動，D正確。
6.如圖，某液態金屬儲能電池放電時產生金屬化合物Li3Bi。下列說法正確的是(　　)
A.放電時，M電極反應為Ni－2e－===Ni2＋
B.放電時，Li＋由M電極向N電極移動
C.充電時，M電極的質量減小
D.充電時，N電極反應為Li3Bi＋3e－===3Li＋＋Bi
B
解析　由題干信息可知，放電時，M極由于Li比Ni更活潑，也比N極上的Sb、Bi、Sn更活潑，故M極作負極，電極反應為Li－e－===Li＋，N極為正極，電極反應為3Li＋＋3e－＋Bi===Li3Bi。放電時，M電極反應為Li－e－===Li＋，A錯誤；放電時，M極為負極，N極為正極，故Li＋由M電極向N電極移動，B正確；由二次電池的原理可知，充電時和放電時同一電極上發生的反應互為逆過程，故充電時M電極的電極反應為Li＋＋e－===Li，故電極質量增大，C錯誤；由二次電池的原理可知，充電時和放電時同一電極上發生的反應互為逆過程，充電時，N電極反應為Li3Bi－3e－===3Li＋＋Bi，D錯誤。
C
8.(2024·揚州中學高二期中)微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A.該電池在高溫下進行效率更高
B.電子的移動方向由b經外電路到a
C.若該電池中有0.2 mol O2參加反應，
則有0.8 mol H＋向b遷移
D.b電極發生的反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C
B級　素養培優練
9.某氨氣燃料電池，如圖所示，下列說法錯誤的是(　　)
A.正極的電極反應式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O
B.電子流向：電極1→負載→電極2
C.Na＋由左向右移動
D.NH3在電極1上發生氧化反應
A
解析　A.通入氧氣的一極為正極，電解質溶液為堿性，所以氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故A錯誤；B.原電池中電子由負極經導線流向正極，根據分析可知電極1為負極，電極2為正極，所以電子的流向為電極1→負載→電極2，故B正確；C.原電池中陽離子流向正極，所以鈉離子自左向右移動，故C正確；D.據圖可知NH3在電極1上轉化為N2和H2O，失電子發生氧化反應，故D正確。
10.(2024·北京豐臺高二期中)如圖是一種應用廣泛的鋰電池，LiPF6是電解質，SO(CH3)2是溶劑，反應原理是4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列說法不正確的是(　　)
A.該裝置將化學能轉化為電能
B.電子移動方向是由a極流向b極
C.不可以用水代替SO(CH3)2作溶劑
D.b極反應式是FeS2＋4Li＋－4e－===Fe＋2Li2S
D
解析　該裝置是原電池，是將化學能轉化為電能的裝置，A正確；根據反應方程式，鋰發生氧化反應，a為負極、b為正極，外電路中電子移動方向為由負極流向正極，即由a極流向b極，故B正確；Li能與水反應，所以不能用水代替SO(CH3)2作溶劑，C正確；b極上FeS2得電子發生還原反應，電極反應式為FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S，D錯誤。
11.一種由石墨電極，海底沉積物為燃料的海底燃料電池的裝置如圖所示。下列說法正確的是(　　)
C
負極
(3)放電時，析出的ZnO會覆蓋在鋅電極板表面，影響電池使用效果。用濃KOH溶液可以抑制ZnO的生成，并促進鋅電極板的溶解，請結合化學用語，從速率和平衡的角度說明原因：_______________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)將鋅電極板制成蜂窩孔狀，如圖a所示，能增大鋅電極板的表面積，但蜂窩孔的孔徑過小，影響OH－進出蜂窩孔的速率，導致孔徑內外OH－濃度出現差異，多次充放電后會影響鋅電極板的形狀。圖b是使用一段時間后的鋅極板變形情況。
下列說法正確的是________(填字母序號)。
a.充電時，OH－向鋅極板方向遷移
b.孔內沉積ZnO，導電能力減弱，影響電池使用效果
c.導致該腐蝕變形的主要原因是孔外OH－濃度高于孔內OH－濃度
d.為延長電池使用壽命，提高電池放電效果，應選用孔徑恰當的鋅極板
bc
解析　(4)放電時OH－移向鋅極板，則充電時OH－不向鋅極板方向遷移，a錯誤；孔內沉積ZnO，導致蜂窩孔的孔徑過小，影響OH－進出蜂窩孔的速率，導電能力減弱，影響電池使用效果，b正確；由圖a可知，導致該腐蝕變形的主要原因是孔外OH－濃度高于孔內OH－濃度，c正確；由題干信息可知，鋅板中蜂窩孔的孔徑是在使用過程中發生改變，該改變是由于孔內外的OH－濃度改變，故為延長電池使用壽命，提高電池放電效果，應選用合適的OH－濃度，d錯誤。基礎課時24　化學電源
學習目標　1.了解常見化學電源的工作原理。2.能列舉常見的化學電源，并能利用相關信息分析化學電源的工作原理。
化學電源
(一)知識梳理
1.化學電源
(1)分類：原電池是化學電源的雛形，常分為如下三類：一次電池、二次電池和燃料電池。
(2)優點：具有能量轉化率高，供能穩定可靠，使用方便，易于維護等優點。
(3)判斷電池優劣的主要標準：主要看單位質量或單位體積所能輸出電能的多少(比能量)或者輸出功率的大小(比功率)，以及電池可儲存時間的長短。
2.一次電池(以堿性鋅錳電池為例)
堿性鋅錳干電池
示意圖
構造 負極反應物：鋅粉 正極反應物：二氧化錳 電解質溶液：氫氧化鉀
工作原理 負極：____________________________________ 正極：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－ 總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2
3.二次電池(以鉛酸蓄電池為例)
(1)構造
(2)組成：負極是Pb，正極是________，電解質溶液是稀硫酸。
(3)工作原理
鉛酸蓄電池放電時的電極反應如下：
負極反應式：________________________________________________；
正極反應式：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ；
總反應：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
4.燃料電池
(1)工作原理
燃料電池是一種連續地將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的化學電源。燃料電池工作時，燃料和氧化劑連續地由外部供給，在電極上不斷地進行反應，生成物不斷地被排出，于是電池就連續不斷地提供電能。
(2)實例(以酸性氫氧燃料電池為例)
①構造
②工作原理
酸性電解質(H2SO4)
負極反應 H2－2e－===2H＋
正極反應
總反應 H2＋O2===H2O
(二)問題探究
問題1　對比普通酸性鋅錳電池和堿性鋅錳電池，分析酸性鋅錳電池的缺點和堿性鋅錳電池的優點。
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問題2　寫出鉛酸蓄電池放電時的負極反應式，分析負極質量的變化及電解質溶液pH的變化。
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問題3　某種鋰離子電池的結構如圖：
其負極反應式和總反應分別為LixCy－xe－===xLi＋＋Cy 、LixCy＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋Cy。
寫出其正極的電極反應式。
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問題4　已知某燃料電池(用氫氧化鉀作電解質)的總反應為CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，請寫出該電池負極和正極的電極反應式。隨著電池不斷放電，電解質溶液的堿性將如何變化？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【探究歸納】
1.化學電源電極反應式書寫的一般步驟
2.化學電源電極反應式的書寫具體操作方法
(1)根據裝置書寫電極反應式
先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池正、負極上的反應物質。
①負極：活潑金屬或燃料失去電子生成陽離子；若電解質溶液中的陰離子與生成的陽離子不共存，則該陰離子應寫入負極反應式。
②正極：陽離子得到電子生成單質或氧化劑得到電子，若反應物是O2，則有以下規律：
電解質溶液呈堿性或中性：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；
電解質溶液呈酸性：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
③總反應式：正、負電極反應式在得失電子相等的前提下相加得到電池反應的總方程式。
(2)給出總反應式，寫電極反應式
如果給定的是總反應式，可分析此反應中的氧化反應或還原反應(即分析有關元素的化合價變化情況)，先寫出反應相對較簡單的一極的電極反應式，另一極的電極反應式可用總反應式減去已寫出的電極反應式，即得結果。
3.燃料電池電極反應式的書寫
(1)燃料電池的正、負極均為惰性電極，均不參與反應。
(2)正極反應式的書寫
正極發生還原反應，通入的氣體一般是氧氣，氧氣得到電子首先變為氧離子即O2＋4e－===2O2－，根據電解質的不同，正極反應式的書寫分以下幾種情況：
①在酸性溶液中，生成的氧離子與氫離子結合生成水，電極反應為O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
②在堿性溶液中，氧離子與氫氧根離子不能結合，只能與水結合生成氫氧根離子，電極反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
③在熔融碳酸鹽中，氧離子能與二氧化碳結合生成碳酸根離子，電極反應為O2＋2CO2＋4e－===2CO。
(3)負極反應式的書寫
若負極通入的氣體為含碳化合物CO、CH4、CH3OH等，碳元素均轉化為正四價的碳，在酸性溶液中生成二氧化碳氣體，在堿性溶液中生成碳酸根離子，在熔融碳酸鹽中生成二氧化碳，含有氫元素的化合物的電極反應最終都有水生成。
1.銀鋅紐扣電池放電時反應為Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列說法錯誤的是(　　)
A.電池工作時，電子從Ag2O極經過電解質溶液流到Zn極
B.該電池的電解質溶液呈堿性
C.Zn是電池的負極，發生氧化反應
D.正極的電極反應式：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
2.鉛酸蓄電池廣泛應用于機動車輛，其構造如下圖所示，已知PbSO4難溶于水，電池反應為PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列說法不正確的是(　　)
A.電池工作時，Pb為負極，發生氧化反應
B.電池工作時，電解質溶液pH保持不變
C.硫酸根離子在負極和正極都參與了反應
D.正極的電極反應式為PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O
3.(2023·福建部分學校聯考)水系鋅離子電池具有能量密度高、功率密度高、放電過程高效安全等優點，我國科學家用V2O5和鋅片作電極，用Zn(CF3SO3)2溶液作電解質溶液，制備了水系Zn—V2O5二次電池，下列說法錯誤的是(　　)
A.放電時，鋅片發生氧化反應
B.放電時，V2O5作正極
C.放電時，Zn2＋移向鋅片
D.放電時，電池總反應為xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
4.(2024·廣州執信中學高二月考)肼(N2H4)堿性燃料電池的原理示意圖如圖所示，電池總反應為N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列說法錯誤的是(　　)
A.電極b發生還原反應
B.電子由電極b流出經用電器流入電極a
C.物質Y是NaOH溶液
D.電極a的電極反應式為N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O
5.以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環境下電極反應式的書寫。
(1)酸性條件燃料電池
總反應式：_________________________________________________；
正極反應式：____________________________________________；
負極反應式：_______________________________________________。
(2)固體電解質(高溫下能傳導O2－)燃料電池
總反應式：____________________________________________________；
正極反應式：____________________________________________________；
負極反應式：___________________________________________________。
(3)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環境下電池總反應式：________________________________________________________________；
正極反應式：_______________________________________________；
負極反應式：________________________________________________。
：課后完成　第四章　基礎課時24基礎課時24　化學電源
學習目標　1.了解常見化學電源的工作原理。2.能列舉常見的化學電源，并能利用相關信息分析化學電源的工作原理。
化學電源
(一)知識梳理
1.化學電源
(1)分類：原電池是化學電源的雛形，常分為如下三類：一次電池、二次電池和燃料電池。
(2)優點：具有能量轉化率高，供能穩定可靠，使用方便，易于維護等優點。
(3)判斷電池優劣的主要標準：主要看單位質量或單位體積所能輸出電能的多少(比能量)或者輸出功率的大小(比功率)，以及電池可儲存時間的長短。
2.一次電池(以堿性鋅錳電池為例)
堿性鋅錳干電池
示意圖
構造 負極反應物：鋅粉 正極反應物：二氧化錳 電解質溶液：氫氧化鉀
工作原理 負極：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正極：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－ 總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2
3.二次電池(以鉛酸蓄電池為例)
(1)構造
(2)組成：負極是Pb，正極是PbO2，電解質溶液是稀硫酸。
(3)工作原理
鉛酸蓄電池放電時的電極反應如下：
負極反應式：Pb＋SO－2e－===PbSO4__；
正極反應式：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ；
總反應：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
4.燃料電池
(1)工作原理
燃料電池是一種連續地將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的化學電源。燃料電池工作時，燃料和氧化劑連續地由外部供給，在電極上不斷地進行反應，生成物不斷地被排出，于是電池就連續不斷地提供電能。
(2)實例(以酸性氫氧燃料電池為例)
①構造
②工作原理
酸性電解質(H2SO4)
負極反應 H2－2e－===2H＋
正極反應 O2＋2e－＋2H＋===H2O
總反應 H2＋O2===H2O
(二)問題探究
問題1　對比普通酸性鋅錳電池和堿性鋅錳電池，分析酸性鋅錳電池的缺點和堿性鋅錳電池的優點。
提示　酸性鋅錳電池的缺點：放置過久，鋅筒會因酸性的NH4Cl溶液腐蝕，造成漏液而失效。堿性鋅錳電池的優點：單位質量輸出的電能多且儲存時間長，能提供較大電流并連續放電。
問題2　寫出鉛酸蓄電池放電時的負極反應式，分析負極質量的變化及電解質溶液pH的變化。
提示　Pb＋SO－2e－===PbSO4；放電過程中，負極的質量增大，電解質溶液的pH升高。
問題3　某種鋰離子電池的結構如圖：
其負極反應式和總反應分別為LixCy－xe－===xLi＋＋Cy 、LixCy＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋Cy。
寫出其正極的電極反應式。
提示　Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2
問題4　已知某燃料電池(用氫氧化鉀作電解質)的總反應為CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，請寫出該電池負極和正極的電極反應式。隨著電池不斷放電，電解質溶液的堿性將如何變化？
提示　負極： CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，正極：4H2O＋2O2＋8e－===8OH－。從電池總反應可知反應過程消耗KOH，所以溶液的堿性減弱。
【探究歸納】
1.化學電源電極反應式書寫的一般步驟
2.化學電源電極反應式的書寫具體操作方法
(1)根據裝置書寫電極反應式
先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池正、負極上的反應物質。
①負極：活潑金屬或燃料失去電子生成陽離子；若電解質溶液中的陰離子與生成的陽離子不共存，則該陰離子應寫入負極反應式。
②正極：陽離子得到電子生成單質或氧化劑得到電子，若反應物是O2，則有以下規律：
電解質溶液呈堿性或中性：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；
電解質溶液呈酸性：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
③總反應式：正、負電極反應式在得失電子相等的前提下相加得到電池反應的總方程式。
(2)給出總反應式，寫電極反應式
如果給定的是總反應式，可分析此反應中的氧化反應或還原反應(即分析有關元素的化合價變化情況)，先寫出反應相對較簡單的一極的電極反應式，另一極的電極反應式可用總反應式減去已寫出的電極反應式，即得結果。
3.燃料電池電極反應式的書寫
(1)燃料電池的正、負極均為惰性電極，均不參與反應。
(2)正極反應式的書寫
正極發生還原反應，通入的氣體一般是氧氣，氧氣得到電子首先變為氧離子即O2＋4e－===2O2－，根據電解質的不同，正極反應式的書寫分以下幾種情況：
①在酸性溶液中，生成的氧離子與氫離子結合生成水，電極反應為O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
②在堿性溶液中，氧離子與氫氧根離子不能結合，只能與水結合生成氫氧根離子，電極反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
③在熔融碳酸鹽中，氧離子能與二氧化碳結合生成碳酸根離子，電極反應為O2＋2CO2＋4e－===2CO。
(3)負極反應式的書寫
若負極通入的氣體為含碳化合物CO、CH4、CH3OH等，碳元素均轉化為正四價的碳，在酸性溶液中生成二氧化碳氣體，在堿性溶液中生成碳酸根離子，在熔融碳酸鹽中生成二氧化碳，含有氫元素的化合物的電極反應最終都有水生成。
1.銀鋅紐扣電池放電時反應為Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列說法錯誤的是(　　)
A.電池工作時，電子從Ag2O極經過電解質溶液流到Zn極
B.該電池的電解質溶液呈堿性
C.Zn是電池的負極，發生氧化反應
D.正極的電極反應式：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
答案　A
解析　鋅是負極、Ag2O是正極，電池工作時，電子從Zn極經過外電路流到Ag2O極，電解質溶液沒有電子通過，A錯誤；該電池反應產物存在Zn(OH)2，電解質溶液呈堿性，B正確；根據Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，Zn化合價升高，失去電子發生氧化反應，鋅作為電池的負極，C正確；正極Ag2O得到電子發生還原反應生成銀單質，電極反應式：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，D正確。
2.鉛酸蓄電池廣泛應用于機動車輛，其構造如下圖所示，已知PbSO4難溶于水，電池反應為PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列說法不正確的是(　　)
A.電池工作時，Pb為負極，發生氧化反應
B.電池工作時，電解質溶液pH保持不變
C.硫酸根離子在負極和正極都參與了反應
D.正極的電極反應式為PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O
答案　B
解析　Pb作負極，發生氧化反應，A正確；電池工作時，硫酸濃度減小，則電解質溶液pH增大，B錯誤；負極反應式為Pb＋SO－2e－===PbSO4，正極反應式為PbO2＋SO＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，故硫酸根離子在負極和正極都參與了反應，C、D正確。
3.(2023·福建部分學校聯考)水系鋅離子電池具有能量密度高、功率密度高、放電過程高效安全等優點，我國科學家用V2O5和鋅片作電極，用Zn(CF3SO3)2溶液作電解質溶液，制備了水系Zn—V2O5二次電池，下列說法錯誤的是(　　)
A.放電時，鋅片發生氧化反應
B.放電時，V2O5作正極
C.放電時，Zn2＋移向鋅片
D.放電時，電池總反應為xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
答案　C
解析　由圖可知，放電時，鋅片為二次電池的負極，失去電子發生氧化反應生成鋅離子，電極反應式為Zn－2e－===Zn2＋，五氧化二釩為正極，鋅離子作用下，五氧化二釩在正極得到電子發生還原反應V2O5＋2xe－＋xZn2＋＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，則電池總反應為xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。放電時，鋅片為二次電池的負極，失去電子發生氧化反應生成鋅離子，A正確；放電時，五氧化二釩為二次電池的正極，B正確；放電時，鋅片為二次電池的負極，五氧化二釩為正極，則陽離子鋅離子移向五氧化二釩，C錯誤。
4.(2024·廣州執信中學高二月考)肼(N2H4)堿性燃料電池的原理示意圖如圖所示，電池總反應為N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列說法錯誤的是(　　)
A.電極b發生還原反應
B.電子由電極b流出經用電器流入電極a
C.物質Y是NaOH溶液
D.電極a的電極反應式為N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O
答案　B
解析　該燃料電池中，通入燃料肼的電極為負極、通入氧氣的電極為正極，電解質溶液呈堿性，則負極反應式為N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，正極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，電流從正極沿導線流向負極。b電極為正極，發生還原反應，A正確；a為負極、b為正極，電子從負極a經用電器流入正極b，B錯誤；b電極上生成氫氧根離子，鈉離子通過陽離子交換膜進入右側，所以Y為NaOH溶液，C正確；a電極上肼失電子發生氧化反應，電極反應式為N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，D正確。
5.以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環境下電極反應式的書寫。
(1)酸性條件燃料電池
總反應式：__________________________________________________________；
正極反應式：__________________________________________________________；
負極反應式：__________________________________________________________。
(2)固體電解質(高溫下能傳導O2－)燃料電池
總反應式：__________________________________________________________；
正極反應式：__________________________________________________________；
負極反應式：__________________________________________________________。
(3)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環境下電池總反應式：__________________________________________________________；
正極反應式：__________________________________________________________；
負極反應式：__________________________________________________________。
答案　(1)CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
(2)CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8e－===4O2－
CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
(3)CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋4CO2＋8e－===4CO
CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)一次電池
1.如圖是生活中常用的鋅錳干電池的示意圖，該電池發生的電池總反應為Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列有關說法中正確的是(　　)
A.該電池為二次電池
B.該電池理論上每消耗1 mol Zn時，電池中消枆2 mol KOH
C.該電池正極的電極反應式為2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－
D.該電池的負極反應式是Zn－2e－===Zn2＋
答案　C
解析　鋅錳干電池不能充電，為一次電池，A錯誤；該電池的電池總反應為Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO(OH)＋Zn(OH)2，電池工作時，不消耗KOH，B錯誤；電池正極得電子發生還原反應，根據電池總反應，可知該電池正極的電極反應式為2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－，C正確；電池負極失電子發生氧化反應，根據電池總反應，該電池的負極反應為Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，D錯誤。
2.紐扣電池的兩極材料分別是鋅和氧化銀，離子導體是KOH溶液。放電時兩個電極的電極反應分別為
Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
下列說法中，正確的是(　　)
A.鋅是正極反應物，氧化銀是負極反應物
B.鋅發生還原反應，氧化銀發生氧化反應
C.溶液中OH－向正極移動，K＋、H＋向負極移動
D.在電池放電過程中，電解質溶液的酸堿性基本保持不變
答案　D
解析　鋅被氧化而作電池負極，氧化銀被還原而作電池正極，A、B錯誤；電池中，電解質溶液中的陰離子移向負極，陽離子移向正極，C錯誤。
3.以海水為電解質溶液的水激活電池結構如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A.正極反應式是AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B.海水中的Cl－向鎂電極移動
C.鎂電極會發生副反應Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
D.電池總反應是2Ag＋＋Mg===2Ag＋Mg2＋
答案　D
解析　上述為原電池，鎂作負極，發生失電子的氧化反應，氯化銀在正極得電子發生還原反應生成銀單質。正極反應式是AgCl＋e－===Ag＋Cl－，A正確；海水中的Cl－向負極(鎂電極)移動，B正確；鎂為活潑金屬，與水接觸可能會發生副反應：Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，C正確；溶液中沒有游離的銀離子，該電池總反應為Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2，D錯誤。
(二)二次電池
4.判斷正誤(正確劃“√”，錯誤劃“×”)。
(1)手機上用的鋰離子電池屬于二次電池。(　　)
(2)可充電電池中的放電反應和充電反應互為可逆反應。(　　)
(3)蓄電池充電時，標志著“－”的電極應與電源的負極相連。(　　)
(4)鉛酸蓄電池在放電過程中，負極質量減小，正極質量增加。(　　)
(5)充電電池可以無限制地反復充電、放電。(　　)
(6)鉛酸蓄電池工作時，當電路中轉移0.1 mol電子時，負極增重4.8 g。(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
解析　(6)負極反應式為Pb＋SO－2e－===PbSO4，負極增重的質量為硫酸根離子的質量，電路中轉移0.1 mol電子，負極增重×96 g/mol＝4.8 g，正確。
5.以下是愛迪生電池分別在充電和放電時發生的反應：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2
下列有關愛迪生電池的推斷不正確的是(　　)
A.放電時，Fe是負極，NiO2是正極
B.蓄電池的電極可以浸入某種酸性電解質溶液中
C.充電時，負極的電極反應式為Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
D.放電時，電解質溶液中的陰離子向負極方向移動
答案　B
解析　放電時，Fe是負極，發生氧化反應，NiO2是正極，發生還原反應，A正確；放電時Fe作負極，Fe與酸反應不能生成Fe(OH)2，故不能選用酸性電解質溶液，B錯誤；充電時負極的電極反應與放電時負極的電極反應互為逆過程，所以充電時負極的電極反應式為Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，C正確；蓄電池放電時為原電池，原電池的電解質溶液中陰離子向負極移動，D正確。
6.如圖，某液態金屬儲能電池放電時產生金屬化合物Li3Bi。下列說法正確的是(　　)
A.放電時，M電極反應為Ni－2e－===Ni2＋
B.放電時，Li＋由M電極向N電極移動
C.充電時，M電極的質量減小
D.充電時，N電極反應為Li3Bi＋3e－===3Li＋＋Bi
答案　B
解析　由題干信息可知，放電時，M極由于Li比Ni更活潑，也比N極上的Sb、Bi、Sn更活潑，故M極作負極，電極反應為Li－e－===Li＋，N極為正極，電極反應為3Li＋＋3e－＋Bi===Li3Bi。放電時，M電極反應為Li－e－===Li＋，A錯誤；放電時，M極為負極，N極為正極，故Li＋由M電極向N電極移動，B正確；由二次電池的原理可知，充電時和放電時同一電極上發生的反應互為逆過程，故充電時M電極的電極反應為Li＋＋e－===Li，故電極質量增大，C錯誤；由二次電池的原理可知，充電時和放電時同一電極上發生的反應互為逆過程，充電時，N電極反應為Li3Bi－3e－===3Li＋＋Bi，D錯誤。
(三)燃料電池
7.(2024·鄭州高二期中)某燃料電池所用燃料為CO，助燃劑為O2，電解質為熔融的K2CO3，負極反應式為CO－2e－＋CO===2CO2，則下列推斷中錯誤的是(　　)
A.放電時CO向負極移動
B.該電池的總反應為2CO＋O2===2CO2
C.放電時電子流向：負極→熔融K2CO3→正極
D.電池消耗22.4 L O2(標準狀況)時，理論上轉移4 mol電子
答案　C
解析　放電時，陰離子向負極移動，所以CO向負極移動，A正確；CO為負極，O2為正極，發生反應2CO＋O2===2CO2，B正確；放電時，負極上失電子、正極上得電子，電子從負極沿導線流向正極，C錯誤；根據分析O2～4e－，當1 mol O2參加反應時，轉移4 mol 電子，D正確。
8.(2024·揚州中學高二期中)微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A.該電池在高溫下進行效率更高
B.電子的移動方向由b經外電路到a
C.若該電池中有0.2 mol O2參加反應，則有0.8 mol H＋向b遷移
D.b電極發生的反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－
答案　C
解析　HS－在硫氧化菌作用下轉化為SO，失電子發生氧化反應，做負極，電極反應式是HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋；正極上是氧氣得電子的還原反應4H＋＋O2＋4e－===2H2O。高溫使硫化菌失去活性，該電池不宜在高溫下進行，A錯誤；b是電池的正極，a是負極，所以電子從a流出經外電路流向b，B錯誤；正極上是氧氣得電子的還原反應4H＋＋O2＋4e－===2H2O，根據得失電子守恒，若該電池中有0.2 mol O2參加反應，則有0.8 mol H＋向b遷移，C正確，D錯誤。
B級　素養培優練
9.某氨氣燃料電池，如圖所示，下列說法錯誤的是(　　)
A.正極的電極反應式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O
B.電子流向：電極1→負載→電極2
C.Na＋由左向右移動
D.NH3在電極1上發生氧化反應
答案　A
解析　A.通入氧氣的一極為正極，電解質溶液為堿性，所以氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故A錯誤；B.原電池中電子由負極經導線流向正極，根據分析可知電極1為負極，電極2為正極，所以電子的流向為電極1→負載→電極2，故B正確；C.原電池中陽離子流向正極，所以鈉離子自左向右移動，故C正確；D.據圖可知NH3在電極1上轉化為N2和H2O，失電子發生氧化反應，故D正確。
10.(2024·北京豐臺高二期中)如圖是一種應用廣泛的鋰電池，LiPF6是電解質，SO(CH3)2是溶劑，反應原理是4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列說法不正確的是(　　)
A.該裝置將化學能轉化為電能
B.電子移動方向是由a極流向b極
C.不可以用水代替SO(CH3)2作溶劑
D.b極反應式是FeS2＋4Li＋－4e－===Fe＋2Li2S
答案　D
解析　該裝置是原電池，是將化學能轉化為電能的裝置，A正確；根據反應方程式，鋰發生氧化反應，a為負極、b為正極，外電路中電子移動方向為由負極流向正極，即由a極流向b極，故B正確；Li能與水反應，所以不能用水代替SO(CH3)2作溶劑，C正確；b極上FeS2得電子發生還原反應，電極反應式為FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S，D錯誤。
11.一種由石墨電極，海底沉積物為燃料的海底燃料電池的裝置如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.H＋向b極遷移
B.大塊沉積物中的鐵均顯＋2價
C.b極上FeS2轉化為S的電極反應式為FeS2－2e－===Fe2＋＋2S
D.微生物作用下S循環歧化生成SO、HS－的物質的量之比為1∶5
答案　C
解析　H＋為陽離子，原電池中陽離子移向正極，則H＋向a極遷移，A錯誤；大塊沉積物中FeOOH中鐵元素的化合價為＋3價，B錯誤；b極上FeS2中S元素化合價從－1價升高至0價，被氧化，其電極反應式為FeS2－2e－===Fe2＋＋2S，C正確；微生物作用下S循環歧化生成SO、HS－，其離子方程式為4S＋4H2OSO＋3HS－＋5H＋，則生成SO、HS－的物質的量之比為1∶3，D錯誤。
12.(2024·北京中關村中學高二期中)堿性銀鋅二次航空電池為價格昂貴的高能電池。該電池的總反應為Zn＋Ag2OZnO＋2Ag，其電池中的基本單元示意圖如下：
(1)該電池放電時，鋅電極板為電池的________(填“正極”或“負極”)。
(2)以KOH溶液為電解液，放電時鋅電極板區域中發生的電極反應可分為兩步：
反應ⅰ.鋅電極板的溶解：……
反應ⅱ.鋅電極板上ZnO的析出：Zn(OH)??ZnO＋2OH－＋H2O
補充反應ⅰ：___________________________________________________。
(3)放電時，析出的ZnO會覆蓋在鋅電極板表面，影響電池使用效果。用濃KOH溶液可以抑制ZnO的生成，并促進鋅電極板的溶解，請結合化學用語，從速率和平衡的角度說明原因：______________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(4)將鋅電極板制成蜂窩孔狀，如圖a所示，能增大鋅電極板的表面積，但蜂窩孔的孔徑過小，影響OH－進出蜂窩孔的速率，導致孔徑內外OH－濃度出現差異，多次充放電后會影響鋅電極板的形狀。圖b是使用一段時間后的鋅極板變形情況。
下列說法正確的是________(填字母序號)。
a.充電時，OH－向鋅極板方向遷移
b.孔內沉積ZnO，導電能力減弱，影響電池使用效果
c.導致該腐蝕變形的主要原因是孔外OH－濃度高于孔內OH－濃度
d.為延長電池使用壽命，提高電池放電效果，應選用孔徑恰當的鋅極板
答案　(1)負極
(2)Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)
(3)鋅溶解：Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，ZnO析出：Zn(OH)??ZnO＋2OH－＋H2O，增大氫氧化鉀濃度，可以增大Zn的溶解速率，并使反應Zn(OH)??ZnO＋2OH－＋H2O逆向移動，抑制ZnO的生成
(4)bc
解析　(1)由電池總反應Zn＋Ag2OZnO＋2Ag可知，該電池放電時，鋅的化合價升高，被氧化，故鋅電極板為電池的負極；(2)已知原電池的總反應：Zn＋Ag2OZnO＋2Ag和反應ⅱ.鋅電極板上ZnO的析出：Zn(OH)??ZnO＋2OH－＋H2O，故負極反應式的反應ⅰ為：Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)；(3)根據(2)中的電極反應方程式可知，鋅溶解：Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，ZnO析出：Zn(OH)??ZnO＋2OH－＋H2O。增大氫氧化鉀的濃度，鋅溶解速率加快，并使ZnO的析出反應逆向移動。(4)放電時OH－移向鋅極板，則充電時OH－不向鋅極板方向遷移，a錯誤；孔內沉積ZnO，導致蜂窩孔的孔徑過小，影響OH－進出蜂窩孔的速率，導電能力減弱，影響電池使用效果，b正確；由圖a可知，導致該腐蝕變形的主要原因是孔外OH－濃度高于孔內OH－濃度，c正確；由題干信息可知，鋅板中蜂窩孔的孔徑是在使用過程中發生改變，該改變是由于孔內外的OH－濃度改變，故為延長電池使用壽命，提高電池放電效果，應選用合適的OH－濃度，d錯誤。

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