第5章 第3讲 原电池 化学电源-【金版教程】2025年高考化学一轮复习创新方案word（新教材，创新版）

金版教程　高考科学复习创新方案　化学 第3讲　原电池　化学电源 【复习目标】　1.从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，能正确判断原电池的两极。2.知道常见化学电源的种类及其工作原理；能书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式；了解燃料电池的工作原理及应用。3.体会研制新型电池的重要性，能够书写新型化学电源的电极反应式。 一、原电池 1.原电池的概念及构成条件 (1)概念 原电池是把化学能转化为电能的装置。 (2)构成条件 ①有能自发进行的氧化还原反应发生。 ②活泼性不同的两个电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 ③形成闭合回路。 形成闭合回路的条件： a.两电极直接或间接接触；b.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。 2.原电池的工作原理(以铜－锌原电池为例) 装置图 电极材料 负极：锌片 正极：铜片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由锌片沿导线流向铜片 电解质溶液中离子流向 电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移 电流方向 由铜片沿导线流向锌片 盐桥中离子移向 盐桥中含有饱和KCl溶液，K＋移向正极区，Cl－移向负极区 电池总反应式 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 两类装置的不同点 Zn与Cu2＋直接接触，会有部分化学能直接转化为热能，能量损耗较多 Zn与Cu2＋不直接接触，最大限度地将化学能转化为电能，能量损耗较少 [提醒]　盐桥的组成和作用 (1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。 (2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流；③可以提高能量转化效率。 (3)一般来说，带有盐桥的原电池比不带盐桥的原电池效率高。 3.原电池的应用 (1)比较金属活泼性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 (2)加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如，在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。 (3)设计化学电源 实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池： (4)用于金属的防护(后文细讲) 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)原电池工作时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。(×) 错因：电子不能通过电解质溶液。 (2)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动。(×) 错因：原电池中，阳离子移向正极。 (3)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，较活泼的金属一定作负极。(×) 错因：较活泼的金属不一定作负极，如：Mg­NaOH­Al原电池中铝作负极。 (4)铁与盐酸反应时加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率不变。(×) 错因：加入少量CuSO4溶液后，Fe与Cu2＋反应生成Cu，可以形成原电池，反应速率加快。 (5)C＋H2O(g)CO＋H2可设计成原电池。(×) 错因：自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。 (6)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。(√) 错因：________________________________________________________________________ 二、化学电源 1.一次电池 (1)碱性锌锰电池(如图1) 负极材料为Zn，正极材料为MnO2，电解质为KOH。 电极反应： 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 (2)纽扣式锌银电池(如图2) 负极材料为Zn，正极材料为Ag2O，电解质溶液为KOH溶液。 电极反应： 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 2.二次电池 (1)铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其正极材料为PbO2，负极材料为Pb，电解质溶液为稀硫酸。总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (2)锂离子电池 一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCoO2(钴酸锂)，电解质溶液为LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)，其总反应为LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy，其放电时电极反应式为 负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy； 正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2。 3.燃料电池 (1)特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。 (2)常见燃料：H2、烃、肼、甲醇、NH3、煤气等。 (3)氢氧燃料电池是目前较成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 电解质溶液 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应式 2H2＋O2===2H2O 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰电池的比能量高、可储存时间长。(×) 错因：MnO2是正极材料。 (2)手机、电脑中使用的锂电池属于二次电池。(√) 错因：________________________________________________________________________ (3)铅酸蓄电池放电时，正极质量减小，负极质量增加。(×) 错因：放电时，正、负极的质量均增加。 (4)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中的负极反应为2H2－4e－===4H＋。(×) 错因：碱性介质中，负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O。 (5)熔融碳酸盐甲烷燃料电池正极电极反应式为O2－4e－＋2CO===2CO2。(×) 错因：正极O2得电子，电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO。 (6)二次电池充电时，二次电池的负极连接电源的负极，发生氧化反应。(×) 错因：充电时二次电池的负极连接电源的负极，即作电解池的阴极，得电子，发生还原反应。 考点1　模型认知原电池 1.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂­KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)。下列有关该原电池的叙述中正确的是(　　) ①在外电路中，电子由铜电极流向银电极 ②正极反应：Ag＋＋e－===Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A.①② B.①②④ C.②③ D.①③④ 答案　B 2.(2023·北京市东城区高三期末)用如图装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法不正确的是(　　) A.该装置将化学能转化为电能 B.K＋从a极经阳离子交换膜移向b极 C.工作一段时间，a极附近溶液pH会减小 D.该装置的总反应为H2＋Cl2===2HCl 答案　D 解析　a极H2发生氧化反应，为负极；b极Cl2发生还原反应，为正极。H2在a极放电后消耗OH－，K＋从a极经阳离子交换膜移向b极，与生成的Cl－形成KCl，因此总反应是H2＋Cl2＋2OH－===2Cl－＋2H2O，D错误。 原电池工作原理模型图 注意：①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。 ②若有离子交换膜，离子可选择性通过离子交换膜，如阳离子可通过阳离子交换膜移向正极。 考点2　化学电源 题组一　分析与辨识一次电池 1.纸电池是一种有广泛应用的“软电池”，如图所示碱性纸电池采用薄层纸片作为载体和传导体，纸的两面分别附着锌和二氧化锰。下列有关该纸电池的说法不合理的是(　　) A.Zn为负极，发生氧化反应 B.电池工作时，电子由MnO2流向Zn C.正极反应：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－ D.电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH) 答案　B 2.锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题： (1)外电路的电流方向是由________(填“a”或“b”，下同)极流向________极。 (2)电池的正极反应式为________________________。 答案　(1)b　a　 (2)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2 化学电源电极反应式的书写方法 书写电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。电极反应式书写的一般方法有： (1)拆分法 ①写出原电池的总反应，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。 ②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及得失电子守恒配平两个半反应： 正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋； 负极：Cu－2e－===Cu2＋。 (2)加减法 ①写出总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。 ②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如Li－e－===Li＋(负极)。 ③利用总反应式与写出的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。 题组二　理解与探析二次电池 3.科学家近年发明了一种新型Zn­CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。 下列说法错误的是(　　) A.放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－ B.放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子为2 mol C.充电时，电池总反应为2[Zn(OH)4]2－===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O D.充电时，正极溶液中OH－浓度升高 答案　D 解析　充电时，正极即为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，溶液中H＋浓度增大，溶液中c(H＋)·c(OH－)＝Kw，温度不变时，Kw不变，因此溶液中OH－浓度降低，故D错误。 4.(2023·广东省佛山市顺德区高三模拟)全钒液流电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.放电时负极反应式：V2＋－e－===V3＋ B.充电时阳极的pH降低 C.放电时正极每消耗2 mol H＋，负极区便有2 mol H＋通过质子交换膜移向正极区 D.电池总反应：VO＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O 答案　C 解析　根据电池的工作原理和参加反应的物质的化合价的变化可知，放电时，右侧为负极，电极反应式为V2＋－e－===V3＋，左侧为正极，电极反应式为VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O；充电时，右侧为阴极，电极反应式为V3＋＋e－===V2＋，左侧为阳极，电极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋。放电时，正极每消耗2 mol H＋，转移1 mol电子，因为氢离子要平衡电荷，则有1 mol H＋从负极区通过质子交换膜移向正极区，C错误。 二次电池的解题模板 因此，充电时电极的连接可简记为“负接负后作阴极，正接正后作阳极”。 注意：①二次电池有放电和充电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。 ②放电时的负极反应和充电时的阴极反应相反，放电时的正极反应和充电时的阳极反应相反。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。 ③书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是抓住氧化产物和还原产物的存在形式。 题组三　模型认知燃料电池 5.直接供氨式固态氧化物燃料电池的结构如图所示。下列有关该电池的说法正确的是(　　) A.通入氧气的电极是正极，氧气发生氧化反应 B.正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ C.该燃料电池可直接将化学能全部转化为电能 D.负极的电极反应式为2NH3－6e－＋3O2－===N2＋3H2O 答案　D 6.(2023·哈尔滨市高三质量监测)酸性甲醇燃料电池的工作原理如图所示，下列有关说法不正确的是(　　) A.Pt(b)为正极 B.工作时，H＋由a极室向b极室迁移 C.Pt(a)的电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ D.工作时，电子从Pt(a)经负载流向Pt(b)，再经电解质溶液流回Pt(a) 答案　D 解析　电子不经过电解质溶液，D错误。 燃料电池电极反应式的书写方法 第一步：写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应式为： CH4＋2O2===CO2＋2H2O① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O② ①式＋②式得燃料电池总反应式为 CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O，其离子方程式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。 第二步：写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，常见的四种情况如下： ①酸性电解质溶液环境下的电极反应式： O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 ②碱性电解质溶液环境下的电极反应式： O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ③固体电解质(高温下能传导O2－)环境下的电极反应式：O2＋4e－===2O2－。 ④熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下的电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。 电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。 1.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A.Ag作原电池正极 B.电子由Ag经活性炭流向Pt C.Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－ 答案　B 解析　O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，此时有2 mol Ag转化为Ag＋，故最多去除2 mol Cl－，D错误。 2.(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A.放电时负极质量减小 B.储能过程中电能转变为化学能 C.放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧 D.充电总反应：Pb＋SO＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋ 答案　B 解析　放电时Pb失电子，Fe3＋得电子，负极生成PbSO4，质量增加，A错误；放电时多孔碳电极为正极，阳离子向正极移动，则H＋从左侧通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电总反应为2Fe2＋＋PbSO4===2Fe3＋＋Pb＋SO，D错误。 3.(2022·全国乙卷)Li­O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li­O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是(　　) A.充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2 B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 C.放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D.放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 答案　C 解析　充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)，则充电时总反应为Li2O2===2Li＋O2，A正确；充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；由分析可知，放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；放电时总反应为2Li＋O2===Li2O2，正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。 4.(2021·河北高考)K­O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是(　　) A.隔膜允许K＋通过，不允许O2通过 B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极 C.产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22 D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水 答案　D 解析　由题图可知，a电极为原电池的负极，电极反应式为K－e－===K＋，b电极为正极，电极反应式为O2＋K＋＋e－===KO2，总反应式为K＋O2===KO2。金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K＋通过，不允许O2通过，故A正确；由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极与直流电源的正极相连，作电解池的阳极，故B正确；由分析可知，生成1 mol超氧化钾时，消耗1 mol氧气，两者的质量比值为1 mol×71 g/mol∶1 mol×32 g/mol≈2.22，故C正确。 5.(2021·河北高考节选)我国科学家研究Li­CO2电池，取得了重大科研成果，回答下列问题： (1)Li­CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在________(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。 Ⅰ.2CO2＋2e－===C2O　 Ⅱ.C2O===CO2＋CO Ⅲ.____________________________________ Ⅳ.CO＋2Li＋===Li2CO3 (2)研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。 CO2在碱性介质中电还原为正丙醇 (CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为__________________________________________。 答案　(1)正　Ⅲ.2CO＋CO2===2CO＋C (2)3CO2＋18e－＋13H2O===CH3CH2CH2OH＋18OH－ 解析　(1)由题意知，Li­CO2电池的总反应式为4Li＋3CO2===2Li2CO3＋C，CO2发生得电子的还原反应，则CO2在正极发生电化学反应；CO2电还原后与Li＋结合成Li2CO3，按4个步骤进行，由步骤Ⅱ可知生成了CO，而步骤Ⅳ需要CO参加反应，所以步骤Ⅲ的离子方程式为2CO＋CO2===2CO＋C。 2022年中国团队在巴塞罗那获得了“镁未来技术奖”。一种以MgCl2­聚乙烯醇为电解液的镁电池如图所示，放电时，正极的电极反应式为Mg2＋＋2e－＋V2O5===MgV2O5。下列说法不正确的是(　　) A.放电时，负极的电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋ B.充电时，Mg2＋嵌入V2O5晶格中 C.放电一段时间后，聚乙烯醇中的c(Mg2＋)几乎保持不变 D.若将电解液换成MgCl2水溶液，工作时电池可能产生鼓包 答案　B 解析　由题图可知，放电时负极反应为Mg－2e－===Mg2＋，A正确；充电时阳极反应为MgV2O5－2e－===V2O5＋Mg2＋，Mg2＋从V2O5中脱离，B错误；由电池总反应为V2O5＋Mg===MgV2O5，知放电不影响电解质溶液中Mg2＋的浓度，C正确；Mg能与水缓慢反应产生H2，D正确。 课时作业 [建议用时：40分钟] 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1.Zn与Cu置于CuSO4溶液中可以构成原电池，如图M所示，实验发现电流表指针发生偏转，但是Zn表面仍有红色铜吸附，有同学做出改进，如图N所示。下列说法正确的是(　　) A.图N中X溶液为CuSO4溶液 B.图N盐桥中Cl－向右池移动 C.图M与图N中，转移电子数目相同时，Zn极质量减少量相同 D.图M中，Cu极增重1.92 g，Zn极减少1.97 g，实际消耗Zn应为3.25 g 答案　D 解析　根据题意，图N中，X溶液应该为ZnSO4溶液，Y溶液为CuSO4溶液，A错误；图N中，Zn为负极，阴离子向负极移动，B错误；转移电子数目相同时，参加原电池反应消耗Zn的量相同，但是图M中Zn极上还有Cu析出，所以与图N比较，Zn极质量减少量偏大，C错误；图M中，Cu极增重1.92 g(0.03 mol)，根据得失电子守恒，可以得出此时消耗Zn为1.95 g(0.03 mol)，另外Zn极还发生反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，消耗m g Zn时还生成64m/65 g Cu，根据Zn极减少1.97 g，可以得出：1.95＋m－64m/65＝1.97，m＝1.3，共消耗Zn应为1.95 g＋1.3 g＝3.25 g，D正确。 2.(2023·广东省惠州市三校高三模拟)某公司推出一款铁－空气燃料电池，成本仅为锂电池的，其装置放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.放电时，M为正极 B.放电一段时间，KOH溶液浓度不变 C.充电时，N极的电极反应式中包括：Fe2O3＋H2O＋2e－===2FeO＋2OH－ D.放电时，K＋从M移向N 答案　D 解析　由题图可知，放电时，N极Fe失去电子作为负极，则M极为正极，充电时，N极为阴极，M极为阳极。由分析可知，A正确；放电过程中的总反应为Fe与O2反应得到Fe的氧化物，所以KOH溶液的浓度不变，B正确；充电时，N极为阴极，铁的氧化物被还原，电极反应式中包括Fe2O3＋H2O＋2e－===2FeO＋2OH－，C正确；原电池中阳离子移向正极，则放电时，K＋从N移向M，D错误。 3.H2S废气资源化的原理为：2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－632 kJ·mol－1，如图为H2S燃料电池示意图。下列说法正确的是(　　) A.电极a为电池的正极 B.电极b上发生的电极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O C.电路中每流过4 mol电子，电池会产生632 kJ热能 D.22.4 L H2S参与反应时，2 mol H＋经质子交换膜进入正极区 答案　B 4.人工光合系统装置(如图)可实现以CO2和H2O为原料合成CH4。下列说法不正确的是(　　) A.该装置为原电池，且铜为正极 B.电池工作时，H＋向Cu电极移动 C.GaN电极表面的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ D.反应CO2＋2H2OCH4＋2O2中每消耗1 mol CO2转移4 mol e－ 答案　D 解析　该装置中，根据电子流向知，GaN是负极、Cu是正极，A正确；负极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，正极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，电解质溶液中阳离子向正极移动，B、C正确；反应CO2＋2H2OCH4＋2O2中每消耗1 mol CO2，转移8 mol e－，D错误。 5.(2023·浙江省余姚市高三上学期适应性测试)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.该燃料电池的总反应为：N2＋3H22NH3 B.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 C.正极电极反应为：N2＋6e－＋6H2O===2NH3＋6OH－ D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 答案　C 6.(2023·江阴市高三阶段测试)为提升电池循环效率和稳定性，科学家利用三维多孔海绵状Zn(3D­Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D­Zn­NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn＋2NiOOH＋H2OZnO＋2Ni(OH)2。下列说法错误的是(　　) A.放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区 B.充电时阳极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O C.放电时负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O D.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 答案　A 解析　放电过程中OH－向负极区移动，A错误。 7.某科研人员设计了以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，已知生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是(　　) A.电极甲的电极反应为N2H4－4e－===N2↑＋4H＋ B.电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O C.电池内电路中电流由电极乙流向电极甲 D.每32 g N2H4参与反应，有1 mol O2－移向电极甲 答案　B 解析　该电池中电极甲为负极，电极乙为正极，电池外电路中电流由电极乙流向电极甲，电池内电路中电流由电极甲流向电极乙，C错误；电极甲为负极，电极反应为N2H4＋2O2－－4e－===N2↑＋2H2O，可知每32 g N2H4参与反应，有2 mol O2－移向电极甲，A、D错误。 8.某单液电池如图所示，其反应原理为H2＋2AgCl(s)2Ag(s)＋2HCl。下列说法错误的是(　　) A.放电时，左边电极为负极 B.放电时，溶液中H＋向右边电极移动 C.充电时，右边电极上发生的电极反应式：Ag－e－＋Cl－===AgCl D.充电时，当左边电极生成1 mol H2时，电解质溶液减轻2 g 答案　D 解析　由反应2HCl＋2Ag(s)2AgCl(s)＋H2↑可知，充电时，当左边电极生成1 mol H2时，电解质溶液中会减少2 mol HCl，则减少的质量为73 g，故D错误。 9.(2023·河南省豫北名校高三测评)第二代钠离子电池是负极为镶嵌在硬碳中的钠、正极为锰基高锰普鲁士白{Na2Mn[Mn(CN)6]}的一种新型二次电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.放电时，B极的电势高于A极 B.放电时，正极反应为Mn[Mn(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Mn[Mn(CN)6] C.充电时，Na＋穿过离子交换膜在B极上得电子 D.充电时，A极接外加电源的正极 答案　A 解析　由题意结合题图可知，放电时，B极是原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Na－e－===Na＋，A极是正极，发生还原反应，电极反应式为Mn[Mn(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Mn[Mn(CN)6]，充电时，A极与直流电源的正极相连，作电解池的阳极，B极为阴极。原电池中正极电势高于负极电势，则A极的电势高于B极的，故A错误。 10.(2023·广东六校高三联考)党的二十大报告中指出：要“加强污染物协同控制，基本消除重污染天气”。二氧化硫－空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，可以解决酸雨等环境污染问题，原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该电池放电时电子流向：Pt1电极→负载→Pt2电极→质子交换膜→Pt1电极 B.Pt1电极附近发生的反应：SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋ C.放电过程中若消耗22.4 L O2(标准状况)，理论上可以消除2 mol SO2 D.H＋移向Pt1电极，导致Pt2电极附近pH减小 答案　C 解析　电子不能进入内电路，A错误；由题图可知，氧气得到电子发生还原反应，故Pt2电极为正极，Pt1电极为负极，二氧化硫失去电子发生氧化反应：SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，B错误；原电池中阳离子向正极移动，故H＋移向Pt2电极，D错误。 11.(2023·河南省重点高中高三联考)电镀行业在生产过程中产生大量含硫酸铜废水。有学者提出热再生氨电池系统可以产电并富集废水中的Cu2＋，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.电极m和n的电极材料均可为Cu B.负极反应式为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋ C.E膜应选择阴离子交换膜，电流流向为m→导线→n D.热再生氨电池系统将工业低温废热转化为电能 答案　C 解析　根据题图可知，m极上发生反应Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，n极上发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，据此判断m和n的电极材料均可为Cu，故A正确；m极为负极，其电极反应式为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，故B正确；要获得高浓度含铜废水，应选择阴离子交换膜，电子流向为m→导线→n，故C错误；原电池体系中通入NH3将化学能转化为电能，然后再通过低温废热使得NH3逸出，该过程热能转化为化学能，综合分析该系统能量转化形式为低温废热转化为电能，故D正确。 二、非选择题 12.CO与H2反应可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下： 电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为______________________________________。若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标准状况下的体积为________L。 答案　负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋　11.2 13.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。 (1)放电时负极反应为___________________________________________________________， 正极反应为__________________________________________________________________。 (2)放电时电子由________极流向________极。 (3)放电时1 mol K2FeO4发生反应，转移电子数是____________。 答案　(1)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3↓＋10OH－ (2)负　正 (3)1.806×1024 20 学科网（北京）股份有限公司 $$