第5章 第2节 化学能转化为电能——电池-【创新教程】2025年高考化学总复习大一轮课件PPT（鲁科单选版）

第二节　 化学能转化为电能——电池 第五章 化学反应与能量转化 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 知识梳理 层级突破 01 感悟真题 高考探究 02 课时作业 03 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 知识梳理 层级突破 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 上一页 返回导航 第五章 化学反应与能量转化 高考总复习 化学（LK新教材） 下一页 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电极名称 负极 正极 电极材料 　锌片　 　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　Zn　沿导线流向　Cu　 盐桥中离子移向 盐桥中含饱和KCl溶液，　K＋　移向正极，　Cl－　移向负极 原电池反应方程式 Zn ＋ Cu2＋===Zn2＋＋Cu 2.盐桥的组成和作用 (1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 (2)盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。 3．单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比 名称 单液原电池 双液原电池 装置 相同点 正、负极电极反应，总反应式，电极现象 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，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长 四、原电池原理的应用 1．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　增大　。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。 2．比较金属活动性强弱 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。 3．用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的　正　极而受到保护。 4．设计制作化学电源 (1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。 (2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 如：根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 设计的原电池为： 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)(2023·湖北卷)铜锌原电池工作时，正极和负极同时发生反应( √ ) (2)(2023·浙江6月)装置的盐桥中阳离子向ZnSO4溶液中迁移( × ) (3)(2023·新课标卷)将银和AgNO3溶液与铜和Na2SO4溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积，铜电极附近溶液逐渐变蓝，说明Cu的金属性比Ag强( √ ) (4)原电池工作时，正极表面一定有气泡产生( × ) 提示：若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。 (5)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应( × ) 提示：燃料电池中正、负极(如Pt电极)不参与反应，而是燃料参加反应。 (6)用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率( √ ) (7)铁­铜原电池中，负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋( × ) 提示：铁参与原电池反应时一般生成Fe2＋。 (8)原电池工作时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过电解质溶液流回负极( × ) 提示：电子只能在导线上运动，不能在溶液中传输。 2．(2024·北京市一六一中学高三开学考)北京冬奥会赛区内使用的氢燃料清洁能源车辆，某氢氧燃料电池工作示意图如图。请回答下列问题： (1)电极a为电池的________极(填“正”或“负”)，其电极反应式是________。 (2)OH－向________极移动(填“a”或“b”)。 答案：(1)负　H2－2e－＋2OH－===2H2O　(2)a ◆[题组1]　原电池的工作原理　 1．(2024·中山市一中高三开学考)图示为发表于《科学进展》的一种能够捕捉CO2的电化学装置，下列说法正确的是(　　) A．Al电极是阴极 B．正极的电极反应为2CO2＋2e－===C2Oeq \o\al(2－,4) C．每生成1 mol的草酸铝，外电路中转移3 mol电子 D．在捕捉二氧化碳的过程中，C2Oeq \o\al(2－,4)不断移向石墨电极附近 解析：B　[根据装置示意图可知该装置为原电池，铝作负极，发生失电子的氧化反应，多孔石墨作正极，正极发生得电子的还原反应。A.铝作负极，发生失电子的氧化反应，故A错误；B.多孔石墨作正极，二氧化碳在正极发生得电子的还原反应，电极反应式：2CO2＋2e－===C2Oeq \o\al(2－,4)，故B正确；C.每生成1 mol的草酸铝，则有2 mol Al失电子，共转移6 mol电子，故C错误；D.在原电池装置中，阴离子向着负极移动，故D错误。] 2．有关如图所示原电池的叙述不正确的是(　　) A．电子沿导线由Cu片流向Ag片 B．正极的电极反应式是Ag＋＋e－===Ag C．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应 D．反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液 解析：D　[A项，该装置是原电池，铜作负极，银作正极，电子从铜片沿导线流向银片，正确；B项，正极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，正确； C项，铜片上失电子发生氧化反应，银片上得电子发生还原反应，正确；D项，原电池工作时，电解质溶液以及盐桥中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以反应时盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液，错误。] 3．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 解析：D　[由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。] 　原电池正、负极判断方法 点拨：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼性电极一定作负极的思维定势。 ◆[题组2]　原电池原理的应用　 4．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验 装置 部分实 验现象 a极质量减少； b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解； c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a＞b＞c＞d　　　　 B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c 解析：C　[把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：d＞c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d＞a。综上所述可知活动性：d＞a＞b＞c。] 5．(2024·河北省高三省级联考)近年来科学家们发明了一种新型高能量密度铝－石墨双离子电池技术，可制造全新的高效、低成本储能电池，电解液由六氟磷酸锂(LiPF6)和碳酸酯类有机溶剂组成，充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应，而铝电极发生铝－锂合金化反应，放电过程则相反，工作原理如图所示：下列说法错误的是(　　) A．LiPF6属于离子化合物 B．放电时，负极上发生反应的电极反应式为AlLi－e－===Li＋＋Al C．充电时，PFeq \o\al(－,6)移向石墨电极，b接电源负极 D．放电时，负极每释放1 mol Li＋，正极释放1 mol PFeq \o\al(－,6) 解析：C　[由题干信息可知，电解液由六氟磷酸锂(LiPF6)和碳酸酯类有机溶剂组成，充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应，而铝电极发生铝－锂合金化反应，放电过程则相反，结合原电池示意图可知，电池的总反应化学方程式为CxPF6＋Al－Li===Cx＋LiPF6＋Al，放电时Al－Li被氧化，为原电池的负极，电极反应为：Al－Li－e－===Al＋Li＋，正极CxPF6得电子被还原，电极反应式为CxPF6＋e－===Cx＋PFeq \o\al(－,6)，电池工作时阳离子由负极移向正极，阴离子由正极移向负极， 充电时，电极反应与放电时的反应相反，据此分析解答。A.LiPF6是由Li＋和PFeq \o\al(－,6)通过离子键结合而成的化合物，属于离子化合物，A正确；B.由分析可知，放电时，负极上发生反应的电极反应式为Al－Li－e－===Li＋＋Al，B正确；C.由分析可知，充电时，铝电极接电源负极，即a接电源负极，石墨电极接电源的正极，PFeq \o\al(－,6)移向石墨电极即阳极，故b接电源正极，C错误；D.由分析可知，放电时，负极的电极反应为：Al－Li－e－===Al＋Li＋，正极的电极反应式为CxPF6＋e－===Cx＋PFeq \o\al(－,6)，故负极每释放1 mol Li＋，正极释放1 mol PFeq \o\al(－,6)，D正确。] 6．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。 请回答下列问题： (1)电极X的材料是______；电解质溶液Y是　________(填化学式)。 (2)银电极为电池的______极，其电极反应为 ________________________________________________________。 (3)盐桥中的NOeq \o\al(－,3)移向__________溶液。 答案：(1)Cu　AgNO3 (2)正　Ag＋＋e－===Ag (3)Cu(NO3)2 考点二　常见化学电源 一、一次电池 碱性 锌锰 干电 池 负极材料：　Zn　 电极反应：　Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2　 正极材料：　MnO2　 电极反应：MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－　 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2　 锌银 纽扣 电池 负极材料：　Zn　 电极反应：　Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2　 正极材料：　Ag2O　 电极反应：　Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－　 总反应：　Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag　 二、二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq \o(=====,\s\up20(放电),\s\do18(充电))2PbSO4(s)＋2H2O(l) 三、“高效、环境友好”的燃料电池 1．氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种 种类 酸性 碱性 负极反应式 H2－2e－===2H＋ 　H2＋2OH－－2e－===2H2O　 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 备注 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用 2.以CO为燃料气，在不同的电解质中，发生的电池反应如下： 电解质 电极反应式或总反应式 ①酸性介质 正极 O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极 CO－2e－＋H2O===CO2＋2H＋ 总反应 2CO＋O2===2CO2 ②碱性介质 正极 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 负极 CO－2e－＋4OH－===COeq \o\al(2－,3)＋2H2O 总反应 2CO＋O2＋4OH－===2COeq \o\al(2－,3)＋2H2O ③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动) 正极 O2＋4e－===2O2－ 负极 CO－2e－＋O2－===CO2 总反应 2CO＋O2===2CO2 ④熔融碳酸 盐(COeq \o\al(2－,3)) 正极 O2＋4e－＋2CO2===2COeq \o\al(2－,3) 负极 CO－2e－＋COeq \o\al(2－,3)===2CO2 总反应 2CO＋O2===2CO2 3.铝—空气—海水电池 负极材料：铝片　正极材料：铂片 电解质溶液：海水 负极反应：　Al－3e－===Al3＋　； 正极反应：　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　； 总反应：　4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3　。 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)(2023·辽宁卷)研制了高效率钙钛矿太阳能电池，其能量转化形式：太阳能→电能( √ ) (2)铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加( √ ) (3)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池( × ) 提示：锂离子电池属于可充电电池，即二次电池。 (4)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用( √ ) (5)碱性锌锰干电池中的MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长( × ) 提示：碱性锌锰干电池中的MnO2作氧化剂，参与反应。 (6)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H2－4e－===4H＋( × ) 提示：负极反应应写为2H2－4e－＋4OH－===4H2O。 (7)二次电池充电时，二次电池的负极连接电源的负极，发生还原反应( √ ) (8)铅酸蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应( × ) 2．(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将______，溶液的pH将______(填“减小”“增大”或“不变”)。 (2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将______，溶液的pH将______(填“减小”“增大”或“不变”)。 答案: (1)减小　减小　(2)减小　增大 ◆[题组1]　根据图示理解化学电源　 1．(2024·宜春丰城中学高三开学考)最新研究的锌铈液流电池具有储能高、污染小等优点，其工作原理如图所示，其中b电极为惰性材料，不参与电极反应。下列说法正确的是(　　) A．放电时，电池外接负载，将储存在电解质溶液中的化学能转化为电能，其储能容量取决于电解液的容量和浓度 B．充电时，b极发生还原反应，电极反应式Ce4＋＋e－===Ce3＋ C．充电时，当外电路中通过0.1 mol电子时，a极室中溶液的质量减少3.25 g D．选择性离子交换膜应为质子交换膜，电池放电时H＋从b极室移向a极室 解析：A　[放电时锌做负极，变成锌离子，正极是Ce4＋＋e－===Ce3＋，电池的总反应为：2Ce4＋＋Zn===Zn2＋＋2Ce3＋。充电时，a为阴极，锌离子变成锌单质，b为阳极，Ce3＋－e－===Ce4＋。据此解答。 A．电池是将化学能变成电能，其储能容量取决于电解液的体积和浓度，A正确；B.锌为负极，则充电时，a为阴极，b电极为阳极，发生氧化反应，B错误；C.充电时，a极是锌离子变成锌单质，当外电路中通过0.1 mol电子时，a极室中溶液中有3.25 g锌离子变成锌单质，但溶液中有阳离子流入，故溶液的减少质量不是3.25 g，C错误；D.充电和放电过程中正极电解液和负极电解液不能混合，故加入氢离子平衡电荷，故为质子交换膜，电池放电时，从a极室移向b极室，D错误。] 2．(2024·南昌市高三开学考)如图所示是一种可实现氢气循环利用的新型电池的放电工作原理。下列说法错误的是(　　) A．放电时，M电极为正极 B．充电时，左池H＋浓度和右池OH－浓度都增大 C．该电池的离子交换膜为氢离子交换膜 D．该电池放电的总反应式为：H＋＋OH－===H2O 解析：C　[由图可知，放电时M极生成H2，H＋转化为H2，发生还原反应，作正极，N极为负极，H2失去电子形成H＋，H＋和OH－反应生成H2O；充电时，N极，H2O中H＋放电生成H2和OH－，H＋转化为H2，发生还原反应，作阴极，连接电源负极，M极为阳极，H2失去电子形成H＋。A.由分析可知，放电时，M电极为正极，A正确；B.由分析可知，充电时N极生成OH－，M极生成H＋，B正确；C.由图可知，离子交换膜两侧分别为酸性和碱性条件，若为氢离子交换膜，则两侧溶液会发生反应，为了维持电中性，由图可知，应该为钠离子交换膜，C错误；D.由分析可知，N电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O，M电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，则放电的总反应式为：H＋＋OH－===H2O，D正确。] ◆[题组2]　可充电电池　 3．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高且平稳，使镁原电池成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为xMg＋Mo3S4eq \o(,\s\up20(放电),\s\do18(充电))MgxMo3S4，下列说法正确的是(　　) A．电池放电时，正极反应为Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4 B．电池放电时，Mg2＋向负极迁移 C．电池充电时，阳极反应为xMg2＋＋2xe－===xMg D．电池充电时，阴极发生还原反应生成Mo3S4 解析：A　[电池放电时，正极发生还原反应，由电池反应可知，Mo3S4为正极，被还原，电极反应为Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4，A项正确；电池放电时，阳离子向正极移动，B项错误；电池充电时，阳极发生氧化反应，C项错误；电池充电时，阴极发生还原反应生成金属镁，D项错误。] 4．一种突破传统电池设计理念的镁－锑液态金属储能电池工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后，可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是(　　) A．放电时，Mg(液)层的质量减小 B．放电时正极反应为：Mg2＋＋2e－===Mg C．该电池充电时，Mg－Sb(液)层发生还原反应 D．该电池充电时，Cl－向中层和下层分界面处移动 解析：C　[A项，放电时，负极Mg失电子生成镁离子，则Mg(液)层的质量减小，正确；B项，正极镁离子得电子得到Mg，则放电时正极反应为：Mg2＋＋2e－===Mg，正确；C项，该电池充电时，Mg－Sb(液)层为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，错误；D项，该电池充电时，阴离子向阳极移动，即Cl－向中层和下层分界面处移动，正确。] ◆[题组3]　燃料电池　 5．如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是(　　) A．a极为负极，电子由a极经外电路流向b极 B．a极的电极反应式：H2－2e－===2H＋ C．电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大 D．若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2的用量增多 解析：C　[a极通入的H2发生氧化反应，为负极，电子由a极经外电路流向b极；以稀H2SO4为电解质溶液时，负极的H2被氧化为H＋；电池总反应为2H2＋O2===2H2O，电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)减小；根据电池总反应2H2＋O2===2H2O，CH4＋2O2===CO2＋2H2O可知，等物质的量的CH4比H2消耗O2多。] [例]　(双选)(2023·山东卷)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是(　　) A．甲室Cu电极为正极 B．隔膜为阳离子膜 C．电池总反应为：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋ D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 试题情境 突破方法 核心素养 热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生 由信息：向甲室加入足量氨水后电池开始工作，实现CuSO4电镀废液的浓缩再生推知，甲池中NH3与Cu2＋络合为[Cu(NH3)4]2＋，然后低温热解实现CuSO4电镀废液的浓缩，故甲池要补充Cu2＋，即甲室为负极，右室为正极，正极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，乙室硫酸根离子通过隔膜向左侧移动。 根据原电池原理，甲室负极反应为：Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，正极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，总反应为：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，乙室硫酸根离子通过隔膜向左室移动，隔膜为阴离子膜。 解析：CD　[A.向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成[Cu(NH3)4]2＋，因此甲室Cu电极为负极，故A错误；B.在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；C.左侧负极是Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，正极是Cu2＋＋2e－===Cu，则电池总反应为：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，故C正确；D.NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2＋，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。] 1．(2022·全国乙卷)Li－O2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Li－O2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 解析：C　[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↑，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。A.光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2↑，A正确；B.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；C.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；D.放电时总反应为2Li＋O2===Li2O2，正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。] 2．(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－ 解析：B　[O2在Pt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.由分析可知，Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；B.电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；C.溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，由负极反应：Ag－e－＋Cl－===AgCl知，应有2 mol Ag失电子生成Ag＋，反应掉2 mol Cl－，故最多去除2 mol Cl－，D错误。 ] 3．(2023·新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如图所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　　) A．放电时V2O5为正极 B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移 C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O 解析：C　[由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。A.由题中信息可知，放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A说法正确；B.Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2＋，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2＋由负极向正极迁移，B说法正确；C.电池在放电时的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O， 则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C说法不正确；D.充电阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D说法正确。] 4．(2021·全国甲卷)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是(　　) A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用 B．阳极上的反应式为：＋2H＋＋2e－―→＋H2O C．制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol电子 D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移 解析：D　[A项，KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，生成的Br2为乙二醛制备乙醛酸的中间产物，故A错误；B项，阳极上为Br－失去电子生成Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，故B错误；C项，电解过程中阴阳极均生成乙醛酸，1 mol乙二酸生成1 mol乙醛酸转移电子为2 mol,1 mol乙二醛生成1 mol乙醛酸转移电子为2 mol，根据转移电子守恒可知每生成1 mol乙醛酸转移电子为1 mol，因此制得2 mol乙醛酸时，理论上外电路中转移了2 mol电子，故C错误；D项，由上述分析可知，双极膜中间层的H＋在外电场作用下移向阴极，即H＋移向铅电极，故D正确。] 5．(2021·福建卷)催化剂TAPP－Mn(Ⅱ)的应用，使Li－CO2电池的研究取得了新的进展。Li－CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如图所示。 下列说法错误　的是(　　) A．Li－CO2电池可使用有机电解液 B．充电时，Li＋由正极向负极迁移 C．放电时，正极反应为3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C D．*LiCO2、*CO、*LiC2O3和C都是正极反应的中间产物 解析：D　[A.Li是活泼金属能与水发生反应，因此不能采用水溶液作为电解液，应使用有机电解液，故A正确；B.充电时原电池的负极与电源负极相连作阴极，原电池的正极与电源正极相连作阳极，阳离子由阳极向阴极移动，则Li＋由正极向负极迁移，故B正确；C.由装置可知，该原电池的正极为CO2得电子生成C单质，电极反应式为：3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C，故C正确；D.由正极的反应历程图示可知，C为最终的产物，不是中间产物，故D错误。] 6．(2021·湖南卷)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示： 下列说法错误的是(　　) A．放电时，N极为正极 B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小 C．充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过 解析：B　[A项，由题意可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确；B项，由分析可知，放电或充电时，左侧贮液器和右侧贮液器中溴化锌的浓度维持不变，故B错误；C项，由分析可知，充电时，M电极与直流电源的负极相连，作电解池的阴极，Zn2＋在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，故C正确；D项，由分析可知，放电或充电时，交换膜允许Zn2＋和Br－通过，维持两侧ZnBr2的浓度保持不变，故D正确。] 7．(储能电池)(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如图所示。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＋SOeq \o\al(2－,4)＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋ 解析：B　[该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。A.放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；B.储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；C.放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；D.充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋SOeq \o\al(2－,4)＋2Fe3＋，D错误。] 8．(双极膜电池)(2024·长郡中学高三开学考)乙醛酸(OHCCOOH)是非常重要的化工产品，利用双极膜(由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，双极膜中间层中的水解离成H＋和OH－，并在直流电场作用下，分别向两极迁移)技术电解制备乙醛酸的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．M为电源的负极 B．双极膜b为阴离子交换膜 C．电路中转移2 mol e－，最多可得到1 mol OHCCOOH D．Pb电极反应式为HOOCCOOH＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O 解析：C　[如图电解池，乙二酸转化为乙醛酸发生还原反应，故铅电极为阴极，反应为：HOOC－COOH＋2e－＋2H＋===HOOC－CHO＋H2O，石墨极为阳极，反应为：2Br－－2e－===Br2，H＋移向铅电极，OH－移向石墨极。A.根据分析可知，铅电极为阴极，M为电源的负极，A正确；B.由分析可知，H＋移向铅电极，OH－移向石墨极，故双极膜b为阴离子交换膜，B正确；C.根据阴极反应HOOC－COOH＋2e－＋2H＋===HOOC－CHO＋H2O，阴极区生成的乙醛酸与得电子数之比为 1∶2，阳极区反应：OHC－CHO＋Br2＋2OH－===HOOC－CHO＋H2O＋2Br－，生成的乙醛酸与消耗的Br2之比为1∶1，根据阳极反应2Br－－2e－===Br2，阳极区生成的乙醛酸与阳极区失电子数之比为1∶2，故电路中转移2 mol e－，最多可得到1 mol＋1 mol＝2 mol OHCCOOH，C错误；D.由分析可知，Pb电极反应式为HOOCCOOH＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O，D正确。] 9．(离子液体电池)(2024·潍坊市模拟)我国科技工作者发明了一种可快速充、放电的铝离子电池，其放电时的工作原理示意图如图，正极反应Cn(AlCl4)＋e－===Cn＋AlCleq \o\al(－,4)。下列有关该电池的说法错误的是(　　) 图中EMlm＋的结构简式为 A．Al为负极，电极反应为：Al－3e－===Al3＋ B．离子液体中的[EMlm]Cl不参与反应，只起传递离子的作用 C．电池工作时，阳离子从负极区域移向正极区域 D．电路中转移1 mol e－时，正极区域减少的质量为58 g 解析：A　[A.Al为负极，失去电子发生氧化反应，根据工作原理示意图中的物质转化可知，负极反应为Al－3e－＋7AlCleq \o\al(－,4)===4Al2Cleq \o\al(－,7)，故A项错误；B.离子液体中[EMlm]Cl为溶剂，不参与反应，只起到传递离子的作用，故B项正确；C.电池工作时，阳离子 故C项正确；D.电路中转移1 mol电子时，正极迁移出1 mol AlCleq \o\al(－,4)，即减少169 g，移进1 mol 阳离子 10．(浓差电池)(2024·南宁市武鸣区高三开学考)浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为电渗析法制备磷酸二氢钠，用浓差电池为电源完成电渗析法制备磷酸二氢钠。下列说法错误的是(　　) A．电极a应与Ag(Ⅱ)相连 B．电渗析装置中膜b为阳离子交换膜 C．电渗析过程中左、右室中H2SO4和NaOH的浓度均增大 D．电池从开始到停止放电，理论上可制备2.4 g NaH2PO4 解析：D　[电化学题目重点在于电极的判断，浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池，则Ag(Ⅰ)为负极，Ag(Ⅱ)正极。A.浓差电池中由于右侧AgNO3，浓度大，则Ag(Ⅰ)为负极，Ag(Ⅱ)正极；电渗析法制备磷酸二氢钠，左室中的氢离子通过膜a进入中间室，中间室中的钠离子通过膜b进入右室，则电a为阳极，电极b为阴极；电极a应与Ag(Ⅱ)相连，故A正确；B.左室中的氢离子通过膜a进入中间室，中间室中的钠离子通过膜b进入右室，膜b为阳离子交换膜， 故B正确；C.阳极中的水失电子电解生成氧气和氢离子，氢离子通过膜a进入中间室，消耗水，硫酸的浓度增大；阴极水得电子电解生成氢气，中间室中的钠离子通过膜b进入右室NaOH的浓度增大，故C正确；D.电池从开始到停止放电时，则浓差电池两边AgNO3浓度相等，所以正极析出0.02 mol银，电路中转移0.02 mol电子，电渗析装置生成0.01 mol NaH2PO4，质量为1.2 g，故D错误。] 11．(全氢电池)(2024·北京市十五中开学考)最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确　的是(　　) A．右边吸附层中发生了还原反应 B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O C．电池的总反应是2H2＋O2===2H2O D．电解质溶液中Na＋向右移动，ClOeq \o\al(－,4)向左移动 解析：C　[由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应；右边为正极，发生还原反应，故选项A、B正确；电池的总反应没有O2参与，总反应方程式不存在氧气，故C选项不正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故D选项正确。] [归纳提升] 体系构建 核心巧记 1.原电池中应注意的 3个“方向” (1)外电路中电子移动方向：负极→正极，电流方向：正极→负极； (2)电池内部离子移动方向：阴离子移向负极，阳离子移向正极； (3)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向：K＋移向正极，Cl－移向负极。 2．原电池电极判断的6种方法 (1)负极：较活泼金属、氧化反应、电子流出、电流流入、阴离子移向的一极、不断溶解。 (2)正极：不活泼金属或能导电的非金属、还原反应、电子流入、电流流出、阳离子移向的一极、电极增重。 $$