第40讲　原电池　常见化学电源 讲义-备战2025年高考化学一轮复习讲义（苏教版2019）

第40讲　原电池　常见化学电源 复习目标　 1.理解原电池的工作原理。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3.能够书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。 考点一　原电池的工作原理 必备知识 1．概念 原电池是把化学能转化为电能的装置。 2．构成条件 3．构建原电池模型(以锌铜原电池为例) 盐桥的组成和作用 (1)盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。 (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)盐桥中离子移向：阴离子移向负极，阳离子移向正极。 能力提升 1．一种铁-空气电池的电池反应为：，原理如图所示，下列有关该电池的说法正确的是 A．电子由a极经负载流向b极，再经溶液回到a极 B．当电路中转移电子时，消耗 C．b极为电池正极，发生氧化反应 D．a极的电极反应式为： 2．关于如图的微生物原电池相关叙述中错误的是 A．电池工作时，电流由a流向b B．微生物所在电极区放电时发生氧化反应 C．放电过程中，H+穿过质子交换膜向右侧迁移 D．正极反应式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O 3．某原电池装置如图所示，电池总反应为。下列说法正确的是 A．充分放电后左、右两侧溶液中的盐酸浓度基本不变 B．正极反应为 C．放电时，交换膜左、右两侧溶液都会有白色沉淀生成 D．当电路中转移0.01mol时，经过交换膜的离子是0.01mol 4．如图所示是一种以液态肼()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。在固体氧化物电解质的温度达700～900℃时，可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质，下列说法错误的是 A．该电池不能在常温下工作 B．放电时，电池内的由电极乙移向电极甲 C．负极电极反应式为 D．当电极甲上有1mol 消耗时，电极乙上有22.4L 参与反应 5．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．电池的总反应是2H2+O2=2H2O B．右边吸附层中发生了还原反应 C．负极的电极反应是H2-2e-+2OH-= 2H2O D．电解质溶液中Na+向右移动，ClO向左移动 总结提示 原电池原理的四大应用 (1)比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。 (2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。 (3)应用于金属防护。 (4)设计原电池。 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 考点二　常见化学电源 必备知识 1．一次电池 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 正极反应式：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag 2.二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (1)放电时： 负极反应式：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极反应式：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。 (2)充电时： 阴极反应式：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 充电一段时间电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。 提醒　充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。 3．燃料电池 (1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 (2)燃料电池的电解质常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2－)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。 (3)以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。 ①酸性溶液(或含质子交换膜) 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O， 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。 ②碱性溶液 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－， 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。 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：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。 ④熔融碳酸盐(CO) 正极(通入CO2)：O2＋4e－＋2CO2===2CO， 负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。 能力提升 1．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：溶液中向Cu电极方向移动，电子由Zn经导线流向Cu，再由Cu经电解质溶液流向Zn，形成闭合回路 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄，后改良为碱性电解质 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 2．钠-硫电池作为一种新型化学电源，体积小、容量大、寿命长、效率高，由熔融电极和固体电解质组成，其装置如图1 所示，正极区域填充 后的工作原理如图2所示。 已知： 的立方晶胞中，Co呈 +2和 +3 价，Co元素填充在氧原子围成的正四面体和正八面体空隙中，正四面体位于晶胞的顶点和面心，正八面体位于晶胞的八个小立方体的体心。 下列说法错误的是 A．钠-硫电池在常温下就能将化学能转化为电能 B．在 Co3+作用下，可将S8转化为 Na2S6 C．S8转化为Na2S2时电极反应式为S8+8Na⁺+8e=4Na2S2 D．若将51.2gS8全部转化为 Na2S，理论上有1.6molNa+透过交换膜进入液态硫区域 3．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，下列说法错误的是 A．图I：向Fe电极方向移动 B．图II：锌作负极反应物，发生氧化反应 C．图III：电池放电过程中，负极质量不断减少，正极质量不断增加 D．图IV：正极的电极反应式为 4．氢氧燃料电池是一种常见化学电源，其工作示意图如图。下列说法正确的是 A．通的一极是正极，发生氧化反应 B．电子由a电极经导线流向b电极，然后经溶液回流到a电极完成整个电路的闭合 C．b电极上发生还原反应，电极反应式为 D．电解质溶液的作用是传导电子 5．如图所示是两种常见的化学电源示意图，下列说法不正确的是 A．乙电池属于二次电池 B．甲电池放电时，电子从锌筒经外电路到石墨电极 C．乙电池的负极反应式为 D．乙电池充电时将电能转化为化学能 归纳总结 (1)电极反应式书写的一般方法 (2)已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法 ①首先写出较简单的电极反应式。 ②复杂电极反应式＝总反应式－简单电极反应式。 ③注意电子守恒。 真题测评 1．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，其工作示意图如下。下列说法不正确的是      A．Zn电极是负极 B．Ag2O电极发生还原反应 C．Zn电极的电极反应式：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 D．放电前后电解质溶液的pH保持不变 2．Mg­H2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如图。下列说法不正确的是 A．石墨电极是该电池的正极 B．石墨电极上发生还原反应 C．Mg电极的电极反应式：Mg－2e－＝Mg2＋ D．电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再由石墨电极经电解质溶液流向Mg电极 3．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． Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加 B． 正极的电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O=2Ag＋2OH− C． 锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D． 使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 4．熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为(x=5~3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是 A．Na2S4的电子式为 B．放电时正极反应为 C．Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极 D．该电池是以为隔膜的二次电池 5．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。下列说法正确的是 A．正极反应为AgCl ＋e－＝Ag ＋Cl－ B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 拓展精练 1．一种充电电池放电时的电极反应为；，当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是 A．的还原 B．的氧化 C．的氧化 D．的氧化 2．碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池工作时，发生氧化反应 B．电池工作时，通过隔膜向正极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成，转移电子数为 3．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。W和X原子序数之和等于的核外电子数，化合物可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是 A．X和Z属于同一主族 B．非金属性： C．气态氢化物的稳定性： D．原子半径： 4．下列说法正确的是 A．煤是无机化合物，天然气和石油是有机化合物 B．利用化石燃料燃烧放出的热量使水分解产生氢气，是氢能开发的研究方向 C．化学电源放电、植物光合作用都能发生化学变化，并伴随能量的转化 D．若化学过程中断开化学键放出的能量大于形成化学键所吸收的能量，则反应放热 5．化学电源在日常生活中有广泛应用。下列说法正确的是 A．图Ⅰ所示装置工作时，电流由锌片经浸有稀硫酸的滤纸流向铜片 B．图Ⅱ干电池为一次电池，工作时锌粉做还原剂 C．图Ⅲ铅蓄电池是二次电池，工作时负极反应为 D．图Ⅳ氢氧燃料电池中正极反应为 A．A B．B C．C D．D 6．直接燃料电池是一种新型化学电源，工作原理如图所示。电池放电时，下列说法正确的是 A．电极Ⅰ的电势高于电极Ⅱ B．电极Ⅱ的反应为 C．工作一段时间后，电极Ⅰ附近的溶液减小 D．当外电路转移电子时，电极Ⅰ附近理论上收集到 7．直接H2O2-H2O2电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是 A．电极Ⅰ电势低 B．电极Ⅱ的反应为H2O2-2e- +2H+=2H2O C．内电路电流方向：电极Ⅰ→电极Ⅱ D．该电池的设计利用了H2O2在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异 8．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。将锌片和铜片插入相同浓度的稀硫酸中，如下图所示，根据图示信息，下列说法中正确的是 A．甲、乙中铜片上均发生反应2H++2e- = H2↑ B．原电池都是利用氧化还原反应进行的，两极可以是相同的金属 C．原电池工作过程中，电流由铜片经导线流向锌片，溶液中的SO向铜片移动 D．当甲中溶液质量增重3.15g时，生成的氢气体积为1.12 L 9．按下图装置实验，若x轴表示负极流出的电子的物质的量，则下列说法错误的是     A．曲线Ⅰ可以表示n()的变化 B．曲线Ⅱ可以表示溶液质量的变化 C．某一时刻内，a棒减少的质量小于b棒增加的质量 D．电流由b经过导线流向a棒 10．习近平总书记提出我国要在2030年实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。某科研小组用电化学方法将转化为CO实现再利用，转化的基本原理如图所示。下列说法不正确的是 A．该电池工作时，电子由N电极经负载流向M电极 B．M上的电极反应方程式为 C．该装置能将化学能转化为电能 D．当转化2mol时，外电路中转移的电子数为 11．某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是 A．电池可用于乙醛的制备 B．b电极为正极 C．电池工作时，a电极附近pH降低 D．a电极的反应式为O2+4e-+4H+ =2H2O 12．一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是 A．电池总反应式为：2Mg＋O2＋2H2O＝2Mg(OH)2 B．正极反应式为：Mg－2e－＝Mg2＋ C．活性炭可以加快O2在负极上的反应速率 D．电子的移动方向由a经外电路到b 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第40讲　原电池　常见化学电源 复习目标　 1.理解原电池的工作原理。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3.能够书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。 考点一　原电池的工作原理 必备知识 1．概念 原电池是把化学能转化为电能的装置。 2．构成条件 3．构建原电池模型(以锌铜原电池为例) 盐桥的组成和作用 (1)盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。 (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)盐桥中离子移向：阴离子移向负极，阳离子移向正极。 能力提升 1．一种铁-空气电池的电池反应为：，原理如图所示，下列有关该电池的说法正确的是 A．电子由a极经负载流向b极，再经溶液回到a极 B．当电路中转移电子时，消耗 C．b极为电池正极，发生氧化反应 D．a极的电极反应式为： 【答案】D 【分析】由图可知，a电极为原电池的负极，碱性条件下铁在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化亚铁，电极反应式为，电极b为正极，水分子作用下氧气在正极发生还原反应生成生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e—=4OH—。 【详解】A．电子只能通过导线，不能通过电解质溶液，故A错误； B．缺标准状况下，无法计算电路中转移0.2mol电子时消耗氧气的体积，故B错误； C．由分析可知，电极b为正极，水分子作用下氧气在正极发生还原反应生成生成氢氧根离子，故C错误； D．由分析可知，a电极为原电池的负极，碱性条件下铁在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化亚铁，电极反应式为，故D正确； 故选D。 2．关于如图的微生物原电池相关叙述中错误的是 A．电池工作时，电流由a流向b B．微生物所在电极区放电时发生氧化反应 C．放电过程中，H+穿过质子交换膜向右侧迁移 D．正极反应式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O 【答案】C 【分析】该微生物原电池工作时，b极Cm(H2O)n转化为CO2，C元素化合价升高，失去电子发生氧化反应，作负极，a极MnO2转化为Mn2+，Mn元素化合价降低，得到电子发生还原反应，作正极，结合原电池原理分析解答。 【详解】A．根据上述分析可知，a为原电池正极，b为负极，电池工作时，电流由正极流向负极，即a流向b，A正确； B．放电时，微生物所在的电极区为电源的负极，失电子发生氧化反应，B正确； C．放电时，a为正极，b为负极，H+穿过质子交换膜向左侧正极迁移，C错误； D．a极MnO2转化为Mn2+，Mn元素化合价降低，得到电子发生还原反应，作正极，电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，D正确； 答案选C。 3．某原电池装置如图所示，电池总反应为。下列说法正确的是 A．充分放电后左、右两侧溶液中的盐酸浓度基本不变 B．正极反应为 C．放电时，交换膜左、右两侧溶液都会有白色沉淀生成 D．当电路中转移0.01mol时，经过交换膜的离子是0.01mol 【答案】A 【分析】根据电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl可知，Ag失电子作负极失电子，氯气在正极上得电子生成氯离子； 【详解】A． 据电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl可知，放电后左侧溶液中的氯离子由右侧通过阴离子交换膜补充，所以左侧溶液中的盐酸浓度基本不变，故A正确； B． 正极上氯气得电子生成氯离子，其电极反应为：，故B错误； C． 放电时，交换膜左侧银为负极失电子形成银离子与溶液中的氯离子结合成AgCl沉淀，只有左侧溶液中有大量白色沉淀氯化银生成，右侧没有白色沉淀，故C错误； D． 当电路中转移时，中间的离子交换膜为阴离子交换膜，只允许阴离子通过，H+不能通过，故D错误； 答案选A。 4．如图所示是一种以液态肼()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。在固体氧化物电解质的温度达700～900℃时，可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质，下列说法错误的是 A．该电池不能在常温下工作 B．放电时，电池内的由电极乙移向电极甲 C．负极电极反应式为 D．当电极甲上有1mol 消耗时，电极乙上有22.4L 参与反应 【答案】D 【分析】该电池中以液态肼（N2H4）为燃料，氧气为氧化剂，所以通入N2H4电极即电极甲为负极，通入氧气电极即电极乙为正极。 【详解】A．常温下固体氧化物电解质中没有自由移动的离子，无法形成闭合回路，电池无法工作，故A项正确； B．放电时原电池中阴离子向负极移动，O2-由电极乙移向电极甲，故B项正确； C．反应生成物均为无毒无害的物质，所以N2H4被氧气氧化生成N2和H2O，电解质为固体氧化物，O2-在该固体氧化物电解质中自由移动，故负极反应为：，故C项正确； D．消耗1mol N2H4时，电路中转移4mol电子，乙电极上有1molO2参与反应，即22.4L O2（标准状况下），故D项错误； 故本题选D。 5．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．电池的总反应是2H2+O2=2H2O B．右边吸附层中发生了还原反应 C．负极的电极反应是H2-2e-+2OH-= 2H2O D．电解质溶液中Na+向右移动，ClO向左移动 【答案】A 【分析】由电子流向可知，左边吸附层为负极，发生了氧化反应，电极反应是H2-2e-+2OH-═2H2O，右边吸附层为正极，发生了还原反应，电极反应是2e-+2H+═H2，结合原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极解答该题。 【详解】A．负极电极反应是H2-2e-+2OH-═2H2O，正极电极反应是2e-+2H+═H2，电池的总反应无氧气参加，故A错误； B．由电子流向可知，右边吸附层为正极，发生了还原反应，故B正确； C．由电子流向可知，左边吸附层为负极，发生了氧化反应，电极反应是H2-2e-+2OH-═2H2O，故C正确； D．原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以电解质溶液中Na+向右正极移动，向左负极移动，故D正确； 故选：A。 总结提示 原电池原理的四大应用 (1)比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。 (2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。 (3)应用于金属防护。 (4)设计原电池。 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 考点二　常见化学电源 必备知识 1．一次电池 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 正极反应式：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag 2.二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (1)放电时： 负极反应式：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极反应式：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。 (2)充电时： 阴极反应式：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 充电一段时间电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。 提醒　充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。 3．燃料电池 (1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 (2)燃料电池的电解质常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2－)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。 (3)以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。 ①酸性溶液(或含质子交换膜) 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O， 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。 ②碱性溶液 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－， 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。 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：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。 ④熔融碳酸盐(CO) 正极(通入CO2)：O2＋4e－＋2CO2===2CO， 负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。 能力提升 1．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：溶液中向Cu电极方向移动，电子由Zn经导线流向Cu，再由Cu经电解质溶液流向Zn，形成闭合回路 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄，后改良为碱性电解质 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 【答案】A 【详解】A．Zn是负极失电子，电子由锌经导线流向铜电极，但不可以通过电解质溶液，Cu电极表面有大量电子，溶液中阳离子向Cu电极方向移动、氢离子在铜电极上得到电子产生氢气，故A错误； B．是正极，电解液是，正极的电极反应式为，故B正确； C．锌筒作负极，发生失电子的氧化反应故锌锰干电池的锌筒会变薄，后改良为碱性电解质，故C正确； D．铅蓄电池放电时总反应：，使用一段时间后，电解质溶液硫酸的浓度减小，酸性减弱导电能力下降，故D正确； 故选A。 2．钠-硫电池作为一种新型化学电源，体积小、容量大、寿命长、效率高，由熔融电极和固体电解质组成，其装置如图1 所示，正极区域填充 后的工作原理如图2所示。 已知： 的立方晶胞中，Co呈 +2和 +3 价，Co元素填充在氧原子围成的正四面体和正八面体空隙中，正四面体位于晶胞的顶点和面心，正八面体位于晶胞的八个小立方体的体心。 下列说法错误的是 A．钠-硫电池在常温下就能将化学能转化为电能 B．在 Co3+作用下，可将S8转化为 Na2S6 C．S8转化为Na2S2时电极反应式为S8+8Na⁺+8e=4Na2S2 D．若将51.2gS8全部转化为 Na2S，理论上有1.6molNa+透过交换膜进入液态硫区域 【答案】AD 【详解】A．钠-硫电池是由熔融电极和固体电解质组成，在常温下，钠为固体，不能进行放电工作，故A说法错误； B．Co3O4的立方晶胞中，Co呈+2价和+3价，Co元素填充在氧原子围成的正四面体和正八面体空隙中，正四面体位于晶胞的的顶点和面心，正八面体位于晶胞的八个小立方体的体心，可知正八面体是正四面体的两倍，再根据Co3O4化学式，三价钴是二价钴的两倍，三价钴填充在八面体的空隙中，二价钴填充在正四面体空隙中，将S8转化为Na2S6时，图像中是在正八面体作用下，故为三价钴，故B说法正确； C．该装置为化学电源，利用原电池工作原理，S8作正极，S8转化为Na2S2时电极反应式为S8+8Na++8e-=4Na2S2，故C说法正确； D．51.2gS8为0.2mol，全部转化为Na2S，发生S8+16Na++16e-=8Na2S，可以计算出为3.2molNa+透过交换膜进入液态硫区域，故D说法错误； 答案为AD。 3．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，下列说法错误的是 A．图I：向Fe电极方向移动 B．图II：锌作负极反应物，发生氧化反应 C．图III：电池放电过程中，负极质量不断减少，正极质量不断增加 D．图IV：正极的电极反应式为 【答案】C 【详解】A．图Ⅰ：Fe为负极，阴离子向负极移动，则向Fe电极方向移动，故A正确； B．图Ⅱ：Zn为负极，发生氧化反应，故B正确； C．图Ⅲ：负极发生反应Pb-2e-+=PbSO4，电极增重，故C错误； D．图Ⅳ：正极为氧化银，发生还原反应，正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，故D正确； 故选：C。 4．氢氧燃料电池是一种常见化学电源，其工作示意图如图。下列说法正确的是 A．通的一极是正极，发生氧化反应 B．电子由a电极经导线流向b电极，然后经溶液回流到a电极完成整个电路的闭合 C．b电极上发生还原反应，电极反应式为 D．电解质溶液的作用是传导电子 【答案】C 【分析】氢氧燃料电池通入燃料氢气的电极为负极，发生失电子的氧化反应，通入氧化剂氧气的电极为正极，发生得电子的还原反应，电极反应式：。 【详解】A．根据分析，通入燃料氢气的电极为负极，发生失电子的氧化反应，A错误； B．根据分析，a电极为负极，电子由负极a电极经导线流向b电极，但电子无法在电解质溶液中移动，B错误； C．根据分析，b电极为正极，发生得电子的还原反应，电极反应式：，C正确； D．电子不能在电解质溶液中传导，D错误； 答案选C。 5．如图所示是两种常见的化学电源示意图，下列说法不正确的是 A．乙电池属于二次电池 B．甲电池放电时，电子从锌筒经外电路到石墨电极 C．乙电池的负极反应式为 D．乙电池充电时将电能转化为化学能 【答案】C 【详解】A．乙电池是铅蓄电池，属于二次电池，A正确； B．甲电池中，锌作负极，放电时失去电子，电子从锌简经外电路到石墨电极，B正确； C．乙电池的负极反应式为：，C错误； D． 乙电池充电时是电解池装置，将电能转化为化学能，D正确； 故选C。 归纳总结 (1)电极反应式书写的一般方法 (2)已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法 ①首先写出较简单的电极反应式。 ②复杂电极反应式＝总反应式－简单电极反应式。 ③注意电子守恒。 真题测评 1．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，其工作示意图如下。下列说法不正确的是      A．Zn电极是负极 B．Ag2O电极发生还原反应 C．Zn电极的电极反应式：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 D．放电前后电解质溶液的pH保持不变 【答案】D 【详解】A、活泼金属Zn为负极，Ag2O为正极，选项A正确； B、Ag2O电极为正极，正极上得到电子，发生还原反应，选项B正确； C、Zn为负极，电极反应式为：Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2，选项C正确； D、电极总反应式为：Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag，放电后水消耗了，氢氧化钾的浓度增大，电解质溶液的pH增大，选项D错误。 答案选D。 2．Mg­H2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如图。下列说法不正确的是 A．石墨电极是该电池的正极 B．石墨电极上发生还原反应 C．Mg电极的电极反应式：Mg－2e－＝Mg2＋ D．电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再由石墨电极经电解质溶液流向Mg电极 【答案】D 【详解】A、Mg易失电子发生氧化反应而作负极，石墨电极是该电池的正极，选项A正确； B、H2O2在石墨电极上得电子发生还原反应，选项B正确； C、Mg易失电子发生氧化反应而作负极，电极反应为：Mg-2e-=Mg2+，选项C正确； D、电池工作时，电子从负极Mg电极经导线流向石墨电极，但是电子不会经过电解质溶液，选项D错误。 答案选D。 3．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． Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加 B． 正极的电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O=2Ag＋2OH− C． 锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D． 使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 【答案】A 【详解】A.Zn较Cu活泼，做负极，Zn失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，H+氧化性较强，得电子变H2，因而c(H+)减小，A项错误； B. Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH−，B项正确； C.Zn为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确； D.铅蓄电池总反应式为PbO2 + Pb + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。 故答案选A。 4．熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为(x=5~3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是 A．Na2S4的电子式为 B．放电时正极反应为 C．Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极 D．该电池是以为隔膜的二次电池 【答案】C 【分析】根据电池反应：可知，放电时，钠作负极，发生氧化反应，电极反应为：Na-e-= Na+，硫作正极，发生还原反应，电极反应为，据此分析。 【详解】A．Na2S4属于离子化合物，4个硫原子间形成三对共用电子对，电子式为，故A正确； B．放电时发生的是原电池反应，正极发生还原反应，电极反应为：，故B正确； C．放电时，Na为电池的负极，正极为硫单质，故C错误； D．放电时，该电池是以钠作负极，硫作正极的原电池，充电时，是电解池，为隔膜，起到电解质溶液的作用，该电池为二次电池，故D正确； 答案选C。 5．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。下列说法正确的是 A．正极反应为AgCl ＋e－＝Ag ＋Cl－ B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 【答案】D 【详解】A．电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl，正极发生还原反应，正极反应式为Cl2＋2e－＝2Cl－，故A错误； B．由于电解质溶液为盐酸，所以负极产生的银离子迅速和氯离子在交换膜左侧溶液中生成AgCl沉淀，不可能有大量银离子移动到交换膜右侧，但H+从左侧移动到右侧，故B错误； C．若用NaCl溶液代替盐酸，负极发生反应，正极发生反应Cl2＋2e－＝2Cl－，电池总反应不变，故C错误； D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧产生0.01 mol Ag＋与0.01molCl－反应产生AgCl沉淀，同时约有0.01 mol H＋通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中，故左侧溶液减减少0.02 mol离子，故D正确； 选D。 拓展精练 1．一种充电电池放电时的电极反应为；，当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是 A．的还原 B．的氧化 C．的氧化 D．的氧化 【答案】D 【详解】电池充电时，电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，电池充电时，电极反应式是电池放电时电极反应式的逆过程，即Ni(OH)2被氧化，H2O被还原； 答案选D。 2．碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池工作时，发生氧化反应 B．电池工作时，通过隔膜向正极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成，转移电子数为 【答案】C 【分析】Zn为负极，电极反应式为：，MnO2为正极，电极反应式为：。 【详解】A．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故A错误； B．电池工作时，通过隔膜向负极移动，故B错误； C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确； D．由电极反应式可知，反应中每生成，转移电子数为，故D错误； 故选C。 3．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。W和X原子序数之和等于的核外电子数，化合物可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是 A．X和Z属于同一主族 B．非金属性： C．气态氢化物的稳定性： D．原子半径： 【答案】A 【分析】W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，且能形成离子化合物，则W为Li或Na；又由于W和X原子序数之和等于的核外电子数，若W为Na，X原子序数大于Na，则W和X原子序数之和大于18，不符合题意，因此W只能为Li元素；由于Y可形成，故Y为第Ⅶ主族元素，且原子序数Z大于Y，故Y不可能为Cl元素，因此Y为F元素，X的原子序数为10-3=7，X为N元素；根据W、Y、Z形成离子化合物，可知Z为P元素；综上所述，W为Li元素，X为N元素，Y为F元素，Z为P元素。 【详解】A．由分析可知，X为N元素，Z为P元素，X和Z属于同一主族，A项正确； B．由分析可知，X为N元素，Y为F元素，Z为P元素，非金属性：F＞N＞P，B项错误； C．由分析可知，Y为F元素，Z为P元素，非金属性越强，其简单气态氢化物的稳定性越强，即气态氢化物的稳定性：HF＞PH3，C项错误； D．由分析可知，W为Li元素，X为N元素，Y为F元素，同周期主族元素原子半径随着原子序数的增大而减小，故原子半径：Li＞N＞F，D项错误； 故选A。 4．下列说法正确的是 A．煤是无机化合物，天然气和石油是有机化合物 B．利用化石燃料燃烧放出的热量使水分解产生氢气，是氢能开发的研究方向 C．化学电源放电、植物光合作用都能发生化学变化，并伴随能量的转化 D．若化学过程中断开化学键放出的能量大于形成化学键所吸收的能量，则反应放热 【答案】C 【详解】A．煤是多种有机物和无机物的混合物，主要成分是碳单质，不是化合物，故A错误； B．化学燃料是不可再生的，且不廉价，故B错误； C．化学电源放电、植物光合作用都有新物质生成，属于化学变化，且都伴随着能量的变化，故C正确； D．从化学键角度判断反应是吸热还是放热的方法：旧键断裂吸收能量大于新键生成释放能量，反应是吸热反应，反之是放热反应，故D错误； 答案选C。 5．化学电源在日常生活中有广泛应用。下列说法正确的是 A．图Ⅰ所示装置工作时，电流由锌片经浸有稀硫酸的滤纸流向铜片 B．图Ⅱ干电池为一次电池，工作时锌粉做还原剂 C．图Ⅲ铅蓄电池是二次电池，工作时负极反应为 D．图Ⅳ氢氧燃料电池中正极反应为 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．锌片、铜片和稀硫酸形成原电池装置，锌片为负极失电子，电子应经导线流向铜片，故A错误； B．干电池为一次电池，其中二氧化锰为氧化剂，锌粉做还原剂，故B正确； C．铅蓄电池是二次电池，其中铅为负极失电子生成铅离子，但是铅离子会进一步与电解质溶液中的硫酸根离子反应生成硫酸铅沉淀，负极反应为,故C错误； D．氢氧燃料电池，通入氧气端为正极，发生得电子的还原反应，在酸性环境下电极反应为，故D错误； 故答案选B。 6．直接燃料电池是一种新型化学电源，工作原理如图所示。电池放电时，下列说法正确的是 A．电极Ⅰ的电势高于电极Ⅱ B．电极Ⅱ的反应为 C．工作一段时间后，电极Ⅰ附近的溶液减小 D．当外电路转移电子时，电极Ⅰ附近理论上收集到 【答案】C 【分析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极Ⅱ为正极，负极：H2O2-2e-+2OH-=O2↑+2H2O，正极：H2O2+2e-+2H+=2H2O； 【详解】A．根据分析，电极Ⅰ的电势低于电极Ⅱ，A错误； B．电极Ⅱ为正极，电极反应式为H2O2+2e-+2H+=2H2O，B错误； C．电极I为负极，电极反应式为H2O2-2e-+2OH-=O2↑+2H2O，工作一段时间后，电极Ⅰ附近的溶液减小，C正确； D．没有给出标准状况，无法计算气体体积，D错误； 故选C。 7．直接H2O2-H2O2电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是 A．电极Ⅰ电势低 B．电极Ⅱ的反应为H2O2-2e- +2H+=2H2O C．内电路电流方向：电极Ⅰ→电极Ⅱ D．该电池的设计利用了H2O2在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异 【答案】B 【分析】原电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动。外电路中电子由负极流向正极；所以电极Ⅰ为负极，失去电子，电极反应式为H2O2-2e- +2OH-=2H2O+O2；电极Ⅱ为正极，得电子，电极反应式为H2O2+2e- +2H+=2H2O；据此分析解题。 【详解】A．电极Ⅰ为负极，电势低，故A正确； B．电极Ⅱ为正极，得电子，电极反应式为H2O2+2e- +2H+=2H2O，故B错误； C．电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，内电路电流方向为电极Ⅰ→电极Ⅱ，故C正确； D．H2O2在不同的酸碱性条件下的氧化性、还原性不同，利用此可构建原电池，故D正确； 故答案选B。 8．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。将锌片和铜片插入相同浓度的稀硫酸中，如下图所示，根据图示信息，下列说法中正确的是 A．甲、乙中铜片上均发生反应2H++2e- = H2↑ B．原电池都是利用氧化还原反应进行的，两极可以是相同的金属 C．原电池工作过程中，电流由铜片经导线流向锌片，溶液中的SO向铜片移动 D．当甲中溶液质量增重3.15g时，生成的氢气体积为1.12 L 【答案】B 【详解】A．甲具备了形成原电池的条件，故甲属于原电池，氢离子在铜电极上放电生成氢气；乙没有形成闭合回路，故乙不属于原电池，锌的活泼性比铜强，则锌与氢离子发生置换反应生成氢气，铜片上没有氢气产生，A错误； B．原电池都是利用氧化还原反应进行的，如氢氧燃料电池，电极材料不参与电极反应，则能选择相同的金属，B正确； C．原电池工作过程中，Zn做负极，Cu做正极，电流由铜片经导线流向锌片，溶液中阴离子向负极移动，则溶液中的向锌片移动，C错误； D．未指明标准状况，无法计算氢气的体积，D错误； 故选B。 9．按下图装置实验，若x轴表示负极流出的电子的物质的量，则下列说法错误的是     A．曲线Ⅰ可以表示n()的变化 B．曲线Ⅱ可以表示溶液质量的变化 C．某一时刻内，a棒减少的质量小于b棒增加的质量 D．电流由b经过导线流向a棒 【答案】B 【分析】该装置为原电池，Fe做负极，失电子生成Fe2+，Ag做正极，Ag+得电子生成Ag； 【详解】A．该反应原理是Fe和银离子发生反应生成Fe2+和Ag，不参与反应，则曲线Ⅰ可以表示n()的变化，A正确； B．反应的离子方程式为Fe+2Ag+=Fe2++2Ag，析出银单质的质量比铁溶解进入溶液的质量多，因此随着反应进行，溶液质量减小，则曲线Ⅱ不能表示溶液质量的变化，B错误； C．a极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，b极的为2Ag++2e-=2Ag，当转移2mol电子时，a棒减少56g，b棒增加216g，则某一时刻内，a棒减少的质量小于b棒增加的质量，C正确； D．a是负极，b是正极，电流由b经过导线流向a棒，D正确； 故选B。 10．习近平总书记提出我国要在2030年实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。某科研小组用电化学方法将转化为CO实现再利用，转化的基本原理如图所示。下列说法不正确的是 A．该电池工作时，电子由N电极经负载流向M电极 B．M上的电极反应方程式为 C．该装置能将化学能转化为电能 D．当转化2mol时，外电路中转移的电子数为 【答案】A 【分析】由图可知，该装置为原电池，N为电池正极，电极反应式为CO2+2H++2e-═CO+H2O，M为电池的负极，在紫外光的作用下，水失去电子发生氧化反应生成O2，电极反应方程式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，据此分析解答。 【详解】A．由分析可知，N为电池正极，M为电池负极，该电池工作时，电子由负极流向正极，即由M电极经负载流向N电极，故A项错误； B．M为电池的负极，在紫外光的作用下，水失去电子发生氧化反应生成O2，电极反应方程式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，故B项正确； C．由图可知，该装置为原电池，能将化学能转化为电能，故C项正确； D．电极反应式为CO2+2H++2e-═CO+H2O，转化1molCO2，外电路转移2mol电子，当转化2molCO2，外电路转移4mol电子，转移的电子数4NA，故D项正确； 故本题选A。 11．某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是 A．电池可用于乙醛的制备 B．b电极为正极 C．电池工作时，a电极附近pH降低 D．a电极的反应式为O2+4e-+4H+ =2H2O 【答案】AD 【分析】该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气易得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，x为水，由此分析。 【详解】A．该电池将乙烯和水转化为了乙醛，可用于乙醛的制备，故A符合题意； B．根据分析，a电极为正极，b电极为负极，故B不符合题意； C．电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为O2+4e- +4H+ =2H2O，a电极附近pH升高，故C不符合题意； D．根据分析，a电极为正极，正极发生还原反应，a电极的反应式为O2+4e- +4H+ =2H2O，故D符合题意； 答案选AD。 12．一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是 A．电池总反应式为：2Mg＋O2＋2H2O＝2Mg(OH)2 B．正极反应式为：Mg－2e－＝Mg2＋ C．活性炭可以加快O2在负极上的反应速率 D．电子的移动方向由a经外电路到b 【答案】BC 【详解】A．电池总反应式为：2Mg＋O2＋2H2O＝2Mg(OH)2，不符合题意； B．正极应该是氧气得电子，发生还原反应，反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，符合题意； C．氧气在正极参与反应，符合题意； D．外电路中，电子由负极移向正极，该反应中a为负极，b为正极，故不符合题意； 故答案为BC。 【点睛】尽管原电池外观形形色色，五花八门，但其原理是相同的，即要紧紧抓住原电池中负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应；外电路中，电子由负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反这一基本规律。 学科网（北京）股份有限公司 $$