第7章 第3讲 原电池 化学电源-【金版教程】2026年高考化学一轮复习创新方案课件PPT（创新版）

0 第七章　化学反应与能量 第3讲　 原电池　化学电源 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。 2 考点一 01 课时作业 04 目录 CONTENTS 考点二 02 真题演练 03 考点一　原电池的工作原理 1．原电池的概念及构成条件 (1)概念 原电池是把_________转化为______的装置。 (2)构成条件 化学能 电能 考点一 5 装置图 电极材料 负极：锌片 正极：铜片 电极反应 _____________________ ____________________ 反应类型 _________反应 ______反应 电子流向 由_______片沿导线流向______片 电解质溶液中离子流向 电解质溶液中，阴离子向_______迁移，阳离子向_______迁移 2．原电池的工作原理(以铜－锌原电池为例) Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 氧化 还原 锌 负极 正极 铜 考点一 6 电流方向 由______片沿导线流向___片 盐桥中离子移向 盐桥中含有饱和KCl溶液，_____移向正极区，____移向负极区 电池总反应式 _________________________ 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 铜 锌 K＋ Cl－ Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 考点一 7 重点强调　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。 考点一 8 3．原电池的应用 (1)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______的金属比作_____的金属活泼。 (2)加快氧化还原反应的速率 一个______进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率______。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_______。 负极 正极 自发 加快 加快 考点一 9 (3)设计化学电源 负 正 负极 负极 电极材料 考点一 10 实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池： (4)用于金属的防护(后文细讲) 考点一 11 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：___________________________________________________________ (2)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动。(　　) 错因：___________________________________________________________ (3)两种活动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：___________________________________________________________ × 电子不能通过电解质溶液。 × 原电池中，阳离子移向正极。 × 较活泼的金属不一定作负极，如：Mg­NaOH­Al原电池中铝作负极。 考点一 12 × √ 　　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。 × 自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。 考点一 13 题组一　认知与探析原电池工作原理 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 考点一 14 2．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 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。 考点一 15 思维建模　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。 考点一 16 ①不含盐桥 ②含盐桥 负极：__________________________ 正极：__________________________ 题组二　科学探究原电池原理的应用 3．根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，写出电极反应式： Cu－2e－===Cu2＋ Fe3＋＋e－===Fe2＋ 考点一 17 负极 氧化反应 还原 Fe3＋＋e－===Fe2＋ 正 I2＋2e－===2I－ 考点一 18 反思归纳 (1)电极材料必为导体，可以是金属材料，也可以是非金属材料(如石墨)。 (2)正极反应式＋负极反应式＝总反应方程式。 考点一 19 考点二　常见的 化学电源 1．一次电池 (1)碱性锌锰电池(如图1) 负极材料为________，正极材料为MnO2， 电解质为KOH。 电极反应： 负极：________________________________； 正极：。_________________________________________； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 Zn Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ 考点二 21 (2)纽扣式锌银电池(如图2) 负极材料为_____，正极材料为__________，电解质溶液为KOH溶液。 电极反应： 负极：______________________________________； 正极：_________________________________________； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 Ag2O Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ Zn 考点二 22 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_______，负极材料为____，电解质溶液为稀硫酸。总反应为______________________________________。 PbO2 Pb 考点二 23 考点二 24 LixCy－xe－===xLi＋＋C Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 考点二 25 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：_____________________________________， 负极：______________________________________。 O2＋4e－＋4H＋===2H2O CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋ 考点二 26 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ O2＋4e－===2O2－　 CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O 考点二 27 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：______________________________________________________________ (2)手机、电脑中使用的锂电池属于二次电池。( ) (3)铅酸蓄电池放电时，正极质量减小，负极质量增加。( ) 错因：______________________________________________________________ × √ MnO2是正极材料。 × 放电时，正、负极的质量均增加。 考点二 28 (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：______________________________________________________________ (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：______________________________________________________________ (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：______________________________________________________________ ________________________________________________________ × 碱性介质中，负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O。 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。 × × 考点二 29 题组一　理解与探析一次电池和二次电池 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) 考点二 30 考点二 31 思维建模　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”。 考点二 32 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。 考点二 33 题组二　模型认知燃料电池 3. (2025·海南省海口市高三质量检测)H2是重要的燃料，可将其设计成燃料电池，原理如图所示。下列有关叙述正确的是(　　) A．该电池可将化学能完全转化为电能 B．该电池工作时，电子由b电极经外电路流向a电极 C．a电极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O D．该电池工作时，当外电路中有0.1 mol e－通过时，b极消耗0.56 L O2 考点二 解析：由示意图可知，a极通入H2，发生氧化反应，b极通入O2，发生还原反应，则a为负极，b为正极。电池工作时，主要是化学能转化为电能，但也有其他形式的能量变化，如热能，A错误；该电池工作时，电子由负极a经外电路流向正极b，B错误；b极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－，每消耗1 mol O2转移4 mol电子，则当外电路中有0.1 mol e－通过时，b极消耗0.025 mol O2，由于没有指明是在标准状况下，则其体积不一定是0.56 L，D错误。 考点二 35 4．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) 解析：电子不经过电解质溶液，D错误。 考点二 36 反思归纳 (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。 考点二 37 题组三　探究与创新新型电池 5．(2024·广西卷)某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na＋后脱嵌。下列说法错误的是(　　) A．外电路通过1 mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23 g B．充电时，阳极电极反应为：Na3V2(PO4)3－xe－===Na3－xV2(PO4)3＋xNa＋ C．放电一段时间后，电解质溶液中的Na＋浓度基本保持不变 D．电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换 考点二 38 解析：放电时嵌入PbSe中的Na变成Na＋后脱嵌，则右侧电极为负极，Na失电子生成Na＋；Na＋通过隔膜从右侧进入左侧，则左侧为正极。外电路通过1 mol电子时，负极有1 mol Na失电子生成Na＋进入右侧溶液，溶液中有1 mol Na＋从右侧进入左侧，并与正极的Na3－xV2(PO4)3结合，则理论上两电极质量变化的差值为46 g，A错误。 考点二 39 6．(2022·辽宁高考)某储能电池原理如图。下列说法正确的是(　　) A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋ B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移 C．放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2 D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大 考点二 40 解析：放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，消耗氯气，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl溶液中迁移，故B错误；放电时每转移1 mol电子，根据正极反应式：Cl2＋2e－===2Cl－，知理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。 考点二 41 真题演练 1. (2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH，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，MnO2发生氧化反应 B．电池工作时，OH－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1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023 真题演练 1 2 3 4 5 6 43 解析：Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，MnO2为正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－。电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH－通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由电极反应式MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023，D错误。 真题演练 1 2 3 4 5 6 44 2．(2024·全国甲卷)科学家使用δ­MnO2研制了一种MnO2­Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(　　) A．充电时，Zn2＋向阳极方向迁移 B．充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4 C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－ D．放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH 真题演练 1 2 3 4 5 6 45 解析：充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2＋向阴极方向迁移，A不正确；放电时，负极的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，则充电时阴极反应为Zn2＋＋2e－===Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确；放电时，Zn电极质量减少0.65 g(物质的量为0.010 mol)，电路中转移0.020 mol电子，由正极的主要反应MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020 mol，但是正极上还有ZnMn2O4生成，因此，MnOOH的物质的量小于0.020 mol，D不正确。 真题演练 1 2 3 4 5 6 46 3．(2024·新课标卷)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时，下列叙述错误的是(　　) A．电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7 B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C．消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入 D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a 真题演练 1 2 3 4 5 6 47 解析：由题中信息可知，当电池开始工作时， a电极为电池正极，血液中的O2在a电极上得电子 生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=== 4OH－；b电极为电池负极，Cu2O在b电极上失电 子转化成CuO，电极反应式为Cu2O－2e－＋2OH－===2CuO＋H2O，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为Cu2O，则电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7；根据反应2C6H12O6＋O2===2C6H12O7可知，1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子，18 mg C6H12O6的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误。 真题演练 1 2 3 4 5 6 48 4．(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：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。 真题演练 1 2 3 4 5 6 49 5. (2023·海南卷)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量 真题演练 1 2 3 4 5 6 50 真题演练 1 2 3 4 5 6 51 6．(2024·浙江6月选考节选)氢是清洁能源，硼氢化 钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生 氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件 均为25 ℃，101 kPa) NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(aq)＋4H2(g)　ΔH<0 请回答： 氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示，正极上的电极反应式是______________________。该电池以3.2 A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49 L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为________。[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5 L/mol；电荷量q(C)＝电流I(A)×时间(s)；NA＝6.0×1023 mol－1；e＝1.60×10－19 C。] 70% 真题演练 1 2 3 4 5 6 52 课时作业 [建议用时：40分钟] 选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．(2025·广东六校高三联考)贮备电池将电池的一种组成部分(如电解质溶液)与其他部分隔离备用，使用时可迅速被激活并提供足量电能。Mg­AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池，电池放电时，下列说法不正确的是(　　) A．海水作电解质溶液 B．Mg作负极发生氧化反应 C．正极反应为AgCl＋e－===Cl－＋Ag D．Cl－由负极向正极迁移 解析：原电池工作时阴离子向负极移动，故Cl－由正极向负极迁移，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 54 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 55 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 56 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 57 解析：从图中可以看出，O2作氧化剂，得电子化合价降低，B电极作燃料电池的正极，A电极作燃烧电池的负极。微生物在高温下将失去活性，所以该电池不能在高温下工作，A不正确；电池工作时，正极区域发生反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，负极区域产生的H＋透过离子交换膜进入正极区域，正极区域电解质溶液的pH基本不变，B不正确；电解质呈酸性，负极电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，C不正确；在燃料电池中存在下列关系：O2～4e－，当转移0.1 mol电子，消耗标准状况下O2的物质的量为0.025 mol，体积为0.025 mol×22.4 L·mol－1＝0.56 L，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 58 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 59 解析：锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，故B为负极，A极氧气、碘酸根离子得到电子发生还原反应，A为正极。放电时，理论上每消耗65 g Zn，由于正极上碘酸根离子也会参与反应，故消耗标准状况下氧气的体积小于11.2 L，C错误。 　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 60 解析：放电过程中OH－向负极区移动，A错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 61 6．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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 62 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。 　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 63 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 64 解析：由总反应式可知，放电时LixCn转化为 Lix－1Cn，电极A发生反应：LixCn－e－===Li＋＋ Lix－1Cn，即电子从集流器Cn流入集流器Al，电 极B发生反应：LiyMO2＋Li＋＋e－===Liy＋1MO2， 金属元素M被还原，A正确；充电时Liy＋1MO2转 化为LiyMO2，电极反应式为Liy＋1MO2－e－===LiyMO2＋Li＋，B正确；由于金属锂能与水发生反应，所以电解质不能用水溶液，可以用能导电的离子液体，C正确；当Li＋移向电极A时，Lix－1Cn转化为LixCn，由总反应式可知该过程为充电过程，是电能转化为化学能的过程，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 65 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 66 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 67 9．(2025·贵州高考适应性测试)钠基海水电池是一种能量密度高、环境友好的储能电池(示意图如下)，电极材料为钠基材料和选择性催化材料(能抑制海水中Cl－的吸附和氧化)，固体电解质只允许Na＋透过。下列说法正确的是(　　) A．放电时，a电极发生还原反应 B．放电时，b电极的电势低于a电极 C．充电时，b电极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑ D．充电时，每转移2 mol电子，理论上有2 mol Na＋由b电极迁移到a电极 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 68 解析：钠为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极，则b为正极，A错误；放电时，a为负极，b为正极，b电极的电势高于a电极，B错误；放电时，a为负极，b为正极，充电时，b电极为阳极，由于选择性催化材料能抑制海水中Cl－的吸附和氧化，故电极上不是氯离子放电，C错误；充电时，a为阴极，b为阳极，阳离子向阴极移动，故每转移2 mol电子，理论上有2 mol Na＋由b电极迁移到a电极，D正确。 　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 69 10．(2025·北京海淀高三期末)直接H2O2­H2O2燃料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为负极 B．电极Ⅱ的反应式为H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O C．电池总反应为2H2O2===O2↑＋2H2O 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 71 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 72 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 73 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 74 12. 钠电具有十分优越的价格优势，且综合性能也明显 优于铅酸电池，电池原理装置如图所示，负极电极反应式为 Na－e－===Na＋，目前常用单晶Na0.44MnO2纳米线、橄榄石 型NaFePO4等材料作正极，下列有关说法错误的是(　　) A．放电时，电极A为电池的负极 B．充电时，Na＋向电极A移动 C．单晶Na0.44MnO2纳米线作电极材料的优点在于比表面积大 D．橄榄石型NaFePO4可用金属钠与LiFePO4的水溶液发生置换反应制备 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 75 解析：依据电子的流动方向，电极A为电池的负极，A正确；充电时，电极A作阴极，阳离子向阴极移动，B正确；纳米材料颗粒小，比表面积大，C正确；Na为活泼金属，在水溶液中优先与水反应，D错误。　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 76 13．(2025·八省联考(河南)适应性演练)我国科学家设计了一种水系S­MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．充电时，电极b为阳极 B．充电时，阳极附近溶液的pH增大 C．放电时，负极的电极反应：Cu2S－4e－===S＋2Cu2＋ D．放电时，溶液中Cu2＋向电极b方向迁移 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 77 解析：由图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn2＋，发生还原反应，电极b上Cu2S转化为Cu2＋和S，发生氧化反应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电极a为阳极，电极b为阴极，A错误；充电时电极a的电极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，阳极附近溶液的pH减小，B错误；放电时，溶液中Cu2＋向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。 　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 78 14．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。 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 11.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 79 　　　　　　　　　　　　　 R (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：______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (5)C＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up17(高温))CO＋H2可设计成原电池。( ) 错因：______________________________________________________________ (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。( ) 4.控制合适的条件，可使反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向不同的方向进行，改变电极反应。 (1)反应开始时，乙池中石墨电极的名称：_______，反应类型：___________；甲池中发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_______________。 (2)一段时间后，电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，则乙池中的石墨作________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为__________________。 Pb＋PbO2＋2H2SO4eq \o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))2PbSO4＋2H2O PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SOeq \o\al(2－,4) Pb＋SOeq \o\al(2－,4)－2e－===PbSO4 PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq \o\al(2－,4) PbO2＋4H＋＋SOeq \o\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋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－xCoO2eq \o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))LiCoO2＋Cy，其放电时电极反应式为 负极： ________________________________； 正极：___________________________________。 ②碱性溶液 正极：____________________________， 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===COeq \o\al(2－,3)＋6H2O。 ③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动) 正极：_______________________， 负极：_____________________________________。 ④熔融碳酸盐(COeq \o\al(2－,3)) 正极(通入CO2)：O2＋4e－＋2CO2===2COeq \o\al(2－,3)， 负极：CH3OH－6e－＋3COeq \o\al(2－,3)===4CO2＋2H2O。 正极O2得电子，电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2COeq \o\al(2－,3)。 eq \o\al(2－,3) 2．(2025·惠州市高三调研考试)我国科学家研发了一种Na­CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na===2Na2CO3＋C。下列说法错误的是(　　) A．放电时，ClOeq \o\al(－,4)向负极移动 B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2 C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2COeq \o\al(2－,3)＋C D．充电时，阳极反应为Na＋＋e－===Na 解析：充电时，电池内发生的是原电池反应的逆反应，故阳极反应为2COeq \o\al(2－,3)＋C－4e－===3CO2↑，D错误。 解析：电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子：Al－3e－===Al3＋，铝离子水解显酸性，C错误；由C项分析可知，每消耗1 kg Aleq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(即\f(1000,27) mol))，电池最多向外提供eq \f(1000,27) mol×3＝eq \f(1000,9) mol电子的电量，D错误。 O2＋4e－＋2CO2===2COeq \o\al(2－,3) 2．某公司推出一款铁－空气燃料电池，成本仅为锂电池的eq \f(1,10)，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 3．科学家研发出一种甲醇微生物燃料电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该电池需要在高温下才能正常工作 B．电池工作时，正极区域电解质溶液的pH减小 C．负极电极反应式为CH3OH＋8OH－6e－===COeq \o\al(2－,3)＋6H2O D．当转移0.1 mol电子，消耗标准状况下O2的体积为0.56 L 4．(2025·海南省海口市临高中学高三学业水平诊断)近日，华中科技大学某课题组开发了一种可充电锌－空气/碘化物混合电池，该电池的放电过程如图所示： 下列叙述错误的是(　　) A．放电时，电极B发生氧化反应 B．充电时，电极A接直流电源的正极 C．放电时，理论上每消耗65 g Zn，消耗标准状况下氧气的体积为11.2 L D．充电时，阳极发生的电极反应之一为I－－6e－＋6OH－===IOeq \o\al(－,3)＋3H2O 5．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＋H2Oeq \o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))ZnO＋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 7．(2025·南京六校高三联合调研考试)某过渡 金属(M)－锂离子电池的结构如图所示，总反应式 为LixCn＋LiyMO2eq \o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))Lix－1Cn＋Liy＋1MO2，下列 说法不正确的是(　　) A．放电时电子从Cn流入Al，还原电极B中的金属元素M B．充电时电极B的反应式为Liy＋1MO2－e－===LiyMO2＋Li＋ C．电解质不能用水溶液，但可用离子液体 D．当Li＋移向电极A时，化学能转化为电能 8．某单液电池如图所示，其反应原理为H2＋2AgCl(s)eq \o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))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 解析：由反应2HCl＋2Ag(s)eq \o(=====,\s\up17(充电))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。 解析:燃料电池放电过程中，负极失去电子发生 氧化反应，正极得到电子发生还原反应，电子由负 极经外电路流向正极，由图中电子的移动方向可知， 电极Ⅰ为负极，电极反应式为H2O2－2e－＋2OH－=== 2H2O＋O2↑，A正确；电极Ⅱ为正极，电极反应式为H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O，B正确；该电池放电过程中，正极区的H＋来自H2SO4，负极区的OH－来自KOH，K＋通过阳离子交换膜进入正极区与SOeq \o\al(2－,4)结合生成K2SO4，因此该电池的总反应方程式为2H2O2＋2KOH＋H2SO4===4H2O＋K2SO4＋O2↑，C错误；由该电池的工作原理可知，在酸性环境中H2O2以氧化性为主，在碱性环境中H2O2以还原性为主，因此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，D正确。 11．难溶电解质的溶度积Ksp难以被直接测量，根据溶液中相关离子浓度会对电池的电动势产生影响，可通过设计原电池将Ksp测出。某研究小组设计了如图所示的电池装置，已知该电池的电动势E＝0.0592×lg eq \f(c正极（Ag＋）,c负极（Ag＋）) V＝0.34 V，100.74≈5.5。 下列说法不正确的是(　　) A．电流方向是由B到A B．该离子交换膜是阴离子交换膜 C．Ksp(AgCl)≈1.82×10－9 D．增大AgNO3溶液浓度会增大电池的电动势 解析： A极为负极，B极为正极，电流方向为由正极流向负极，即B→A，A正确；电子由A→B，则装置右端的NOeq \o\al(－,3)通过离子交换膜进入装置左端，该离子交换膜为阴离子交换膜，B正确；lg eq \f(c正极（Ag＋）,c负极（Ag＋）)＝eq \f(0.34,0.0592)≈5.74，eq \f(c正极（Ag＋）,c负极（Ag＋）)＝105.74≈5.5×105，即eq \f(0.010 mol·L－1,c负极（Ag＋）)≈5.5×105，c负极(Ag＋)≈1.82×10－8 mol·L－1，Ksp(AgCl)＝1.82×10－8×0.010＝1.82×10－10，C错误；当溶液浓度增加时，溶液中的离子浓度相对于电极表面也会增加，从而增加离子的浓度差，使电势增加，故增大AgNO3溶液浓度会增大电池的电动势，D正确。 $$