第10单元 第1讲 原电池 化学电源-【金版教程】2026年高考化学一轮复习解决方案课件PPT（不定项版）

0 第十单元　化学反应 与电能 第1讲　原电池　化学电源 1.以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，设计简单原电池。2.能正确判断原电池的两极，正确书写电极反应式和总反应方程式。3.了解常见的化学电源，能利用相关信息分析化学电源的工作原理，并能书写几种新型电池的电极反应式。4.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如新型电池的开发等。 2 考点一 01 课时作业 04 目录 CONTENTS 考点二 02 高考真题演练 03 考点一　原电池的工作原理及应用 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 ①反应：有能自发进行的________________反应发生。 ②电极： _________不同的两个电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 ③介质：电解质溶液或熔融电解质或离子导体。 ④闭合回路：两电极__________________插入介质中。 化学能 电能 氧化还原 活泼性 直接或间接接触 考点一 5 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：_________片 正极：_________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 锌 铜 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 氧化 还原 锌 铜 考点一 6 离子移动方向 电解质溶液中，阴离子向_________迁移，阳离子向_________迁移 盐桥中含有饱和KCl溶液，_________移向正极区，_________移向负极区 电流方向 由_________片沿导线流向_____片 电池总反应式 ___________________________ 两类装置的不同点 装置ⅠZn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 装置ⅡZn与Cu2＋不直接接触，能量损耗较少 负极 正极 K＋ Cl－ 铜 锌 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 考点一 7 3.原电池原理的应用 (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_________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H2SO4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 8 (3)设计化学电源 负 负 正 负极 负极 电极材料 考点一 9 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 10 判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。 (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：______________________________________________________________ __________ × 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形成的原电池，铝作负极。 考点一 11 (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：______________________________________________________________ __________________________ 错因：______________________________________________________________ × 加入少量CuSO4后，Fe与Cu2＋反应生成Cu，可以形成Cu­Fe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 12 1．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电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线(即电子不下水，离子不上岸)。 ③负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。 考点一 13 2．原电池正、负极的判断方法 提醒：活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。所以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。 考点一 14 3．盐桥的组成和作用 (1)盐桥中装有含饱和的KCl、KNO3等溶液的琼脂。 (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。 考点一 15 角度一　理解与辨析原电池的构成及工作原理 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 16 2．(2025·广州市第六十五中学高三综合训练)我国首创的铝－空气－海水电池可为海上航标灯供电，是一种无污染、长效、稳定可靠的电源。下列说法正确的是(　　) A．Al作原电池正极 B．电池工作时，海水中的Na＋向负极移动 C．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量 考点一 17 角度二　理解与应用原电池 3．有A、B、C、D、E五种金属，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，A极为负极　②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由D→导线→C　③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4中，C极产生大量气泡 ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应　⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是(　　) A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>E C．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E 考点一 18 4．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是(　　) 考点一 19 考点二　化学电源 1．一次电池：放电后不可再充电。 (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 MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－ 考点二 21 (2)锌银电池(如图2) 负极材料为________，正极材料为________，电解质为KOH。 电极反应：负极：________________________________； 正极：__________________________________； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 Zn Ag2O Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 考点二 22 2．二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后能再充电而反复使用。 (1)铅酸蓄电池 正极材料为_________，负极材料为________，电解质溶液为稀H2SO4。总反 应为_____________________________________________ 。 PbO2 Pb 考点二 23 考点二 24 LixCy－xe－===xLi＋＋Cy Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 考点二 25 电解质溶液 酸性 碱性 负极反应式 ______________________________________________________ __________________________ 正极反应式 __________________________ __________________________ 总反应式 2H2＋O2===2H2O 3．燃料电池 (1)以氢氧燃料电池为例来说明其工作原理。 (2)燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由_________供给。常见燃料有氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等。 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 外部 考点二 26 判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。 (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一次电池。( ) 错因：______________________________________________________________ (3)铅酸蓄电池放电时，正极质量减小，负极的质量增加。( ) 错因：______________________________________________________________ × MnO2是正极反应物。 × 手机、电脑中使用的锂电池可以充、放电，属于二次电池。 × 放电时，正、负极的质量均增加。 考点二 27 (4)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H2－4e－===4H＋。( ) 错因：______________________________________________________________ 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 28 1．化学电源电极反应式的书写 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＋ 考点二 29 (2)加减法 ①写出原电池的总反应，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)。 考点二 30 考点二 31 考点二 32 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。 考点二 33 角度一　理解与辨析一次电池 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 考点二 34 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；由上述正极反应式可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023，D错误。 考点二 35 2. (2025·深圳市龙岗区高三期末)一种可完全生物降解的Zn­Mo原电池结构如图所示。电池使用过程中在Zn表面形成一层ZnO薄膜，下列说法正确的是(　　) A．Mo作原电池负极 B．电子由Zn经电解质流向Mo C．Zn表面发生的电极反应：Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O D．每消耗1.3 g Zn，理论上转移的电子数目为0.02NA 解析：锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，Zn是负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，Mo为正极，A错误；电子从负极经外电路流向正极，故由Zn经导线流向Mo，B错误；1.3 g Zn为0.02 mol，则理论上转移电子0.04 mol，数目为0.04NA，D错误。 考点二 36 考点二 37 4．(2025·烟台、德州市高三质量检测)水系锌锰二次电池 放电时存在电极MnO2剥落现象，造成电池容量衰减。研究发 现，加入少量KI固体能很大程度恢复“损失”的容量，原理如 图。已知PBS膜只允许Zn2＋通过。下列说法错误的是(　　) A．放电时，0.6 mol I－参加反应，理论上负极减少13 g B．充电时，电路中每通过2 mol e－，阳极区溶液减少87 g C．放电时的总反应：Zn＋MnO2＋4H＋===Zn2＋＋Mn2＋＋2H2O D．PBS膜的优点是能有效抑制电池的自放电 考点二 38 (1)可充电电池充电、放电的反应不能理解为可逆反应。 (2)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。 (3)书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是掌握氧化产物和还原产物的存在形式。 考点二 39 考点二 40 考点二 41 6．一种以某固体氧化物为电解质的新型燃料电池， 工作原理如图所示。在700～900 ℃时，O2－可在该固体 氧化物电解质中自由移动，产物对环境无污染(设NA为 阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是(　　) A．若A为氢气，则正极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O B．若B为氧气，则该电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ C．若A为甲烷，则消耗32 g甲烷时，外电路中流过的电子数目为16NA D．若A为肼(N2H4)，B为氧气，则电池总反应为N2H4＋3O2===2NO2＋2H2O 考点二 42 解答燃料电池题目的几个关键点 (1)注意介质是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 (2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。 (3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子是否参与靠近一极的电极反应。 考点二 43 高考真题演练 解析：酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，负极发生失电子的氧化反应Zn－2e－===Zn2＋，A错误，D正确；原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，B错误；MnO2发生得电子的还原反应，C错误。 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 45 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 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 46 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，生成MnOOH的物质的量小于0.020 mol，D不正确。 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 47 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 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 48 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；根据电池总反应可知，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。 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 49 4．(2024·福建卷)一种兼具合成功能的新型锂电池 工作原理如图。电解质为含Li＋有机溶液。放电过程中 产生(CF3SO2)2NLi，充电过程中电解LiCl产生Cl2。下列 说法正确的是(　　) A．交换膜为阴离子交换膜 B．电解质溶液可替换为LiCl水溶液 C．理论上每生成1 mol Cl2，需消耗2 mol Li D．放电时总反应：6Li＋N2＋4CF3SO2Cl===2(CF3SO2)2NLi＋4LiCl 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 50 解析：放电过程中产生(CF3SO2)2NLi，由题图可 知，放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成Li3N， Li3N又转化为(CF3SO2)2NLi和LiCl，则左侧电极为正 极，右侧电极为负极；放电过程中负极锂失去电子形 成锂离子，锂离子通过阳离子交换膜进入左侧生成 (CF3SO2)2NLi和LiCl，A错误；锂为活泼金属，会和水反应，故电解质溶液不能为水溶液，B错误；充电过程中电解LiCl，阳极Cl－失去电子发生氧化反应产生Cl2：2Cl－－2e－===Cl2↑，锂离子在阴极得到电子发生还原生成锂单质：2Li＋＋2e－===2Li，则理论上每生成1 mol Cl2，同时生成2 mol Li，C错误。 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 51 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 52 6．(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电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2 mol电子，此时有2 mol Ag转化为Ag＋，故最多去除2 mol Cl－，D错误。 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 53 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．工业上常将铬镀在其他金属表面，同铁、 镍组成各种性质的不锈钢，在如图装置中，观察 到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图2 装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量 有色气体，则下列叙述正确的是(　　) A．图1为原电池装置，Cu电极上产生的是O2 B．图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ C．由实验现象可知：金属活动性Cu>Cr D．两个装置中，电子均由Cr电极流向Cu电极 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 55 2．如图所示是几种常见的化学电源示意图，有关说法正确的是(　　) A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池工作时，H＋向锌筒移动 C．铅酸蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g D．氢氧燃料电池的正极反应一定是O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 56 3．Li­FeS2电池的结构如图所示。 已知电池放电时的反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。 下列说法正确的是(　　) A．Li为电池的正极 B．电池工作时，Li＋向负极移动 C．正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－ D．将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 57 4．(2025·辽宁省辽阳市高三质量检测)氢键在电池中的应用广泛，可精细调控电极和电解质的性质，提高可充电电池的性能。某可充电电池装置如图所示(其他阴离子不参与反应，已略去)。下列叙述错误的是(　　) A．放电时，电极X为负极 B．放电时，阳离子向电极Y迁移 C．充电时，电极Y与电源正极连接 D．充电时，电极X的电极反应式为2H3O＋－2e－===H2↑＋2H2O 解析：充电时，电极X为阴极，发生还原反应，生成氢气，电极反应式为2H3O＋＋2e－===H2↑＋2H2O，D错误。 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 60 6．(2025·福建省南平市高三质量检测)锌－空气二次电池具有性能高、寿命长、可充电等优点，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．充电时a极与直流电源的负极相连 B．放电过程中22.4 L O2(标准状况)参与反应时，有4 mol OH－由b极区向a极区迁移 C．充电过程中a极的电极反应为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－ D．放电一段时间后，a极区c(KOH)大于b极区c(KOH) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 61 解析：根据反应的自发性可知，活泼金属电池中金属往往作负极，故锌在负极放电，电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，氧气在正极放电，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。放电过程中，外电路中有4 mol电子通过时，a极区消耗8 mol OH－，同时有4 mol OH－由b极区向a极区迁移，a极区c(KOH)减小；b极区n(KOH)保持不变，但溶剂的量减小，即溶液的体积减小，b极区c(KOH)增大，故放电一段时间后，a极区c(KOH)小于b极区c(KOH)，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 62 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 8．利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．电子流向：电极B→负载→电极A B．若有机物为葡萄糖，处理0.25 mol有机物，电路中转移电子6 mol C．电极A上的反应式为X－4e－===Y＋4H＋ D．若B电极上消耗氧气22.4 L，B电极区域溶液增重36 g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 65 解析：由题图可知，O2在电极B得电子生成H2O，则电极B为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，电极A为负极，电极反应式为X－2e－===Y＋2H＋。电子由负极流出沿导线流入正极，所以电子流向：电极A→负载→电极B，A、C错误；葡萄糖分子式为C6H12O6，反应后生成CO2，C元素由0价升高到＋4价，处理0.25 mol有机物，电路中转移电子0.25 mol×4×6＝6 mol，B正确；未说明氧气是否处于标准状况，无法计算22.4 L氧气的物质的量，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 66 9．(2025·湖南省衡阳市高三期末)科学家设计 了一种具有石墨正极的高容量可充电Li/Cl2电池，原 理如图所示。氯化铝(AlCl3)溶解在亚硫酰氯(SOCl2) 中，以氟化物(LiFSI)为溶剂。下列叙述正确的是(　　) A．放电时，电解质溶液可以是AlCl3水溶液 B．放电时，石墨极的电极反应式为Cl2＋2e－＋2Li＋===2LiCl C．充电时，石墨极与电源负极连接 D．充电时，转移2NA个电子时锂电极理论上消耗14 g锂 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 67 解析：具有石墨正极的高容量可充电Li/Cl2电池，放电时，锂为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，石墨为正极，电极反应式为Cl2＋2e－＋2Li＋===2LiCl；充电时，锂电极为阴极，发生还原反应：Li＋＋e－===Li，石墨极为阳极，发生氧化反应：2LiCl－2e－===Cl2＋2Li＋。锂是活泼金属，会与水反应，不能用水溶液，A错误；充电时，转移2NA个电子时锂电极理论上生成14 g锂，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 68 10．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 69 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 70 11．含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠设计成微生物电池，将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示(—C6H5表示苯基，C6H6为苯)。下列叙述错误的是(　　) A．N极为电池的正极 B．随温度升高，电池的效率可能降低 C．每生成1 mol CO2，有4 mol H＋迁入M极区 D．M极的电极反应式为C6H5Cl＋2e－＋H＋ ===C6H6＋Cl－ 解析：根据各电极上物质变化对原电池进行如下分析：负极(N极)电极反应式：CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，正极(M极)电极反应式：C6H5Cl＋2e－＋H＋===C6H6＋Cl－，故A错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 71 12．以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH­O2、N2H4­O2、(CH3)2NNH2­O2清洁燃料电池，下列说法正确的是(　　) A．放电过程中，K＋均向负极移动 B．放电过程中，KOH物质的量均减小 C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2­O2燃料电池的理论放电量最大 D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4­O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为22.4 L 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 三、非选择题 13．(1)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”或“负”)极，c电极的反应式为_________________________________。若该燃料电池工作过程中转移2 mol电子，则消耗的O2在标准状况下的体积为______L。 负 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 74 (2)(2025·江西省南昌市高三质量检测)一氧化二氮是一种强大的温室气体，也是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。它可由NH4NO3在加热条件下分解产生。 若将CO(g)还原N2O(g)的反应设计成如图的原电池装置，则该电池正极的电极反应式为_________________________________。 N2O＋2e－＋2H＋===N2＋H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 75 14．(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图是高铁电池的模拟实验装置： ①该电池放电时正极的电极反应为_____________________________________。 ②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。 右 左 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 76 ③下图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有____________________________。 (2)有人设想以N2和H2为反应物，以 溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出 既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池， 装置如图所示，电池正极的电极反应是_______________________； A是__________________。 使用时间长、工作电压稳定 氯化铵(或NH4Cl) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 77 　　　　　　　　　　　　　 R (5)C＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up17(高温))CO＋H2可设计成原电池。( ) 解析：铝－空气－海水电池中，Al为活泼金属，失电子作负极，故A错误；原电池中阳离子向正极移动，则Na＋向正极移动，故B错误；1 mol Al失3 mol电子，则消耗1 kg Al，转移电子的物质的量为eq \f(1000 g,27 g·mol－1)×3≈111 mol，故D错误。 Pb＋PbO2＋2H2SO4eq \o(,\s\up17(放电),\s\do17(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)，其放电时电极反应式为 负极：_______________________________； 正极：_____________________________________。 其总反应为LixCy＋Li1－xCoO2eq \o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))LiCoO2＋Cy。 (5)熔融碳酸盐甲烷燃料电池正极电极反应式：O2＋4e－＋2CO2===2COeq \o\al(2－,3)。( ) (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。( ) 2．燃料电池电极反应式的书写 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＋2H2O ① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ② 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－===COeq \o\al(2－,3)＋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，其电极反应式有所不同，需熟记的四种情况如下： ①酸性电解质溶液环境下电极反应式： O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 ②碱性电解质溶液环境下电极反应式： O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ③固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－。 ④熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2COeq \o\al(2－,3)。 角度二　理解与辨析二次电池 3．(2025·广州市高三综合测试)一种在室温下可循环充放电的新型纤维Ca­O2电池有望应用于可穿戴设备的储能，其工作原理为Ca＋O2eq \o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))CaO2，放电时(　　) A．Ca发生还原反应 B．O2在正极失电子 C．阳离子由正极移向负极 D．每消耗1 mol O2，转移2 mol电子 解析：放电时Ca转化为Ca2＋，发生氧化反应，A错误；放电时O2转化为Oeq \o\al(2－,2)，在正极得电子，B错误；放电时为原电池，阳离子由负极向正极移动，C错误。 角度三　理解与辨析燃料电池 5．甲酸燃料电池工作原理如下图所示，已知该半透膜只允许K＋通过。下列有关说法错误的是(　　) A．物质A是H2SO4 B．K＋经过半透膜自a极向b极迁移 C．a极电极反应为HCOO－＋2e－＋2OH－===HCOeq \o\al(－,3)＋H2O D．Fe3＋可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用 解析：由题图可知，电池左边a充入燃料HCOOH，是负极，发生氧化反应；右边b充入O2，是正极，发生还原反应。a极发生氧化反应，电极反应为HCOO－＋2OH－－2e－===HCOeq \o\al(－,3)＋H2O，C错误。 1．(2024·北京卷)酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是(　　) A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，NHeq \o\al(＋,4)向负极方向移动 C．MnO2发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋ 5．(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＋SOeq \o\al(2－,4)＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋ 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＋SOeq \o\al(2－,4)，D错误。 5．某钒电池放电原理如图所示。下列关于该钒电池放电过程的说法正确的是(　　) A．电能主要转化为化学能 B．a电极上的反应为：VOeq \o\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O C．氢离子由电极a区向电极b区移动 D．1 mol V2＋参与反应，得到约6.02×1023个电子 解析：A项，放电时化学能转化为电能，错误；B项，由题图知，电极a上，VOeq \o\al(＋,2)在酸性条件下转化为VO2＋，V的化合价由＋5价降低为＋4价，得1个电子，正确；C项，原电池装置中，阳离子由负极移向正极，电极a为正极，故H＋移向电极a区，错误；D项，电极b上V2＋失去1个电子生成V3＋，则1 mol V2＋失去约6.02×1023个电子，错误。 7．(2025·潍坊市高三开学调研)内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其工作原理如图所示，以CH4为原料，熔融碳酸盐为电解质。下列说法正确的是(　　) A．放电时，a极产物X中的CO2均由CO放电产生 B．b极上电极反应式为O2＋CO2＋4e－===COeq \o\al(2－,3) C．电池放电时，b极电极电势高于a极 D．电池隔膜为阳离子交换膜 解析： 综合上述分析可知，A、B错误；由电极反应式可知，正极产生COeq \o\al(2－,3)，负极消耗COeq \o\al(2－,3)，则该电池隔膜允许COeq \o\al(2－,3)通过，为阴离子交换膜，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，由题图中电子的移动方向知，电极Ⅰ为负极，A正确；由分析知，负极反应式：H2O2－2e－＋2OH－===2H2O＋O2↑，正极反应式：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，D正确。 解析：碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，N2H4­O2清洁燃料电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，偏二甲肼[(CH3)2NNH2]燃料电池的总反应为(CH3)2NNH2＋4O2＋4KOH===2K2CO3＋N2＋6H2O。放电过程为原电池，所以钾离子均向正极移动，A错误；N2H4­O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B错误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为m g，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量(物质的量表达式)分别是eq \f(m g,32 g·mol－1)×6、eq \f(m g,32 g·mol－1)×4、eq \f(m g,60 g·mol－1)×16，通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1 mol O2生成的氮气的物质的量为1 mol，在标准状况下为22.4 L，D正确。 FeOeq \o\al(2－,4)＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－ N2＋8H＋＋6e－===2NHeq \o\al(＋,4) $$