1.2 第2课时 化学电源(课件PPT)-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修1（鲁科版）

该高中化学课件聚焦“化学电源”主题，系统涵盖分类特点、常见电池及新型电源。通过回顾原电池原理导入，对比一次、二次电池及燃料电池，搭建知识支架，衔接前后内容。 亮点在于融合化学观念与科学思维，用表格对比电极反应，“微点拨”解析自放电等现象，结合高考真题与思维建模。助力学生构建知识网络，提升解题能力，也为教师提供丰富教学案例与分层训练素材。

第二课时　化学电源 新知探究(一)——化学电源 新知探究(二)——常见的典型燃料电池 课时跟踪检测 目录 命题热点——突破新型化学电源 新知探究(一)——化学电源 (一)化学电源的分类及特点 原电池 燃料 氧化剂 (二)常见的化学电源 1.锌锰干电池 类别 酸性锌锰干电池 碱性锌锰干电池 结构示意图 负极材料 锌筒 正极材料 碳棒 电解质 氯化锌、氯化铵 __________ 电极 反应 负极反应 Zn-2e-==Zn2+ Zn+2OH--2e-==ZnO+H2O 正极反应 — 2MnO2+2H2O+2e-==2MnOOH+2OH- 电池反应 — __________________________________ Zn+2MnO2+H2O== ZnO+2MnOOH 氢氧化钾 [微点拨]　锌锰干电池的自放电现象 干电池在高温及潮湿环境下贮存，自放电较为严重，主要是负极锌腐蚀引起。在低温下贮存自放电较小，但如果密封不好使氧进入电池，则自放电加剧。因自放电而产生的氢气积累到一定程度会发生气胀或漏液，这是应该防止的。 2.铅蓄电池 (1)构造 电极材料 负极 铅 正极 二氧化铅 电解质溶液 H2SO4溶液 (2)工作原理 [微思考]　铅蓄电池在放电过程中其两极质量会减少吗? 提示：由于硫酸铅属于难溶物，附着在电极上，铅蓄电池在放电时两极材料由铅→硫酸铅，由二氧化铅→硫酸铅，因此该电池放电过程中的两极材料的质量都会增加。 (3)铅蓄电池的优缺点 [微点拨]　铅蓄电池充电时，充电电池负极接外电池的负极，正极接外电池的正极，负极发生还原反应，正极发生氧化反应。充电时，电极反应是放电时电极反应的逆过程，但不是可逆反应。 优点 性能优良造价低、可多次充放电 缺点 单位质量电池释放的电能少 √ 1.铅蓄电池广泛应用于机动车辆，其构造如图所示，已知PbSO4难溶于水，电池反应为PbO2+Pb+2H2SO4==2PbSO4+2H2O，下列说法不正确的是 (　　) A.电池工作时，Pb为负极，发生氧化反应 B.电池工作时，电解质溶液pH保持不变 C.硫酸根离子在负极和正极都参与了反应 D.正极的电极反应式为PbO2+2e-+4H++S==PbSO4+2H2O 题点多维训练 解析：Pb为负极，发生氧化反应，A正确；电池工作时，硫酸浓度减小，则电解质溶液pH增大，B错误；负极反应式为Pb+S-2e-==PbSO4，正极反应式为PbO2+S+2e-+4H+==PbSO4+2H2O，故硫酸根离子在负极和正极都参与了反应，C、D正确。 √ 2.镍-镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达10~15年。其总反应为Cd+2NiOOH+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2。下列说法正确的是(　　) A.放电时，负极发生了氧化反应，反应式为Cd+2OH--2e-==Cd(OH)2 B.放电时，正极反应为Ni(OH)2-e-+OH-==NiOOH+H2O C.电池工作时，负极区pH增大，正极区pH减小 D.该电池放电时将电能转化为化学能 解析：由电池总反应可知，放电时负极反应式为Cd+2OH--2e-==Cd(OH)2，负极区OH-浓度减小，pH减小；放电时正极反应式为NiOOH+H2O+e-==Ni(OH)2+OH-，正极区OH-浓度增大，pH增大；二次电池放电时化学能转化为电能。 3.(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 解析：MnO2转化为MnOOH，Mn由+4价降为+3价，MnO2作氧化剂，发生还原反应，A错误；原电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较低时，反应速率会降低，C正确；MnO2转化为MnOOH，Mn由+4价降为+3价，每生成 1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023，D错误。 √ 新知探究(二)——常见的典型燃料电池 1.常见的四种典型燃料电池 名称 电解质 电极反应和电池反应 氢氧燃料 电池 KOH 正极：O2+4e-+2H2O==4OH- 负极：2H2-4e-+4OH-==4H2O 电池反应：2H2+O2==2H2O H2SO4 正极：O2+4e-+4H+==2H2O 负极：2H2-4e-==4H+ 电池反应：2H2+O2==2H2O 甲烷燃料 电池 KOH 正极：2O2+4H2O+8e-==8OH- 负极：CH4+10OH--8e-==C+7H2O 电池反应：CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O 甲醇燃料 电池 KOH 正极：3O2+6H2O+12e-==12OH- 负极：2CH3OH+16OH--12e-==2C+12H2O 电池反应：2CH3OH+3O2+4KOH==2K2CO3+6H2O 肼燃料 电池 KOH 正极：O2+2H2O+4e-==4OH- 负极：N2H4+4OH--4e-==N2+4H2O 电池反应：N2H4+O2==N2+2H2O 续表 2.燃料电池电极反应的书写 明确正负极 正负极均为惰性电极，一般具有很强的催化活性，但不参与反应 书写电极 反应式 正极 反应 通入的气体一般是氧气。 ①在酸性溶液中，其电极反应为O2+4e-+4H+==2H2O； ②在碱性及中性溶液中，其电极反应为O2+4e-+2H2O==4OH-； ③在熔融碳酸盐中，其电极反应为O2+2CO2+4e-==2C 负极 反应 通入的一定是燃料。若负极通入含碳的化合物，如CO、CH4、CH3OH等，碳元素均转化为正四价碳的化合物，其中在酸性溶液中生成二氧化碳，在碱性溶液中生成C；若负极通入含有氢元素的化合物，则最终都有水生成 3.有机燃料电池电极反应的书写方法 电池的负极一定是可燃物，有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合价规则，燃料失电子发生氧化反应，电池的正极多为氧气或空气得电子，发生还原反应，特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。 如乙醇碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应的书写方法。 第一步：确定生成物。 乙醇燃烧生成CO2和H2O，其中CO2与KOH溶液反应生成K2CO3和H2O，故生成物为C和H2O。 第二步：确定价态的变化及转移电子数。 乙醇(C2H6O)中碳元素的化合价为-2，C中碳元素的化合价为+4，故1 mol乙醇完全反应失去2×[4-(-2)]=12 mol电子。 第三步：列出表达式。 C2H5OH+OH--12e-→C+H2O。 第四步：确定电极反应式中各物质的化学计量数。 由碳原子守恒确定C的化学计量数为2，由电荷守恒确定OH-的化学计量数为16。(注：失去12个电子，相当于带12个单位正电荷) 再由氢原子守恒确定H2O的化学计量数为11，故负极反应为C2H5OH+16OH--12e-==2C+11H2O。 [典例]　如图是甲醇燃料电池的结构示意图，甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应式为2CH3OH+3O2==2CO2+4H2O。下列说法不正确的是 (　　) A.左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇 B.正极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH- C.负极反应式为CH3OH+H2O-6e-==CO2+6H+ D.该电池提供1 mol e-，消耗氧气0.25 mol [解析]　负极反应式为CH3OH-6e-+H2O==CO2+6H+，正极反应式为O2+4e-+4H+==2H2O；根据电子流向，可以判断a处通甲醇，b处通O2；当电池提供 1 mol e-时，消耗O2为1× mol=0.25 mol。 √ |思维建模|燃料电池的解题模板 √ 题点(一)　水溶液电解质 1.以KOH溶液为离子导体，分别组成H2—O2、CH4—O2、CH3OH—O2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.CH3OH—O2燃料电池的负极反应为CH3OH-6e-+6OH-==CO2↑+5H2O C.消耗等质量燃料，H2—O2和CH4—O2燃料电池的理论放电量相等 D.消耗1.5 mol O2时，理论上CH3OH—O2燃料电池消耗CH3OH的质量为32 g 题点多维训练 解析：放电过程中，K+均向正极移动，OH-均向负极移动，故A错误；CH3OH—O2碱性燃料电池工作时，CH3OH在负极失电子生成C，负极反应式为CH3OH-6e-+8OH-==C+6H2O，故B错误；1 mol H2完全反应生成H2O时转移电子2 mol，1 mol CH4完全反应生成C时转移电子8 mol，则1 g H2完全反应生成H2O时转移电子1 mol，1 g CH4完全反应生成C时转移电子0.5 mol，故C错误；CH3OH—O2碱性燃料电池工作时，负极反应式为CH3OH-6e-+8OH-==C+6H2O，正极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-，根据电子守恒可知，2CH3OH~3O2，则消耗CH3OH的物质的量n(CH3OH)=×1.5 mol=1 mol，m(CH3OH)=nM=1 mol×32 g·mol-1=32 g，故D正确。 √ 2.某种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH-4e-+H2O==CH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是 (　　) A.检测时，电解质溶液中的H+向负极移动 B.若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH+O2==CH3COOH+H2O D.正极上发生的反应为O2+4e-+2H2O==4OH- 解析：原电池电解质溶液中，阳离子移向电池的正极，A项错误；根据负极反应以及电子守恒原理，有0.4 mol电子转移时，消耗氧气为0.1 mol，标况下体积为2.24 L，B项错误；该酸性燃料电池的正极反应为O2+4e-+4H+==2H2O，D项错误；将正、负极电极反应相加得电池反应方程式：CH3CH2OH+O2==CH3COOH+H2O，C项正确。 解析：该装置为原电池装置，是把化学能转化成电能的装置，A项正确；根据装置的工作原理，正极反应：O2+4e-==2O2-，负极反应：NO+O2--2e-==NO2，两式相加得2NO+O2==2NO2，B、C项正确；没有说明在标准状况下，D项错误。 题点(二)　固体电解质 3.通过NO传感器可监测NO的含量，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A.该装置实现化学能向电能的转化 B.该电池的总反应为2NO+O2==2NO2 C.NiO电极的电极反应式：NO+O2--2e-==NO2 D.当有2.24 L的O2参与反应时，转移了0.4 mol e- √ √ 4.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+，其基本结构如下图，电池总反应可表示为2H2+O2==2H2O，下列有关说法正确的是 (　　) A.电子通过外电路从b极流向a极 B.b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH- C.每转移0.1 mol 电子，消耗1.12 L的H2 D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极 解析：由电池总反应方程式及原电池原理可知，充入H2的一极即a极是负极，充入O2的一极即b极是正极；电子由负极经外电路流向正极；电池内部阳离子即H+移向正极，正极即b极的电极反应式应为O2+4H++4e-==2H2O，故A项、B项错误，D项正确。C项没有指明标准状况，故C项错误。 √ 解析：燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，根据电子流向知，a电极是负极、b电极是正极，所以a是CH4，b为空气。电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，A错误；正极上O2得电子和CO2反应生成，电极反应式为O2+2CO2+4e-==2C，B正确；原电池放电时，C向负极移动，C错误；根据分析，a是CH4，b为空气，D错误。 题点(三)　熔融盐电解质 5.某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A.此电池在常温时也能工作 B.正极电极反应式为O2+2CO2+4e-==2C C.向正极移动 D.a为CH4，b为CO 6.现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为2CO+O2==2CO2。则下列说法正确的是 (　　) A.通CO的一极是电池的正极 B.负极发生的电极反应是O2+2CO2+4e-==2C C.负极发生的电极反应是CO+C-2e-==2CO2 D.正极发生氧化反应 解析：通入CO的一极为电源的负极，CO失去电子转变为CO2，负极发生氧化反应，A、D错误；正极反应为O2+2CO2+4e-==2C，负极反应为CO+C-2e-==2CO2，B错误，C正确。 √ 命题热点——突破新型化学电源 [典例]　一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。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]　由题意知Zn电极：放电时为负极，Zn-2e-==Zn2+；充电时为阴极，Zn2++2e-==Zn。V2O5电极：放电时为正极，xZn2++V2O5+nH2O+2xe-==ZnxV2O5·nH2O，充电时为阳极，ZnxV2O5·nH2O-2xe-==xZn2++V2O5+nH2O。放电时Zn失去电子生成Zn2+，Zn为负极，则V2O5为正极，A、D正确；放电时，阳离子(Zn2+)移向正极，B正确；由分析可知，放电总反应为xZn+V2O5+nH2O==ZnxV2O5·nH2O，充电总反应为ZnxV2O5·nH2O==xZn+V2O5+nH2O，C错误。 |思维建模|“放电”“充电”时电极反应式的正误判断 (1)新型电池放电 ①若给出新型电池的装置图：先找出电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂；再结合电解质确定出还原产物和氧化产物；最后判断相应的电极反应式的正误。 ②若给出新型电池的总反应式：分析总反应式中各元素化合价的变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，还原剂及其对应的氧化产物，最后考虑电解质是否参加反应，判断电极反应式的正误。 (2)新型电池充电 ①充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆反应”。 ②充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应”。 1.(2025·沈阳高二期中)我国科学家设计的“海泥电池”，既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.B电极为正极 B.微生物代谢反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2 C.B电极的电极反应式为HS-+2e-==S↓+H+ D.质子从海水层通过交接面向海底沉积层移动 √ 题点多维训练 解析： A极氧元素价态降低得电子，故A极为正极，B电极为负极，故A错误；微生物作用下发生反应：2CH2O+S+H+==2CO2+HS-+2H2O，S中硫元素化合价降低，做氧化剂，CH2O中的碳元素化合价升高，做还原剂，故氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，故B正确；B极是负极，发生HS-失电子的氧化反应，电极反应式为HS--2e-==S↓+H+，故C错误；原电池中阳离子移向正极，故海水中的H+从海底沉积层通过交接面向海水层移动，故D错误。 2.(2024·江西卷)我国学者发明了一种新型多功能甲醛-硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是 (　　) A.CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e-===2HCOO-+H2↑+2OH- B.CuRu电极反应为N+6H2O+8e-===NH3↑+9OH- C.放电过程中，OH-通过质子交换膜从左室传递到右室 D.处理废水过程中溶液pH不变，无需补加KOH √ 解析：CuAg电极上HCHO转化为HCOO-和H2，电极反应为2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O，A项错误；CuRu电极上N转化为NH3，电极反应为N+6H2O+8e-==NH3↑+9OH-，B项正确；OH-不能通过质子交换膜，C项错误；总反应为8HCHO+N+7OH-==8HCOO-+NH3↑+4H2↑+2H2O，消耗OH-，因此需要补充KOH，D项错误。 3.(2024·安徽卷)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如图。该电池分别以Zn-TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 (　　) A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B.电池总反应为+Zn Zn2++3I- C.充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP D.放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子 √ 解析：由题图知标注框内Zn和N之间存在配位键，N和C、C和C、C和H之间存在共价键，A项正确；放电时Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-==Zn2+，Zn-TCPP为正极，电极反应式为+2e-==3I-，则电池总反应为Zn+ Zn2++3I-，B项正确；充电时Zn为阴极，阴极反应式为Zn2++2e-==Zn，Zn2+来自电解质溶液，C项错误；根据放电时负极反应式：Zn-2e-==Zn2+知，消耗0.65 g Zn，即0.01 mol Zn，理论上转移0.02 mol电子，D项正确。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 12 解析：铅蓄电池是二次电池；铅蓄电池在放电过程中两个电极均消耗硫酸根离子，因此硫酸根的浓度降低。 一、选择题 1.下列说法不正确的是(　　) A.一次电池要回收利用防止污染 B.铅蓄电池是一次电池 C.二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生 D.铅蓄电池在放电过程中，硫酸根离子浓度降低 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 2.(2024·湖南卷)近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是 (　　) A.理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点 B.氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点 C.锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌 D.太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置 解析：理想的新能源应具有可再生、无污染等特点，A正确；氢氧燃料电池利用原电池将化学能转化为电能，对氢气与氧气反应的能量进行利用，减小了直接燃烧的热量散失，产物无污染，故具有能量转化率高、清洁等优点，B正确；脱嵌是锂从电极材料中出来的过程，放电时，负极材料产生锂离子，则锂离子在负极脱嵌，则充电时，锂离子在阳极脱嵌，C正确；太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 3.电子表所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质为KOH，其电极反应锌极：Zn+2OH--2e-==ZnO+H2O，氧化银极：Ag2O+H2O+2e-==2Ag+2OH-，下列说法正确的是 (　　) A.锌为正极，被氧化 B.氧化银为正极，被氧化 C.电子从锌极流向氧化银极 D.锌为负极，被还原 解析：根据化合价变化可知Zn被氧化，锌是负极，A、D错误；根据化合价变化可知，Ag2O为正极，被还原，B错误；电子由负极通过外电路流向正极，即从锌流向氧化银，C正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 4.生产铅蓄电池时，在两极板上的铅锑合金栅架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO4+2H2O PbO2+Pb+2H2SO4。下列对铅蓄电池的说法错误的是(　　) A.需要定期补充硫酸 B.放电时Pb是负极，PbO2是正极 C.放电时负极上发生的反应是Pb-2e-+S==PbSO4 D.放电时电解质溶液的密度减小 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：由电池反应式可知，不需要定期补充硫酸，A项错误；铅蓄电池放电时，相当于原电池，则发生氧化反应的电极是负极，发生还原反应的电极是正极，所以Pb是负极，PbO2是正极，B项正确；放电时，负极上铅失去电子生成P，P与溶液中的S结合生成PbSO4，电极反应式为Pb+S-2e-==PbSO4，C项正确；放电时，H2SO4被消耗，溶液中H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也减小，D项正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 5.下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是 (　　) A.通入氧气的电极发生氧化反应 B.碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动 C.正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH- D.该电池工作时，每消耗22.4 L O2转移4 mol电子 解析：氢氧燃料电池工作时，是把化学能转变为电能，通入氢气的一极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-+2OH-==2H2O，通入氧气的一极为原电池的正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-。由分析知，A错误，C正确；阳离子向正极移动即向通入氧气的一极移动，故B错误；没有说明是否处于标准状况，无法计算物质的量，故D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 6.镍氢电池是可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍氢电池的总反应式是H2+NiOOH Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述正确的是(　) A.电池放电时，电池负极周围溶液的碱性增强 B.电池放电时，镍元素被氧化 C.电池放电时，氢元素被还原 D.电池放电时，氢气是负极反应物 解析：充电电池在放电时是原电池，在这个反应方程式中从左到右是放电，根据发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极，所以D正确，B、C错误；而H2作为电池的负极发生的反应是H2+2OH--2e-==2H2O，溶液中应该是OH-浓度减小，所以A错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 3 7.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而平稳，使镁原电池越来越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+Mo3S4 MgxMo3S4，在镁原电池放电时，下列说法错误的是(　　) A.M向正极迁移 B.Mo3S4得到电子 C.Mo3S4发生氧化反应 D.负极反应为Mg-2e-==M 解析：该原电池反应中镁是还原剂，为原电池的负极，失去电子，电极反应是Mg-2e-==M；Mo3S4在反应中是氧化剂，得到电子，发生还原反应；溶液中阳离子向正极移动，故A、B、D正确，C错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 8.(2025·山东青岛高二检测)我国科学家在国际上率先用稻壳制备成高性能的电池级碳材料，该材料是多孔结构，有吸附作用导电性强。将该材料混合到传统铅酸蓄电池的铅电极中，即得到高性价比的铅碳电池。下列有关说法正确的是 (　　) A.PbO2比高性能碳活泼，故PbO2作铅碳电池的负极 B.传统铅酸蓄电池放电时的总反应为Pb+PbO2+4H+==2Pb2++2H2O C.传统铅酸蓄电池比能量最高，对环境友好 D.铅碳电池可有效减缓电池的“负极硫酸盐化”，延长电池使用寿命 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：铅碳电池放电时，Pb+C为电池负极，PbO2为电池正极，充电时Pb+C为电解池阴极，PbO2为电解池阳极，故A错误；硫酸铅是沉淀，不能拆成离子形式，故传统铅酸蓄电池放电总反应：Pb+PbO2+4H++2S==2PbSO4+2H2O，故B错误；传统铅酸蓄电池的缺点是比能量低、笨重，且由于含有重金属、酸和碱等物质，随意丢弃会对生态环境和人体健康造成危害，故C错误；铅碳电池中碳材料的加入，可抑制铅酸蓄电池的“负极硫酸盐化”，防止PbSO4在负极沉积附着，可延长电池寿命， 故D正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 9.我国科学家将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示)，该电池可将可乐(pH=2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是 (　　) A.a极为正极 B.随着反应不断进行，负极区的pH不断增大 C.b极的电极反应为MnO2+2H2O+2e-==Mn2++4OH- D.若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：结合图示知，葡萄糖(C6H12O6)发生氧化反应生成葡萄糖内酯(C6H10O6)，所以a极为负极，故A项错误；电解质溶液显酸性，所以负极反应为C6H12O6-2e-==C6H10O6+2H+，随着反应不断进行，负极区的pH不断减小，故B项错误；b极为正极，电极反应为MnO2+4H++2e-==Mn2++2H2O，故C项错误；由负极反应C6H12O6-2e-==C6H10O6+2H+可知，1 mol葡萄糖失去2 mol电子，所以若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子，故D项正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 √ 10.(2024·全国新课标卷)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 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：由题图知，该电池的总反应为2C6H12O6+O2==2C6H12O7，A正确；b电极上发生转化：CuO→Cu2O→CuO，反应前后CuO的性质和质量不变，故b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；根据负极的电极反应式可知当消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖时，转移0.2 mmol电子，故理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；原电池中，阳离子向正极迁移，b电极为负极，a电极为正极，故两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a，D正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 11.我国科学院研究所发布的新型固态锂硫正极材料(2Li2S·CuI)，能量密度较高且成本较低。由这种材料制成的锂离子电池放电、充电时的工作原理如图所示，反应的化学方程式为3Li+S+CuS+LiI 2Li2S·CuI。下列说法错误的是(　) A.放电时，a极为负极 B.放电时，b极上的电极反应式：3Li++CuS+LiI+3e-==2Li2S·CuI C.充电时，电子的流向：b极→外接电源的正极，外接电源的负极→a极 D.充电时，每转移3 mol电子，a极增重21 g √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：a极是活泼金属Li，作原电池的负极，b为正极，放电时a极发生Li-e-==Li+，正极发生3Li++S+CuS+LiI+3e-==2Li2S·CuI。由分析可知，a电极是Li，活泼金属失去电子发生氧化反应，放电时，为负极，A正确；放电时，b极上的电极反应式：3Li++S+CuS+LiI+3e-==2Li2S·CuI，B错误；充电时，原电池的负极接外加电源的负极，b极接外加电源的正极，电子的流向：b极→外接电源的正极，外接电源的负极→a极，C正确；充电时，a极发生Li++e-==Li，每转移3 mol电子，a极增重 3 mol Li，质量为21 g，D正确。 12 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12.(2025年1月·八省联考四川卷)我国科学家发明了一种高储能、循环性能优良的水性电池，其工作示意图如下。下列说法错误的是 (　　) A 放电时，K+从负极向正极迁移 B.放电时，[Zn(OH)4]2-的生成说明Zn(OH)2具有两性 C.充电时，电池总反应为[Zn(OH)4]2-+2S2==Zn+S4+4OH- D.充电时，若生成1.0 mol S4，则有4.0 mol K+穿过离子交换膜 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析：由电池装置图可知，放电时Zn为负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-==[Zn(OH)4]2-，多孔碳为正极，电极反应为S4+2e-==2S2；充电时Zn为阴极，电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-==Zn+4OH-，多孔碳为阳极，电极反应为2S2-2e-==S4。放电为原电池，原电池中K+向正极移动，A正确；碱性环境中有[Zn(OH)4]2-生成说明Zn(OH)2能与碱反应，既能与酸反应又能与碱反应说明Zn(OH)2具有两性，B正确；充电时为电解池，根据分析，总反应为[Zn(OH)4]2-+2S2==Zn+S4+4OH-，C正确；由电极反应2S2-2e-==S4，生成1 mol S4转移2 mol电子，应有2 mol K+穿过离子交换膜，D错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 二、非选择题 13.(13分)燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。 (1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图1所示。 ①A为微生物燃料电池的____(填“正”或“负”)极。  ②正极反应式为____________________。 ③放电过程中，H+由____极区向____极区迁移(填“正”或“负”)。  ④在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是_______。  正 O2+4H++4e-==2H2O 负 正 22.4 L 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：由图1可知A为燃料电池的正极，电极反应为O2+4H++4e-==2H2O； B为燃料电池的负极，电极反应为C6H12O6+6H2O-24e-==6CO2↑+24H+。放电过程中，H+由负极区向正极区移动。葡萄糖燃料电池的总反应为C6H12O6+6O2==6CO2+6H2O，即1 mol O2~1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下CO2气体22.4 L。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 13.(13分)燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。 (2)一种一氧化碳分析仪的工作原理如图2所示，该装置中离子导体为氧化钇⁃氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。请回答： ①a极电极反应式为__________________。 ②工作时，O2-由电极___向电极_____移动(填“a”或“b”)。  ③电子由电极___通过传感器流向电极___(填“a”或“b”)。  CO+O2--2e-==CO2 b a a b 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：由元素价态变化可知，电极a为负极，电极反应式为CO+O2--2e-==CO2，电极b为正极，电极反应式为O2+4e-==2O2-，总反应为2CO+O2==2CO2。工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2-由电极b向电极a移动。 $$