6.1 第二课时 化学能与电能 讲义- 2024-2025学年高一下学期化学人教版必修第二册

化学反应与电能（学案） 学习要点： 考点01 原电池的基本概念 考点02 原电池的相关化学术语（正极/负极/电流方向/电子移动/离子移动） 考点03 原电池的构成要素 考点04 难点突破：如何判断原电池的负极 考点05 电池的分类 考点06 电极反应方程式的书写规则 考点07 电极反应方程式的书写汇总（进阶版） 考点01 原电池的基本概念 一、化学能与电能 问题1：火力发电是如何将化学转化为电能的？ 问题2：你认为火力发电可能有什么弊端？ ① ② ③ 【例1】人类生产生活离不开电能的使用。下列电能是由化学能转化而来的是（ ） A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．太阳能发电 二、原电池 【实验6-3】探究原电池 现象 结论 原电池的定义：把 能转化为 能的装置。 本质： 反应和 反应分别在两个不同的区域进行。 锌片： ( 反应) 铜片： ( 反应) 总反应： ( 反应) 【补充】双液原电池 1.什么是盐桥？ 2.盐桥有什么作用？ ① ② 【例2】某同学用如图所示装置研究原电池原理。下列说法错误的是( ) A．若图1中的下端接触，可观察到片上有无色气泡产生 B．图2中向片移动 C．图1中气泡产生速度比图2快 D．图3中正极的电极反应式为 考点02 原电池的相关化学术语（重点考点） 判断原电池的正极/负极/电流方向/电子移动/离子移动方向 【例3】 ①标出原电池的正、负极等价于 ②标出电子移动方向、电流方向 ③标出溶液中阳离子和阴离子的移动方向 该原电池正极为 ，负极为 电子从 电极经 流向 电极 H+向 电极移动 向 电极移动 小技巧： ①负极 电子，正极 电子(“ ”电子，“ ”电子)； ② ③电子走 ，离子走 （ ） 考点03 原电池的构成要素 【实验1】什么样的组合可以形成原电池？ 试剂：锌片、铜片、石墨、稀硫酸、酒精 器材：导线、灵敏电流计、烧杯、音乐贺卡发声器 要求：请选择上述用品，设计原电池装置。 【实验2】 现象： 结论： 【小结】构成原电池的基本条件 ① （初学阶段） ② （初学阶段） ③ ④ （注： ） 【例4】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极( ) (2)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生( ) (3)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( ) (4)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强( ) (5)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极( ) (6)原电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动( ) (7)盐桥可以把负极区的阳离子转移到正极区，把正极区的阴离子转移到负极区( ) 　　 【例5】某探究小组设计的下列装置中，LED灯能亮起来的是( ) A．B．C． D． 【例6】下列装置是否可以构成原电池？ 【例7】 考点04 难点突破：如何判断原电池的负极 1. 金属活泼性 一般情况下，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性： 。 【例8】判断下列电池的负极是什么。 【例9】比较X、Y、Z、W四种金属的活动性，方案及相关现象如下： ①将四种金属各自浸入稀硫酸中，只有W表面无气泡产生； ②将X、Y用导线连接浸入稀硫酸中，X上产生气泡； ③将Y、Z用导线连接浸入稀硫酸中，Z极质量减小。 则四种金属的活动性由强到弱的顺序为(　 　) A.Z>Y>X>W B.Z>X>Y>W C.Z>Y>W>X D.Y>Z>X>W 【例10】根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是（ ） A．若a为Ag，b为Cu，c为硫酸铜溶液，则a电极有红色固体析出 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀硫酸，则b电极发生氧化反应 C．若a为Zn，b为Ag，c为硫酸铜溶液，每转移0.2mol电子，b电极质量增加6.4g D．若a为Fe，b为Cu，c为浓硝酸，则负极发生的电极反应式为 【例11】下列各组材料组成如图装置，能形成原电池且M作正极的是（　 　） 选项 M N P A Zn Cu 稀硫酸 B Ag Zn 蔗糖溶液 C Ag Fe FeCl3溶液 D Al Mg NaOH溶液 2.电子/离子的移动方向（看 说话） 电子 的一极为负极， 离子移向的一极为负极。 【例12】判断下列电池的负极。 该原电池负极为 ，正极为 ， 向 电极移动 正极： 负极： 总反应： 3.氧化还原反应（看 说话） 发生 反应的一极为负极，化合价 的一极为负极。 【例13】 上述电池负极为 ，正极为 注意： 考点02 电极反应式的书写 负极反应式：还原剂-n e−=氧化产物 1.一般优先考虑电极本身失电子： （负极溶解，质量减小） 2.若电极不反应，从 中找 。 3.需考虑氧化产物能否继续反应！若氧化产物能与电解质溶液中的物质继续反应，则一并写入电极方程式。 4.检查，电荷守恒，根据条件平衡电荷（一般为 ）。 【例8】写出下述原电池的负极反应方程式。 考点05 电池的分类 1.一次电池（锌锰干电池） a.酸性锌锰干电池 ① 为负极， 为正极 电解质： ②写出负极电极反应方程式 负极反应式： 正极反应式： 总反应式： b.碱性锌锰电池 ① 为负极， 为正极 电解质： ②工作原理 负极反应式： 正极反应式： 总反应式： 2.二次电池（铅酸蓄电池） ① 为负极， 为正极 电解质： ②写出负极和正极反应方程式 总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O 负极： 正极： 3.燃料电池 ① 为负极， 为正极 注意：与 接触的电极为负极，与 接触的电极为正极。 ②已知总反应为2H2+O2=2H2O。请写出酸性、中性、碱性条件下的负极和正极的电极反应方程式。 介质 电池反应2H2+O2=2H2O 酸性 负极H2 正极O2 中性 中性 负极H2 正极O2 碱性 负极H2 正极O2 注意：溶液中不存在O2-；酸性条件下不出现OH−；碱性条件下不出现H+。 【例14】“科学素养，从小培养”，一款深受孩子喜爱的“盐水小汽车”的结构和原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．Mg片做电池的正极 B．空气中的氧气得到电子 C．化学能可直接转化为动能 D．溶液中的向石墨片移动 难点突破：燃料电池的负极反应式的书写 考点06 电极反应式的书写规则 负极反应式：还原剂-n e−=氧化产物 1.一般优先考虑电极本身失电子： 例如 （负极溶解，质量减小） 2.若电极不反应，从 中找 。 3.需考虑氧化产物能否继续反应！若氧化产物能与电解质溶液中的物质继续反应，则一并写入电极方程式。 4.检查，电荷守恒，根据条件平衡电荷（一般为 ）。 【例15】写出下述原电池的负极反应方程式。 ① ③ ② ④ 正极反应：氧化剂＋n e−=还原产物 1.一般优先考虑电极本身得电子。 2.若电极不反应，从 中找 。 气体放出 或 质量增大 或 （水中没有O2-） 3.需考虑还原产物能否继续反应！若氧化产物能与电解质溶液中的物质继续反应，则一并写入电极方程式。 4.检查，电荷守恒，根据条件平衡电荷（一般为 ）。 【例16】写出下述电池的正极反应方程式。 ① ③ ② ④ 考点07 电极反应方程式的书写汇总（进阶版） 1.酸性锌锰干电池 总反应：Zn+2NH4Cl＋2MnO2===[Zn(NH3)2]Cl2 负极反应式： 正极反应式： 2.碱性锌锰干电池 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 负极： 正极： 3.纽扣式锌银电池 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 负极： 正极： 4.锂电池 Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。 该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。 总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S 负极： 正极： 5.锂电池 总反应：LixC6 ＋Li1-xCoO2 LiCoO2＋C6 负极： 正极： 注：C6和Li1-xCoO2可看作载体，负极反应可理解为 xLi－xe－===xLi＋ 正极反应可理解为 xLi＋＋xe－===xLi 6.铅蓄电池 总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O 负极： 正极： 7.镍镉电池 总反应为：Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2 负极： 正极： 8.镍氢电池 总反应为：LaNi5H6+6NiO(OH)LaNi5+6Ni(OH)2 负极： 正极： 9.高铁电池 总反应为：2K2FeO4+3Zn+8H2O2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4KOH 负极： 正极： 10.铁镍电池(负极—Fe，正极—NiO2，电解液—KOH溶液) 总反应为：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2 负极： 正极： 11.LiFePO4电池(正极—LiFePO4，负极—Li，含Li＋导电固体为电解质) 总反应为：FePO4＋LiLiFePO4 负极： 正极： 12.氢氧燃料电池 总反应为：2H2+O2=2H2O (1)电解质是KOH溶液(碱性电解质) 负极： 正极： (2)电解质是H2SO4溶液(酸性电解质) 负极： 正极： (3)电解质是NaCl溶液(中性电解质) 负极： 正极： 13.甲烷燃料电池(铂为两极，正极通入O2和CO2，负极通入甲烷（CH4），电解液有三种) (1)电解质是熔融碳酸盐(K2CO3或Na2CO3) 负极： 正极： 总反应： (2)酸性电解质(电解质溶液为H2SO4溶液) 负极： 正极： 总反应： (3)碱性电解质(电解质溶液为KOH溶液) 负极： 正极： 总反应： 14.甲醇燃料电池(铂为两极，正极通入O2，负极加入甲醇（CH3OH）) (1)碱性电解质(电解质溶液为KOH溶液) 负极： 正极： 总反应： (2)酸性电解质(电解质溶液为H2SO4溶液) 负极： 正极： 总反应： 15.CO燃料电池(铂为两极，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气) (1)熔融盐(电解质为Li2CO3和Na2CO3的熔融盐) 负极： 正极： 总反应： (2)碱性电解质(电解质溶液为KOH溶液) 负极： 正极： 总反应： (3)酸性电解质(电解质溶液为H2SO4溶液) 负极： 正极： 总反应： 作业 一、选择题 1.(2024·江苏徐州高一段考)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池与锌锰干电池在反应过程中，锌均会被逐渐消耗，不可重复使用。以氢氧化钾溶液为电解质溶液的碱性锌锰电池，电池总反应式为Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO。下列说法正确的是(　 　) A.电池工作时，锌电极附近的溶液碱性增强 B.电池工作时，外电路中每通过1 mol电子，消耗65 g Zn C.电池正极的电极反应式为MnO2+H2O+e-===MnO+OH- D.碱性锌锰电池为二次电池 2.锌银纽扣电池具有质量小、体积小、储存时间长的优点。电池的总反应式为Zn+Ag2O===ZnO+2Ag，如图为其构造示意图，下列说法错误的是(　 　) A.Ag2O电极为正极，发生还原反应 B.电子由负极经过电解质溶液移向正极 C.负极的电极反应式：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O D.该锌银纽扣电池为一次电池 3.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其构造如图所示，放电时的电池反应为PbO2+Pb+2H2SO4===2PbSO4+2H2O，根据此反应判断下列说法正确的是(　 　) A.负极反应式：Pb-2e-+S===PbSO4 B.电池放电时，溶液的酸性增强 C.PbO2得电子，被氧化 D.PbO2是电池的负极 4.镍氢电池因其高能量密度、高重量比能量、充电速度快等优点而被广泛用作动力电池，其装置示意图如图所示，放电反应为NiOOH +MH===Ni(OH)2+M(M为储氢合金)。下列说法正确的是(　 　) A.镍氢电池属于一次电池 B.MH中氢元素的化合价为-1 C.电解质溶液适合选用碱性溶液 D.放电时，电解质溶液中阳离子向MH电极附近迁移 5.某种氢氧燃料电池的内部构造如图，下列说法正确的是(　 　) A.电池工作时，电解质溶液中的H+向b极移动 B.a极发生的电极反应为H2+2e-+2OH-===2H2O C.b极为正极，发生氧化反应 D.当外电路有1 mol电子转移时，b极消耗5.6 L O2 6.(2024·扬州高一期中)肼(N2H4)⁃空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。下列说法正确的是(　 　) A.该电池放电时，通入空气的一极为负极 B.电池每释放1 mol N2转移的电子数为6 mol C.电池工作一段时间后，电解质溶液中c(OH-)不变 D.通入空气的一极的电极反应式是O2+2H2O+4e-===4OH- 7.某新型燃料电池利用民用燃气为燃料，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　 　) A.通入空气的电极为该电池的正极 B.电池工作时，电子由b极经电解质流向a极 C.CO在b极的反应式为CO-2e-+O2-===CO2 D.相同状况下a极消耗1 L O2，理论上b极消耗2 L燃料 8.Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是(　 　) A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶液的碱性增强 D.溶液中Cl-向正极移动 9.(2023·吉林高一期中)化学电源在日常生活和高科技领域中有广泛应用，下列说法错误的是(　 　) A.甲：正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH- B.乙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 C.丙：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 D.丁：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加 10.研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl，下列有关“水” 电池在海水中放电时的说法正确的是(　 　) A.正极反应：Ag+Cl--e-===AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C.Na+不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl是还原产物 11.通过传感器可以监测空气中甲醛含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图所示，下列说法错误的是(　 　) A.a极为电池的正极，发生还原反应 B.b极的电极反应式为HCHO+H2O-4e-===CO2+4H+ C.传感器工作过程中，电解质溶液中硫酸的浓度减小 D.当电路中转移2×10-4 mol电子时，传感器内参加反应的HCHO的质量为3.0 mg 二、简答题 12.(10分)(2024·厦门高一段考)化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题： (1)某同学利用原电池反应检测金属的活动性顺序，设计了相同条件下如图1(6 mol·L-1的H2SO4溶液)、图2(6 mol·L-1的NaOH溶液)的两个实验。 ①图1中放电时H+向　　　　 (填“镁片”或“铝片”)移动。  ②图2中铝片为　　　　极， 其电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③依据该实验得出的下列结论中，正确的有　　　　 (填字母)。  A.利用原电池反应判断金属活动性强弱时应注意选择合适的介质 B.镁的金属性不一定比铝的金属性强 C.初中所学的金属活动性顺序已过时，没有实用价值 D.电极不变，电解质溶液不同，电极反应也可能不同 (2)一定量的Zn与足量的稀硫酸反应制氢气，反应过程中生成气体的体积随时间的变化如图3中的曲线①。某同学欲通过改变某一条件将曲线①变成曲线②。下列措施能实现其目的的是　　　　(填字母)。  A.滴加少量的CuSO4溶液 B.滴加少量的浓硫酸 C.加入少量的ZnSO4固体 D.加入少量的CH3COONa固体 第 1 页 共 17 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 化学反应与电能（答案） 学习要点： 考点01 原电池的基本概念 考点02 原电池的相关化学术语（正极/负极/电流方向/电子移动/离子移动） 考点03 原电池的构成要素 考点04 难点突破：如何判断原电池的负极 考点05 电池的分类 考点06 电极反应方程式的书写规则 考点07 电极反应方程式的书写汇总（进阶版） 考点01 原电池的基本概念 一、化学能与电能 问题1：火力发电是如何将化学转化为电能的？ 问题2：你认为火力发电可能有什么弊端？ ①煤属于不可再生资源 ②煤燃烧会产生有害物质(如 SO2、CO、NOx、粉尘等)，污染环境 ③转换环节多，能量损耗大，能量的利用率低 【例1】人类生产生活离不开电能的使用。下列电能是由化学能转化而来的是（ A ） A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．太阳能发电 二、原电池 【实验6-3】探究原电池 现象 锌片冒气泡，铜丝无变化 锌片无变化，铜丝冒气泡。 锌片无变化，铜丝冒气泡； 灵敏电流计偏转。 结论 锌片与稀硫酸反应， 铜丝与稀硫酸不反应。 氢离子在铜丝表面得电子生成氢气。 电子经导线由Zn移动到Cu。 原电池的定义：把化学能转化为电能的装置。 本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。 锌片：Zn－2e－ = Zn2+ (氧化反应) 铜片：2H+＋2e－ = H2↑ (还原反应) 总反应：Zn＋2H+ = Zn2+＋H2↑ (氧化还原反应) 【补充】双液原电池 1.什么是盐桥？ 装有含KCl饱和溶液的琼胶，胶体不移动，离子可在其中自由移动。 2.盐桥有什么作用？ ①盐桥中的阴、阳离子定向迁移，构成闭合回路，形成原电池； ②避免电极与电解质溶液直接反应，有利于最大限度地将化学能转化为电能。 【例2】实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理。下列说法错误的是( C ) A．若图1中的下端接触，可观察到片上有无色气泡产生 B．图2中向片移动 C．图1中气泡产生速度比图2快 D．图3中正极的电极反应式为 考点02 原电池的相关化学术语（重点考点） 判断原电池的正极/负极/电流方向/电子移动/离子移动方向 【例3】 ①标出原电池的正、负极等价于 ②标出电子移动方向、电流方向 ③标出溶液中阳离子和阴离子的移动方向 该原电池正极为 Cu ，负极为 Zn 电子从 Zn 电极经 导线 流向 Cu 电极 H+向 Cu 电极移动 向 Zn 电极移动 小技巧： ①负极失电子，正极得电子(“付出”电子，“挣得”电子)； ②阳离子向正极移动，阴离子向负极移动； ③电子走导线，离子走溶液（电子不下水，离子不上岸） 考点03 原电池的构成要素 【实验1】什么样的组合可以形成原电池？ 试剂：锌片、铜片、石墨、稀硫酸、酒精 器材：导线、灵敏电流计、烧杯、音乐贺卡发声器 要求：请选择上述用品，设计原电池装置。 【实验2】 现象：Zn片冒气泡，Cu丝无变化，灵敏电流计不偏转 结论：构成原电池需要形成闭合回路 【小结】构成原电池的基本条件 ①自发进行的氧化还原反应（初学阶段） ②活泼性不同的两个电极（初学阶段） ③电解质溶液或熔融电解质 ④形成闭合回路（注：导线连接两电极直接接触） 【例4】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极( ) (2)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生( ) (3)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( ) (4)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强( ) (5)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极( ) (6)原电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动( ) (7)盐桥可以把负极区的阳离子转移到正极区，把正极区的阴离子转移到负极区( ) 【答案】(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× (6)√ 　(7)×　　　 【例5】某探究小组设计的下列装置中，LED灯能亮起来的是( A ) A．B．C． D． 【例6】下列装置是否可以构成原电池？ ③ ⑤ 【例7】 答案：C 考点04 难点突破：如何判断原电池的负极 1. 金属活泼性 一般情况下，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性： A>B 。 【例8】判断下列电池的负极是什么。负极 负极 负极 负极 【例9】比较X、Y、Z、W四种金属的活动性，方案及相关现象如下： ①将四种金属各自浸入稀硫酸中，只有W表面无气泡产生； ②将X、Y用导线连接浸入稀硫酸中，X上产生气泡； ③将Y、Z用导线连接浸入稀硫酸中，Z极质量减小。 则四种金属的活动性由强到弱的顺序为(　A　) A.Z>Y>X>W B.Z>X>Y>W C.Z>Y>W>X D.Y>Z>X>W 【例10】根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是（ C ） A．若a为Ag，b为Cu，c为硫酸铜溶液，则a电极有红色固体析出 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀硫酸，则b电极发生氧化反应 C．若a为Zn，b为Ag，c为硫酸铜溶液，每转移0.2mol电子，b电极质量增加6.4g D．若a为Fe，b为Cu，c为浓硝酸，则负极发生的电极反应式为 【例11】下列各组材料组成如图装置，能形成原电池且M作正极的是（　C　） 选项 M N P A Zn Cu 稀硫酸 B Ag Zn 蔗糖溶液 C Ag Fe FeCl3溶液 D Al Mg NaOH溶液 2.电子/离子的移动方向（看图说话） 电子 流出 的一极为负极， 阴 离子移向的一极为负极。 【例12】判断下列电池的负极。 该原电池负极为 Pt ，正极为 C ， 向 Pt 电极移动 正极：+5+8=+ 4H2O 负极：-= 总反应：5++8=5++4H2O 3.氧化还原反应（看方程式说话） 发生 氧化 反应的一极为负极，化合价 升高 的一极为负极。 【例13】 答案：B 上述电池负极为 Li ，正极为 Pt/C 注意：1.可以导电的材料才可以用作电极；2.电极不一定参与反应。 考点05：电池的分类 1.一次电池（锌锰干电池） 酸性锌锰干电池 ① 锌筒 为负极， 石墨棒 为正极 电解质：NH4Cl ②写出负极电极反应方程式 负极反应式：Zn+2NH3－2e－===[Zn(NH3)2； 正极反应式：MnO2＋＋e－===MnO(OH)＋NH3 总反应式：Zn+2＋2MnO2===[Zn(NH3)2 碱性锌锰电池 ① Zn 为负极， 石墨棒 为正极 电解质：KOH。 ②工作原理 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－； 总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 2.二次电池（铅酸蓄电池） ① Pb 为负极， PbO2 为正极 电解质： H2SO4 ②写出负极和正极反应方程式 总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O 负极：Pb－2e－＋===PbSO4 正极：PbO2＋2e－＋＋4===PbSO4＋2H2O 3.燃料电池 ① a电极 为负极， b电极 为正极 注意：与 燃料 接触的电极为负极，与 O2 接触的电极为正极。 ②已知总反应为2H2+O2=2H2O。请写出酸性、中性、碱性条件下的负极和正极的电极反应方程式。 介质 电池反应2H2+O2=2H2O 酸性 负极H2 H2－2e－===2 正极O2 O2＋4e－＋4===2H2O 中性 中性 负极H2 H2－2e－===2 正极O2 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 碱性 负极H2 H2－2e－＋2OH－===2H2O 正极O2 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 注意：溶液中不存在O2-；酸性条件下不出现OH−；碱性条件下不出现H+。 【例14】“科学素养，从小培养”，一款深受孩子喜爱的“盐水小汽车”的结构和原理如图所示。下列说法正确的是( B ) A．Mg片做电池的正极 B．空气中的氧气得到电子 C．化学能可直接转化为动能 D．溶液中的向石墨片移动 难点突破：燃料电池的负极反应式的书写 CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8 CH4－8e－＋10OH－===7H2O CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6 CH3OH－6e－＋8OH－===＋6H2O 考点06 电极反应式的书写规则 负极反应式：还原剂-n e−=氧化产物 1.一般优先考虑电极本身失电子： 例如：Zn-2=（负极溶解，质量减小） 2.若电极不反应，从 溶液或空气 中找 还原剂 。 3.需考虑氧化产物能否继续反应！若氧化产物能与电解质溶液中的物质继续反应，则一并写入电极方程式。 4.检查，电荷守恒，根据条件平衡电荷（一般为, , H2O）。 【例15】写出下述原电池的负极反应方程式。 ①Al-3= ③Mg-2= ②Cu-2= ④Al-3+4=[Al(OH) 正极反应：氧化剂＋n e−=还原产物 1.一般优先考虑电极本身得电子。 2.若电极不反应，从 溶液或空气 中找 氧化剂 。 2+2=↑ 气体放出 或 +2=Cu 质量增大 或 O2+4→H2O/ （水中没有O2-） 3.需考虑还原产物能否继续反应！若氧化产物能与电解质溶液中的物质继续反应，则一并写入电极方程式。 4.检查，电荷守恒，根据条件平衡电荷（一般为, , H2O）。 【例16】写出下述电池的正极反应方程式。 ①2+2=↑ ③2+2=↑ ②++2= +H2O ④2H2O+2=↑+ 考点07 电极反应方程式的书写汇总（进阶版） 1.酸性锌锰干电池 总反应：Zn+2NH4Cl＋2MnO2===[Zn(NH3)2]Cl2 负极反应式：Zn+2NH3－2e－===[Zn(NH3)2 正极反应式：MnO2＋＋e－===MnO(OH)＋NH3 2.碱性锌锰干电池 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 正极：MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－ 3.纽扣式锌银电池 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－ 4.锂电池 Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。 该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。 总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S 负极：Li－e－===Li＋ 正极：3SOCl2＋8e－===＋2S＋6Cl－ 5.锂电池 总反应：LixC6 ＋Li1-xCoO2 LiCoO2＋C6 负极：LixC6－xe－=== xLi＋＋C6 正极：Li1-xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 注：C6和Li1-xCoO2可看作载体，负极反应可理解为 xLi－xe－===xLi＋ 正极反应可理解为 xLi＋＋xe－===xLi 6.铅蓄电池 总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O 负极：Pb－2e－＋===PbSO4 正极：PbO2＋2e－＋＋4===PbSO4＋2H2O 7.镍镉电池 总反应为：Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2 负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2 正极：NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－ 8.镍氢电池 总反应为：LaNi5H6+6NiO(OH)LaNi5+6Ni(OH)2 负极：LaNi5H6－6e－＋6OH－===LaNi5＋6H2O 正极：NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－ 9.高铁电池 总反应为：2K2FeO4+3Zn+8H2O2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4KOH 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 正极：＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－ 10.铁镍电池(负极—Fe，正极—NiO2，电解液—KOH溶液) 总反应为：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2 负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 正极：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－ 11.LiFePO4电池(正极—LiFePO4，负极—Li，含Li＋导电固体为电解质) 总反应为：FePO4＋LiLiFePO4 负极：Li－e－===Li＋ 正极：FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4 12.氢氧燃料电池 总反应为：2H2+O2=2H2O (1)电解质是KOH溶液(碱性电解质) 负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (2)电解质是H2SO4溶液(酸性电解质) 负极：H2－2e－===2 正极：O2＋4e－＋4===2H2O (3)电解质是NaCl溶液(中性电解质) 负极：H2－2e－===2 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 13.甲烷燃料电池(铂为两极，正极通入O2和CO2，负极通入甲烷（CH4），电解液有三种) (1)电解质是熔融碳酸盐(K2CO3或Na2CO3) 负极：CH4－8e－＋4===5CO2＋2H2O 正极：O2＋4e－＋2CO2===2 总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O (2)酸性电解质(电解质溶液为H2SO4溶液) 负极：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8 正极：O2＋4e－＋4===2H2O 总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O (3)碱性电解质(电解质溶液为KOH溶液) 负极：CH4－8e－＋10OH－===7H2O 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应：CH4＋2O2＋2OH－===H2O 14.甲醇燃料电池(铂为两极，正极通入O2，负极加入甲醇（CH3OH）) (1)碱性电解质(电解质溶液为KOH溶液) 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===＋6H2O 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应：2CH3OH＋3O2＋4OH－===＋6H2O (2)酸性电解质(电解质溶液为H2SO4溶液) 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6 正极：O2＋4e－＋4===2H2O 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 15.CO燃料电池(铂为两极，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气) (1)熔融盐(电解质为Li2CO3和Na2CO3的熔融盐) 负极：CO－2e－＋===2CO2 正极：O2＋4e－＋2CO2===2 总反应：2CO＋O2===2CO2 (2)碱性电解质(电解质溶液为KOH溶液) 负极：CO－2e－＋4OH－===＋2H2O 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应：2CO＋O2＋4OH－===2＋2H2O (3)酸性电解质(电解质溶液为H2SO4溶液) 负极：CO－2e－＋H2O ===CO2＋2 正极：O2＋4e－＋4===2H2O 总反应：2CO＋O2===2CO2 作业 一、选择题 1.(2024·江苏徐州高一段考)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池与锌锰干电池在反应过程中，锌均会被逐渐消耗，不可重复使用。以氢氧化钾溶液为电解质溶液的碱性锌锰电池，电池总反应式为Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO。下列说法正确的是(　C　) A.电池工作时，锌电极附近的溶液碱性增强 B.电池工作时，外电路中每通过1 mol电子，消耗65 g Zn C.电池正极的电极反应式为MnO2+H2O+e-===MnO+OH- D.碱性锌锰电池为二次电池 2.锌银纽扣电池具有质量小、体积小、储存时间长的优点。电池的总反应式为Zn+Ag2O===ZnO+2Ag，如图为其构造示意图，下列说法错误的是(　B　) A.Ag2O电极为正极，发生还原反应 B.电子由负极经过电解质溶液移向正极 C.负极的电极反应式：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O D.该锌银纽扣电池为一次电池 3.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其构造如图所示，放电时的电池反应为PbO2+Pb+2H2SO4===2PbSO4+2H2O，根据此反应判断下列说法正确的是(　A　) A.负极反应式：Pb-2e-+S===PbSO4 B.电池放电时，溶液的酸性增强 C.PbO2得电子，被氧化 D.PbO2是电池的负极 4.镍氢电池因其高能量密度、高重量比能量、充电速度快等优点而被广泛用作动力电池，其装置示意图如图所示，放电反应为NiOOH +MH===Ni(OH)2+M(M为储氢合金)。下列说法正确的是(　C　) A.镍氢电池属于一次电池 B.MH中氢元素的化合价为-1 C.电解质溶液适合选用碱性溶液 D.放电时，电解质溶液中阳离子向MH电极附近迁移 5.某种氢氧燃料电池的内部构造如图，下列说法正确的是(　A　) A.电池工作时，电解质溶液中的H+向b极移动 B.a极发生的电极反应为H2+2e-+2OH-===2H2O C.b极为正极，发生氧化反应 D.当外电路有1 mol电子转移时，b极消耗5.6 L O2 6.(2024·扬州高一期中)肼(N2H4)⁃空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。下列说法正确的是(　D　) A.该电池放电时，通入空气的一极为负极 B.电池每释放1 mol N2转移的电子数为6 mol C.电池工作一段时间后，电解质溶液中c(OH-)不变 D.通入空气的一极的电极反应式是O2+2H2O+4e-===4OH- 7.某新型燃料电池利用民用燃气为燃料，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　B　) A.通入空气的电极为该电池的正极 B.电池工作时，电子由b极经电解质流向a极 C.CO在b极的反应式为CO-2e-+O2-===CO2 D.相同状况下a极消耗1 L O2，理论上b极消耗2 L燃料 8.Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是(　C　) A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶液的碱性增强 D.溶液中Cl-向正极移动 9.(2023·吉林高一期中)化学电源在日常生活和高科技领域中有广泛应用，下列说法错误的是(　D　) A.甲：正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH- B.乙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 C.丙：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 D.丁：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加 10.研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl，下列有关“水” 电池在海水中放电时的说法正确的是(　B　) A.正极反应：Ag+Cl--e-===AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C.Na+不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl是还原产物 11.通过传感器可以监测空气中甲醛含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图所示，下列说法错误的是(　D　) A.a极为电池的正极，发生还原反应 B.b极的电极反应式为HCHO+H2O-4e-===CO2+4H+ C.传感器工作过程中，电解质溶液中硫酸的浓度减小 D.当电路中转移2×10-4 mol电子时，传感器内参加反应的HCHO的质量为3.0 mg 二、简答题 12.(10分)(2024·厦门高一段考)化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题： (1)某同学利用原电池反应检测金属的活动性顺序，设计了相同条件下如图1(6 mol·L-1的H2SO4溶液)、图2(6 mol·L-1的NaOH溶液)的两个实验。 ①图1中放电时H+向　　　　 (填“镁片”或“铝片”)移动。  ②图2中铝片为　　　　极， 其电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③依据该实验得出的下列结论中，正确的有　　　　 (填字母)。  A.利用原电池反应判断金属活动性强弱时应注意选择合适的介质 B.镁的金属性不一定比铝的金属性强 C.初中所学的金属活动性顺序已过时，没有实用价值 D.电极不变，电解质溶液不同，电极反应也可能不同 (2)一定量的Zn与足量的稀硫酸反应制氢气，反应过程中生成气体的体积随时间的变化如图3中的曲线①。某同学欲通过改变某一条件将曲线①变成曲线②。下列措施能实现其目的的是　　　　(填字母)。  A.滴加少量的CuSO4溶液 B.滴加少量的浓硫酸 C.加入少量的ZnSO4固体 D.加入少量的CH3COONa固体 【答案】(1)①铝片　②负　Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]-　③AD　(2)B 第 1 页 共 17 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$