06 专题1 第二单元 基础课时5 化学电源-【名师导航】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步讲义（苏教版）

基础课时5　化学电源 学习 任务 1．通过对常见化学电源的分析，建立对原电池放电过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识，培养“证据推理与模型认知”的化学核心素养。 2．通过增强科技意识，不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求，积极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染，培养“科学态度与社会责任”的化学核心素养。 一、化学电源概述　一次电池 1．化学电源的分类及特点 (1)化学电源的分类。 ①一次电池：也叫作干电池，常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰电池等。 ②二次电池：又称为充电电池或蓄电池，铅蓄电池是最常见的二次电池。目前已开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。 ③燃料电池：氢氧燃料电池。 (2)各类电池的特点。 ①一次电池：电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用，放电后不可再充电。 ②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，可多次重复使用。 ③燃料电池：燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是在工作时不断从外部输入，同时将电极反应产物不断排出电池，因此燃料电池能连续不断地提供电能。 【特别提醒】　判断电池优劣的主要标准 ①比能量：电池单位质量或单位体积所输出电能的多少，单位是(W·h)·kg-1或(W·h)·L-1。 ②比功率：单位质量或单位体积所输出功率的大小，单位是W·kg-1或W·L-1。 ③电池可储存时间的长短。 2．一次电池 (1)锌锰干电池。 普通锌锰干电池制作简单、价格便宜，但存在放电时间短、放电后电压下降较快等缺点。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它的比能量[电池单位质量或单位体积所输出电能的多少，单位是(W·h)/kg或(W·h)/L]大，能提供较大电流并连续放电。 普通锌锰干电池和碱性锌锰电池的比较 普通锌锰干电池 碱性锌锰电池 示意 图 构造 负极反应物：锌筒 正极反应物：二氧化锰 电解质溶液：氯化铵和氯化锌 负极反应物：锌粉 正极反应物：二氧化锰 电解质溶液：氢氧化钾 工作 原理 负极：Zn－2e－＋ 2===＋2H＋ 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnOOH 总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 (2)银锌纽扣电池。 ①组成。 ②电极反应式和电池总反应式。 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 电池反应：Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。 二、二次电池 1．铅蓄电池 (1)构造与组成。 (2)工作原理。 放电过程 充电过程 负极：===PbSO4(氧化反应) 阴极：(还原反应) 正极：＋2e－===PbSO4＋2H2O(还原反应) 阳极：(氧化反应) 总反应：===2PbSO4＋2H2O 总反应： 铅蓄电池的充、放电过程：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O (3)铅蓄电池的优缺点。 ①优点：性能优良、价格低廉、安全可靠、可多次充放电，在生产和生活中使用广泛。 ②缺点：比能量低，废弃后会污染环境等。 2．锂离子电池 (1)构造与组成。 锂离子电池由正极、负极和电解质溶液三部分组成，正极材料多采用磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2)等，一般是具有可供锂离子嵌入或脱嵌(即可逆嵌脱)结构的化合物。负极材料大多数是碳素材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。 (2)工作原理(以钴酸锂­石墨锂电池为例)。 电极 电极反应式 负极 LixC6－xe－===6C＋xLi＋ 正极 Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 电池反应 LixC6＋Li(1－x)CoO2===LiCoO2＋6C (3)反应过程。 在放电过程中，锂离子从负极脱出，嵌入到正极。在充电过程中，锂离子从正极材料晶格间脱离出来，嵌入到负极材料里。在充放电过程中，锂离子在正、负极间不断地进行可逆嵌脱。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)二次电池的放电过程，负极质量一定减小。 (×) (2)充电电池的充放电过程是可逆反应。 (×) (3)锂电池由于Li的性质活泼所以不能用水溶液作电解质溶液。 (√) (4)铅蓄电池充电时，正极接直流电源正极，发生还原反应。 (×) (5)锂离子电池放电时，Li＋移向正极区。 (√) 三、燃料电池 1．燃料电池 利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电池。燃料电池种类很多，如氢氧燃料电池是以氢气为燃料，氧气为氧化剂的燃料电池。 2．氢氧燃料电池 (1)氢氧燃料电池原理示意图。 (2)氢氧燃料电池工作原理。 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O (3)电池特点。 ①能量转换效率高、废弃物排放少、运行噪音小等。 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，连续不断地提供电能。 【特别提醒】　(1)燃料电池的两个电极与其他电池不同，电极材料本身不参与电极反应。 (2)酸性介质中的燃料电池(氧化剂为 O2)的正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；碱性介质中的燃料电池(氧化剂为 O2)的正极反应式为 O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)燃料电池所有能量均转化为电能。 (×) (2)燃料电池中通入燃料的一极为正极。 (×) (3)氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 (√) (4)燃料电池电极材料本身不参与化学反应。 (√) 燃料电池电极反应式的书写 燃料电池是化学对人类的一项重大贡献，用两根铂丝作电极插入NaOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成原电池——甲烷燃料电池。如图是甲烷燃料电池原理示意图。 [问题1]　燃料电池供电时燃料会燃烧吗？燃料电池的优点有哪些？ 提示：不会。燃料电池是燃料与氧化剂分别在两个电极上反应，将化学能直接转化为电能，不会发生燃烧转化为热能。优点：燃料电池能量转换效率高、废弃物排放少、运行噪音小等。 [问题2]　甲烷燃料电池的正、负极如何判断？ 提示：通O2一端得电子为正极，通CH4一端失电子为负极。 [问题3]　写出用NaOH作电解质溶液时两极的电极反应式。 提示：因为CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3，故总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O，其中正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，负极反应式为＋7H2O。 [问题4]　用稀硫酸作电解质溶液时，甲烷燃料电池的正、负极反应式和(3)相同吗？应如何书写？ 提示：不相同，总反应式是甲烷燃烧的化学方程式CH4＋2O2===CO2＋2H2O，其中正极反应式为2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，负极反应式为CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。 1．书写燃料电池电极反应式的三步骤 2．常见的四种典型燃料电池 名称 电解质 电极反应式和总反应式 氢氧 燃料 电池 KOH 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O 总反应：2H2＋O2===2H2O H2SO4 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋ 总反应：2H2＋O2===2H2O 甲烷 燃料 电池 KOH 正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 负极：＋7H2O 总反应：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O 甲醇 燃料 电池 KOH 正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ 负极：＋12H2O 总反应：2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O 肼燃 料电池 KOH 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O 总反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O 1．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图。有关该电池的说法正确的是(　　) A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子 B．电极A上的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O C．电池工作时向电极B移动 D．电极B上发生的电极反应为 D　[A项，由碳元素化合价变化可知，每消耗1 mol CH4转移6 mol电子，错误；B项，电极A为负极，电极反应式为－4e－===H2O＋3CO2，错误；C项，电池工作时向电极A移动，错误；D项，电极B是正极，电极反应式为，正确。] 2．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3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ C．负极反应式为2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋ D．该电池提供1 mol e－，消耗0.25 mol氧气 B　[负极反应式为2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋，正极反应式为3O2＋12e－＋12H＋===6H2O；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电子时，消耗O2的物质的量为1× mol＝0.25 mol。] 充电电池(蓄电池) 铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好、造价较低，因而应用广泛。 [问题1]　二次电池充、放电时互为可逆过程，是可逆反应吗？ 提示：二次电池的充电反应和放电反应是两个相反的过程，但反应条件不同，不是可逆反应。 [问题2]　铅蓄电池工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 放电时的负极材料是什么？写出负极反应式。放电时的正极材料是什么？写出正极反应式。 提示：放电时的负极材料是Pb，负极反应式为－2e－===PbSO4，正极材料是PbO2，正极反应式为＋2e－===PbSO4＋2H2O。 [问题3]　在铅蓄电池的充、放电过程中，溶液的pH分别如何变化？ 提示：根据电池的总反应式：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O可做出判断。放电时，消耗硫酸，pH增大；充电时生成硫酸，pH减小。 充电电池充、放电的原理 (1)充电电池。 充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电池。需要注意的是充电和放电的反应不互为可逆反应。 (2)充、放电时各电极上发生的反应。 (3)充电电池电极反应式的书写。 充电时阴极(或阳极)的电极反应式与该电池放电时负极(或正极)的电极反应刚好相反。例如，铅蓄电池充电、放电的过程如下图所示。 书写铅蓄电池电极反应式时一定要考虑电解质溶液，放电时两极生成的Pb2+和电解质溶液中的不能共存，Pb2+与结合生成PbSO4沉淀，因此将负极反应式写成Pb－2e－===Pb2+是错误的，应写成－2e－===PbSO4。 1．高铁电池是一种新型充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。请回答下列问题： (1)高铁电池的负极材料是________，放电时负极的电极反应式为___________________________________________________________________。 (2)放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 放电时，________(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。 [解析]　放电时，电池的负极上发生氧化反应，负极的电极反应式为，正极上发生还原反应，正极的电极反应式为＋10OH－，则正极附近生成了OH－，溶液的碱性增强。 [答案]　(1)Zn　3Zn＋6OH－－6e－===3Zn(OH)2 (2)还原　＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－　正 2．镍­镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达10～15年。其总反应式为Cd＋2NiOOH＋2H2O＋Cd(OH)2。 (1)放电时，负极发生________反应，电极反应式为 ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (2)电池工作时，负极区pH________，正极区pH________。 (3)该电池工作时，电解质溶液中的OH－向________移动。 [答案]　(1)氧化　　(2)减小　增大　(3)负极 1．如图是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(　　) 干电池示意图　　　　铅蓄电池示意图 氢氧燃料电池示意图 A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 C　[C项，铅蓄电池工作过程中，负极反应式为－2e－===PbSO4，硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小，错误。] 2．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。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应式为＋2MnOOH。下列说法中错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．理论上外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量减少6.5 g C　[由电池总反应式可知，锌为负极，电子从负极流出经外电路流向正极。] 3．“除氢气外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料”。已知肼燃烧时发生反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O。以Pt为电极，以硫酸为电解质溶液组成肼燃料电池，下列关于肼燃料电池的说法中不正确是(　　) A．肼是燃料电池的负极反应物，O2是正极反应物 B．肼燃料电池的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．肼燃料电池的负极反应式为N2H4－4e—===N2＋4H＋ D．电池工作过程中H＋向正极移动，但H＋的物质的量不变 B　[肼燃烧时发生反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O，该反应中肼是还原剂，氧气是氧化剂。A．根据原电池原理，肼在负极上发生氧化反应，氧气在正极上发生还原反应，正确；B．电解质溶液是酸性的，所以正极的电极反应式应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，错误；C．电池负极的电极反应式为N2H4－4e—===N2＋4H＋，正确；D．电池工作过程中H＋向正极移动，根据总反应可知，H＋的物质的量不变，正确。] 4．某研究所在甲醚(CH3OCH3)燃料电池技术方面获得新突破。甲醚燃料电池的工作原理如图所示： (1)甲醚由________(填“b”或“c”)通入。 (2)该电池负极的电极反应式为________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)工作一段时间后，当9.2 g的甲醚完全反应时，有________mol电子转移。 [解析]　(1)燃料电池中，通入燃料的电极是负极，负极上甲醚失电子在酸性条件下产生CO2，原电池中阳离子H＋定向移动至正极，则甲醚由b通入。(2)该电池负极甲醚失电子产生二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋。(3)根据电极反应式：CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋，工作一段时间后，当9.2 g(即0.2 mol)甲醚完全反应时，有2.4 mol电子转移。 [答案]　(1)b (2)CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋ (3)2.4 基础课时固基练(5)　化学电源 (选择题每小题3分，本试卷共50分) 1．下列说法中正确的是(　　) A．碱性锌锰电池是二次电池 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．燃料电池的活性物质储存在电池内 C　[碱性锌锰电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池；燃料电池的活性物质没有储存在电池内而是从外界不断输入电池，A、B、D错误，C正确。] 2．燃料电池能量利用率可高达80%，下列说法不正确的是(　　) A．燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质 B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，属于环境友好电池 C．H2SO4作电解质，氢氧燃料电池的负极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O D．乙醇燃料电池电解质为KOH，负极反应式为＋11H2O C　[A．燃料电池中负极上失电子发生氧化反应，负极上反应材料是燃料，则负极反应物可以是氢气、甲烷、乙醇等物质，故A正确；B．航天飞行器中氢氧燃料电池的产物是水，无污染，属于环境友好电池，经过处理之后可供宇航员使用，故B正确；C．酸性条件下，氢氧燃料电池的负极是氢气失电子生成氢离子，则负极反应式为H2－2e－===2H＋，故C错误；D．在碱性环境下，乙醇燃料电池负极反应式为＋11H2O，故D正确。] 3．宇宙飞船的能量部分来自太阳能电池，另外内部还配有高效的MCPC型燃料电池。该电池可同时供应电和水蒸气，所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，则下列推断中正确的是(　　) A．电池工作时向正极移动 B．电池放电时，电子由负极流向正极，再通过电解质溶液流回负极 C．通O2的电极为正极，发生氧化反应 D．负极反应式为－2e－===CO2＋H2O D　[A．电池放电时，电解质中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以向负极移动，故A错误；B．原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，电子不能通过电解质溶液，故B错误；C．正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，发生还原反应，电极反应式为，故C错误；D．燃料电池中，通入燃料的电极是负极，负极反应式为－2e－===CO2＋H2O，故D正确。] 4．铅蓄电池放电时发生的化学反应：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，其电极材料分别是PbO2和Pb，电解质为H2SO4溶液，下列说法不正确的是(　　) A．电池工作过程中，H2SO4溶液浓度降低 B．电池工作过程中，电解质溶液中H＋向正极移动 C．每当有2 mol电子通过电路时，负极材料增重96 g D．正极发生反应为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2+＋2H2O D　[A．铅蓄电池工作时，硫酸参加反应生成硫酸铅同时生成水，导致硫酸浓度降低，故A正确；B．原电池放电时阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，即电解质溶液中H＋向正极移动，故B正确；C．铅蓄电池中，负极上金属Pb失电子，发生氧化反应，每当有2 mol电子通过电路时，负极材料增重96 g，故C正确；D．铅蓄电池正极上PbO2得电子发生还原反应＋2e－===PbSO4＋2H2O，故D错误。] 5．近来，科学家研制了一种新型的乙醇电池(DEFC)，它用磺酸类质子作溶剂，在200 ℃左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更加安全。电池总反应式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O。下列说法错误的是(　　) A．C2H5OH在电池的负极上参加反应 B．1 mol乙醇被氧化时转移5 mol电子 C．在外电路中电子由负极沿导线流向正极 D．电池正极得电子的物质是O2 B　[A．燃料电池中，负极上燃料乙醇失电子发生氧化反应，所以乙醇在电池的负极上参加反应，故A正确；B．反应中C元素化合价由－2价变为＋4价，则1 mol乙醇被氧化转移电子的物质的量＝1 mol×2×[4－(－2)]＝12 mol，故B错误；C．放电时，负极上失电子、正极上得电子，所以电子从负极沿导线流向正极，故C正确；D．燃料电池中正极上氧化剂氧气得电子发生还原反应，故D正确。] 6．(13分)飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。 (1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将____ 能转化为________能，除供给飞船使用外，剩余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为 Cd＋2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。 放电时，正极的电极反应式为__________________________________________ ___________________________________________________________________； 当飞船运行到阴影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”)。(9分) (2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn＋Ag2O＋H2O2Ag＋Zn(OH)2，其负极的电极反应式为_____________________________________ ___________________________________________________________________。(4分) [解析]　正极是得电子发生还原反应的一极，NiO(OH)为正极；放电时负极的电极反应式为＋2OH－===Cd(OH)2，溶液的pH减小。 [答案]　(1)太阳　电　＋OH－　减小　(2)Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 7．“锂—呼吸CO2电化学装置”放电时的原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．金属Li电极发生还原反应 B．多孔碳电极的电极反应式为 C．每生成0.1 mol Li2C2O4，电路中有0.1 mol e－发生转移 D．电池“吸入”CO2时将电能转化为化学能 B　[观察“锂—呼吸CO2电化学装置”可知，负极：Li→Li＋，失电子，发生氧化反应；正极：，得电子，发生还原反应；总反应：＋2Li＋。A．根据分析可知，金属Li电极发生氧化反应，A选项错误；B．根据分析可知，多孔碳电极：，所以电极反应式为，B选项正确；，C化合价降低1，所以，每生成0.1 mol Li2C2O4，电路中发生转移的电子的物质的量为0.1 mol ×1×2＝0.2 mol，C选项错误；D．该电池为原电池，将化学能转化为电能，D选项错误。] 8．某氨气燃料电池，如图所示，下列说法错误的是(　　) A．正极的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O B．电子流向：电极1→负载→电极2 C．Na＋由左向右移动 D．NH3在电极1上发生氧化反应 A　[A．通入氧气的一极为正极，电解质溶液为碱性，所以氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故A错误；B．原电池中电子由负极经导线流向正极，根据分析可知电极1为负极，电极2为正极，所以电子的流向为电极1→负载→电极2，故B正确；C．原电池中阳离子流向正极，所以钠离子自左向右移动，故C正确；D．据题图可知NH3在电极1上转化为N2和H2O，失电子发生氧化反应，故D正确。] 9．科研团队利用如图电池装置模拟光合作用，乙电极制得物质的量之比为1∶2的CO、H2两种气体。下列说法错误的是(　　) A．电子由甲电极沿外电路移向乙电极 B．该装置实现了光能转化为电能、化学能 C．催化剂表面发生的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ D．每生成1 mol CO，质子交换膜通过2 mol H＋ D　[根据题图可知，该装置实现了光能转化为电能、化学能，在甲电极上H2O失去电子被氧化产生O2，所以甲电极为负极，乙电极上CO2得到电子被还原产生CO等，故乙电极为正极，电子由负极(甲电极)沿外电路移向正极(乙电极)，A、B正确；根据题图可知催化剂表面，H2O失去电子被氧化产生O2，同时反应产生H＋，故甲电极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C正确；乙电极制得物质的量之比为1∶2的CO、H2两种气体。每生成1 mol CO，就会同时反应产生2 mol H2，反应过程中电子转移6 mol，因此质子交换膜通过6 mol H＋，D错误。] 10．(13分)回答下列问题： (1)O2辅助的电池工作原理如图所示，该电池容量大，能有效利用CO2，电池反应产物是重要的化工原料，电池负极的电极反应式为___________________________________________________________________， 电池正极的电极反应式为______________________________________________， 反应过程中O2的作用是_______________________________________________， 该电池的总反应为______________________________________________。(8分) (2)减排是各个国家都在为之努力的事，CO2和SO2的处理是许多科学家都在着力研究的重点。有学者想以如图所示装置利用原电池原理将CO2、SO2转化为重要的化工原料。 ①若A为CO2，B为H2，C为CH3OH，电池总反应为CO2＋3H2===CH3OH＋H2O，则正极的电极反应式为_______________________________________。 ②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为___________________________________________________________________， 电池的总反应为_________________________________________________。(5分) [解析]　(1)由题图可知，铝电极为原电池的负极，铝失去电子发生氧化反应生成铝离子，电极反应式为Al－3e－===Al3+，多孔碳电极为正极，在氧气的催化作用下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成草酸根离子，电极反应式为，电池的总反应为2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。(2)①由电池总反应可知，左侧电极为原电池的正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲醇，电极反应式为CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O。②由硫元素的化合价变化可知，水分子作用下二氧化硫在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为＋4H＋，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，则电池总反应为2SO2＋2H2O＋O2===2H2SO4。 [答案]　(1)Al－3e－===Al3+　　作催化剂　2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3 (2)①CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O　 ②＋4H＋　 2SO2＋2H2O＋O2===2H2SO4 19/19 学科网（北京）股份有限公司 $$