第一节 原电池（举一反三专项训练，江苏专用）【上好课】化学人教版选择性必修1

第一节 原电池 题型01 原电池定义及能量转化 题型02 原电池的构成条件 题型03 原电池工作原理 题型04 电极反应式书写 题型05 原电池中的守恒关系 题型06 原电池的应用 题型07 化学电源—一次电池与二次电池 题型08 化学电源—燃料电池与新型电池 题型01 原电池定义及能量转化 原电池定义及能量转化 原电池是将化学能直接转化为电能的装置，其反应本质是自发进行的氧化还原反应。 【典例1】（24-25高二下·江苏徐州·期末）嫦娥六号实现世界首次月球背面采样返回，下列探月过程中涉及化学能转化为电能的是 A．燃烧推进剂液氢和液氧，使火箭升空 B．展开太阳能电池翼持续供电 C．启动锂离子蓄电池组供电 D．电解水装置实现航天器中氧气再生 【变式1-1】（22-23高二上·江苏扬州·月考）下列设备工作时，将化学能转化为热能的是 A．锂离子电池 B．煤气灶 C．太阳能光伏 D．电暖风扇 A．A B．B C．C D．D 【变式1-2】（24-25高二上·江苏宿迁·开学考试）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 【变式1-3】（23-24高一下·江苏泰州·期末）下列措施不利于实现碳达峰、碳中和的是 A．光伏发电、风力发电代替燃煤发电 B．氢氧燃料电池汽车代替燃油汽车 C．利用和合成淀粉 D．开采可燃冰代替煤作燃料 题型02 原电池的构成条件 原电池的构成条件： (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极，较活泼的做负极。 (3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中。 【典例2】（23-24高二上·江苏淮州·水平模拟）下列图示的装置不能形成原电池的是 A．B．C． D． 【变式2-1】（22-23高二上·江苏宿迁·开学考试）原电池构成是有条件的，关于如图所示装置的叙述，错误的是 A．Cu是负极，其质量逐渐减小 B．H+向铁电极移动 C．Cu片上有红棕色气体产生 D．Fe电极上发生还原反应 【变式2-2】（22-23高二上·江苏盐城·开学考试）下列装置能构成原电池的是 A． B．  C．   D． 【变式2-3】（2022高二上·江苏·学业考试）下列装置可以构成原电池的是 A．B．C．D． 题型03 原电池工作原理 原电池工作原理（以锌铜原电池为例） (1)反应原理 ①电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极。 ②离子移动方向：阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 ③电流方向：正极→导线→负极→电解质溶液→正极。 ④两极电极反应式 负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。 正极(铜极)：2H＋＋2e－===H2(还原反应)。 总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 (2)单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量 变化 化学能转化为电能和热能 化学能只转化为电能 反应 区域 两极反应在相同区域 两极反应在不同区域 (3)双液原电池中盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl（KNO3）溶液，K＋移向正极，Cl－（NO3－）移向负极 ③盐桥的作用：a.导电：连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。c.隔离：使相互反应的物质不接触。 【典例3】（25-26高二上·江苏苏州·月考）根据反应（未配平）设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为，溶液的体积均为，盐桥中装有饱和溶液。下列说法不正确的是 A．石墨b是原电池的负极，发生氧化反应 B．甲烧杯中的电极反应式： C．电池工作时，盐桥中的阴阳离子分别向乙和甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡 D．忽略溶液体积变化，浓度变为，则反应中转移的电子为 【变式3-1】（25-26高二上·江苏淮安·月考）微生物电池除去废水中CH3COO-的装置如图所示。下列说法正确的是 A．高温可以提高CH3 COO-的去除速率 B．不锈钢表面发生了氧化反应 C．石墨电极表面每转移8mol电子，则生成44.8LCO2 D．电池工作时，每消耗0.1mol CH3COO-，有0.8mol H+从质子交换膜左侧向右侧迁移 【变式3-2】（25-26高二上·江苏扬州·月考）一种电化学气敏传感器可以检测生产中氨气的含量，其工作原理如图。说法正确的是 A．溶液中向电极a移动 B．电极a的电极反应式为 C．在传感器工作一定时间后中电极b周围溶液pH减小 D．当电极b消耗标准状况下16.8 L 时，理论上电极a检测到17 g 【变式3-3】（24-25高二下·江苏无锡·期中）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电极为电池负极 B．电池工作时，海水中的向b电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水碱性增强 D．每消耗1mol Al，理论需要消耗为33.6L 题型04 电极反应式书写 书写步骤： (1)明确两极的反应物； (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 【典例4】（25-26高二上·江苏扬州·月考）实验发现，298K时，在氯化铁酸性溶液中加入少量锌粒后，立即被还原成。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如右图所示原电池装置。下列有关说法正确的是 A．左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去 B．该原电池的正极反应是 C．该电池铂电极上立即有气泡出现 D．该电池总反应为 【变式4-1】（25-26高二上·江苏苏州·月考）利用原电池原理吸收制备硫酸的装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．电极b为负极 B．电子从电极a流出，经电解质溶液流向电极b C．电极a上的电极反应式为 D．质子交换膜每通过4mol，参加反应的体积为22.4L 【变式4-2】（24-25高二下·江苏淮安·期中）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．加入的HNO3起催化作用 B．电池工作时正极区溶液的pH升高 C．4.6g CH3CH2OH被完全氧化时有0.6molO2被还原 D．负极反应：CH3CH2OH＋3H2O-12e-=2CO2↑＋12H＋ 【变式4-3】（24-25高二上·江苏盐城·期末）为达成2060年碳中和的远景目标，一种能够捕捉CO2的电化学装置如下图所示，下列说法错误的是 A．Al电极为电池的负极 B．石墨电极反应为2CO2+2e-= C．每生成1mol草酸铝，外电路中转移3mol电子 D．在捕捉CO2过程中，不断向Al电极移动 题型05 原电池中的守恒关系 原电池发生的是自发的氧化还原反应 1、质量守恒：反应前后元素种类和原子个数相同； 2、得失电子守恒：化合价升高总数 = 化合价降低总数； 3、电荷守恒：电极反应式和总反应的离子方程式中均满足电荷守恒。 【典例5】（25-26高二上·江苏扬州·月考）天然气报警器可及时检测到空气中甲烷浓度的变化，当甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警，其工作原理如图所示，其中O2-可以在固体电解质ZrO2-Na2O中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是 A．图中的多孔电极b上发生氧化反应 B．O2-在电解质中向a电极移动，电子迁移方向由b电极经导线流向a电极 C．当电路中有0.004 mol电子转移时，则电极a有11.2 mL(标准状况)甲烷参与反应 D．多孔电极a上发生反应的电极反应式为CH4-8e-＋10OH-=＋7H2O 【变式5-1】（25-26高二上·江苏苏州·月考）可充电电池在固定及储能领域都存在着巨大的潜力，其结构如图所示，主要由金属锂负极、隔膜、含有醚溶剂的非质子液态电解质和空气正极构成。电池的总反应为。下列有关说法正确的是 A．该电池也可用碳酸盐溶液作为电解质 B．充电时，阳极的电极反应为： C．氧化产物碳在正极上沉积，不利于电池放电 D．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗 【变式5-2】（25-26高二上·江苏苏州·月考）一种用于净化污水(含)和海水淡化的微生物电池如图所示。下列说法正确的是 A．每生成，海水中减少58.5 g B．处理后的含的废水pH降低 C．左室发生反应的电极反应为 D．离子交换膜a和b分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 【变式5-3】（25-26高二上·江苏连云港·月考）负载有Pt和Ag的活性炭，在酸性条件下可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列有关说法正确的是 A．该装置工作时，溶液中向Ag电极移动 B．Ag电极上发生的反应为 C．若将废酸换成中性溶液，Pt电极反应不变 D．当电路中转移0.2mol电子时，去除的质量为3.55g 题型06 原电池的应用 1.形成原电池后，可加快氧化还原的化学反应速率； 2.设计原电池：将氧化还原反应拆分为两个半反应，分别作原电池的负极反应和正极反应； 确定电极材料：若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作 负 极；若为气体或溶液中的还原性离子，可用惰性电极作负极。 一般情况下，发生还原反应的电极材料的活泼性弱于负极材料； 3.判断金属活动性顺序：一般情况下， 较活泼的金属材料作负极； 4.用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 【典例6】（24-25高二上·江苏·期中）CCTV报道，解放军总后勤部提出要让每个野外作业的战士都吃上热饭菜，其中一种方法是利用原电池原理，将食盐颗粒、炭屑、铁屑装入食品包装的夹层中密封起来，使用时撕开一口子，加入适量水振荡，就会产生热量加热食品。以下叙述正确的是 A．铁作负极，发生氧化反应 B．碳作负极，发生还原反应 C．铁作正极，发生还原反应 D．碳作正极，发生氧化反应 【变式6-1】（24-25高二上·江苏苏州·月考）下列有关化学反应速率的说法中正确的 A．用铁片与硫酸反应制取氢气时，用质量分数为的浓硫酸可增大产生氢气的速率 B．用锌片与硫酸反应制取氢气时，加入数滴硫酸铜溶液，可以加快制取氢气的反应速率 C．等质量的锌粉和锌片与相同体积相同物质的量浓度的盐酸反应，反应速率相等 D．为减缓海水中钢铁水闸腐蚀：水闸与外加直流电源的正极相连 【变式6-2】（23-24高二上·江苏连云港·月考）有A、B、D、E四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反应式为：E2++2e-=E，B-2e-=B2+则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为 A．A﹥B﹥E﹥D B．A﹥B﹥D﹥E C．D﹥E﹥A﹥B D．D﹥A﹥B﹥E 【变式6-3】（24-25高二下·江苏盐城·期末）一种可植入人体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化血糖反应，从而控制血糖浓度。下列有关说法正确的是 A．电池工作时，化学能全部转化为电能 B．在反应过程中血液中葡萄糖被氧化为葡萄糖酸 C．a电极反应式为 D．电池工作时，电子由a电极沿导线流向b电极 题型07 化学电源-一次电池与二次电池 一、一次电池 一次电池是放电后不可充电的电池，电解质溶液制成不流动胶状也叫干电池。 （1）碱性锌锰干电池 总反应式为：Zn+2MnO2+2H2O = 2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极反应式：Zn - 2e- + 2OH- ==Zn(OH)2 正极反应式：2MnO2 + 2e- + 2H2O==2MnO(OH) + 2OH- （2）锌银电池—纽扣电池 总反应式为：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2 正极反应式：Ag2O＋2e－＋H2O＝2Ag ＋2OH－ 二、二次电池 （1）铅蓄电池： 总反应式： 负极反应式：Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 正极反应式：PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O 【典例7】（25-26高二上·江苏连云港·月考）有关下列四个常用电化学装置的叙述中，不正确的是 图Ⅰ普通锌锰电池 图Ⅱ碱性锌锰电池 图Ⅲ铅酸蓄电池 图Ⅳ银锌纽扣电池 A．图Ⅰ和图Ⅱ所示电池的负极反应不相同 B．图Ⅱ所示电池相比图Ⅰ所示电池，有效期短且易漏液 C．图Ⅲ属于二次电池，可以根据电解质溶液的密度判断充放电程度 D．图Ⅳ所示电池中，正极的电极反应式为 【变式7-1】（24-25高二上·江苏南京·期末）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．负极的电极反应式： B．电池工作时，通过隔膜向负极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成1molMnOOH，转移电子数为 【变式7-2】（25-26高二上·江苏苏州·月考）铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的pH增大 C．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向板 D．充电时铅酸蓄电池的正极与外接电源的负极相连 【变式7-3】（23-24高二上·江苏苏州·月考）某充电宝锂离子电池的总反应为xLi＋Li1-xMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是    A．锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移 B．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e-=Ni(OH)2＋OH- C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电 D．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4-xe-=Li1-xMn2O4＋xLi＋ 题型08 化学电源-燃料电池与新型电池 一、燃料电池 燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 （1）酸性氢氧燃料电池 负极反应式：2H2 – 4e- = 4H+ 正极反应式：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 总反应式：2H2 + O2 = 2H2O （2）碱性氢氧燃料电池 负极反应式：2H2 – 4e- + 4OH- = 2H2O 正极反应式：O2 + 4e- +2H2O= 4OH- 总反应式：2H2 + O2 = 2H2O 二、新型电池 例：熔融盐电池 比如用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极反应物，空气与CO2的混合气为正极反应物，制得在650 ℃下工作的燃料电池。高温下能传导CO32-，在工作过程中，电解质熔融盐的组成、浓度不变。 正极：O2＋2CO2＋4e－ ═ 2CO32－； 负极：2CO＋2CO32-－4e－ ═ 4CO2； 总反应：2CO＋O2 ═ 2CO2 【典例8】（25-26高二上·江苏·月考）以N2与H2为反应物、溶有A的盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，其原理如下图所示。下列叙述正确的是 A．电流从通H2的电极流向通入N2的电极 B．A为NH4Cl C．反应过程中右边区域溶液pH逐渐增大 D．通N2一极的电极反应为N2+8H+-6e-=2NH 【变式8-1】（25-26高二上·江苏苏州·月考）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 A．催化重整制和时，使用催化剂可以提高反应的焓变 B．电极A上参与的电极反应为： C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 【变式8-2】（2024高二上·江苏扬州·学业考试）液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种甲醇为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，溶液作为电解质溶液。关于该电池的叙述正确的是 A．a极发生氧化反应 B．b极为该电池的负极 C．放电时，电子从b极流向负载，再由负载流向a D．b极的反应式： 【变式8-3】（24-25高二上·江苏镇江·期末）燃料电池的能量利用率高，肼燃料电池原理如图所示。下列有关说法不正确的是 A．电极为正极 B．将由电极区向电极区移动 C．用该电池电解饱和食盐水，当消耗时，可产生标准状况下的 D．电极的电极反应式为 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 原电池 题型01 原电池定义及能量转化 题型02 原电池的构成条件 题型03 原电池工作原理 题型04 电极反应式书写 题型05 原电池中的守恒关系 题型06 原电池的应用 题型07 化学电源—一次电池与二次电池 题型08 化学电源—燃料电池与新型电池 题型01 原电池定义及能量转化 原电池定义及能量转化 原电池是将化学能直接转化为电能的装置，其反应本质是自发进行的氧化还原反应。 【典例1】（24-25高二下·江苏徐州·期末）嫦娥六号实现世界首次月球背面采样返回，下列探月过程中涉及化学能转化为电能的是 A．燃烧推进剂液氢和液氧，使火箭升空 B．展开太阳能电池翼持续供电 C．启动锂离子蓄电池组供电 D．电解水装置实现航天器中氧气再生 【答案】C 【解析】A．燃烧推进剂使火箭升空涉及化学能转化为热能和光能，A错误；B．展开太阳翼获取持续电力涉及光能转化为电能，B错误；C．启动锂离子蓄电池为探测器供电涉及化学能转化为电能，C正确；D．电解水装置实现航天器中氧气再生涉及到的是电能转化为化学能，D错误；答案选C。 【变式1-1】（22-23高二上·江苏扬州·月考）下列设备工作时，将化学能转化为热能的是 A．锂离子电池 B．煤气灶 C．太阳能光伏 D．电暖风扇 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．锂离子电池主要将化学能转化为电能，故A错误；B．煤气灶通过燃料燃烧，主要将化学能转化为热能，故B正确；C．太阳能光伏将太阳能转化为电能，故C错误；D．电暖风扇将电能转化为热能和机械能，故D错误。故选B。 【变式1-2】（24-25高二上·江苏宿迁·开学考试）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 【答案】A 【解析】A．火力发电是利用了煤燃烧放出的热量，属于化学变化，是将化学能转化成电能，是利用化学反应产生电能，A符合题意；B．水力发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是利用化学反应获得电能，B不符合题意；C．风力发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是利用化学反应获得电能，C不符合题意；D．太阳能发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是利用化学反应获得电能，D不符合题意；故选A。 【变式1-3】（23-24高一下·江苏泰州·期末）下列措施不利于实现碳达峰、碳中和的是 A．光伏发电、风力发电代替燃煤发电 B．氢氧燃料电池汽车代替燃油汽车 C．利用和合成淀粉 D．开采可燃冰代替煤作燃料 【答案】D 【解析】A． 火力发电，增加二氧化碳的排放，不利于实现碳中和，光伏发电、风力发电代替燃煤发电，利于实现碳达峰、碳中和，故A不选；B． 氢氧燃料电池汽车代替燃油汽车，减少了二氧化碳的量，有利于实现碳中和，故B不选；C． 利用和合成淀粉，减少了二氧化碳的量，有利于实现碳中和，故C不选；D． 开采可燃冰代替煤作燃料，可燃冰燃烧增加了二氧化碳的排放，不利于实现碳中和，故D选；故选D。 题型02 原电池的构成条件 原电池的构成条件： (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极，较活泼的做负极。 (3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中。 【典例2】（23-24高二上·江苏淮州·水平模拟）下列图示的装置不能形成原电池的是 A．B．C． D． 【答案】D 【解析】A．该装置中有两个活动性不同的电极，且Zn电极能与稀硫酸发生氧化还原反应，所以能形成原电池，A不符合题意；B．该装置中Zn、C的活动性不同，且Zn能与稀硫酸发生氧化还原反应，所以能形成原电池，B不符合题意；C．该装置中两个活动性不同的电极虽然没有用导线连接，但两电极直接接触，相当于用导线连接，且Fe能与稀硫酸发生氧化还原反应，所以能形成原电池，C不符合题意；D．此装置中两个电极材料都为Fe，活动性相同，不能形成原电池，D符合题意；故选D。 【变式2-1】（22-23高二上·江苏宿迁·开学考试）原电池构成是有条件的，关于如图所示装置的叙述，错误的是 A．Cu是负极，其质量逐渐减小 B．H+向铁电极移动 C．Cu片上有红棕色气体产生 D．Fe电极上发生还原反应 【答案】C 【分析】由于铁在常温下遇到浓硝酸发生钝化，故铁和铜插入到浓硝酸中，反应为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，故铜做负极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，铁作正极，电极反应为：2+4H++2e-=2NO2↑+2H2O，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，Cu是负极，其质量逐渐减小，A正确；B．原电池中阳离子移向正极，结合分析可知铁作正极，故H+向铁电极移动，B正确；C．由分析可知，在Fe片上得到电子，生成红棕色NO2气体，C错误；D．由分析可知，Fe电极为正极，发生还原反应，D正确；故答案为：C。 【变式2-2】（22-23高二上·江苏盐城·开学考试）下列装置能构成原电池的是 A． B．  C．   D． 【答案】C 【解析】A．没有形成闭合电路，不能构成原电池，故不选A；B．两个电极相同，不能形成电势差，不能构成原电池，故不选B；C．铁与稀硫酸发生氧化还原反应，有两个活泼性不同的电极，硫酸做电解质溶液，形成闭合电路，构成原电池，铁为负极，故选C；D．乙醇的非电解质，不能形成闭合电路，不能构成原电池，故不选D；选C。 【变式2-3】（2022高二上·江苏·学业考试）下列装置可以构成原电池的是 A．B．C．D． 【答案】B 【分析】原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。 【解析】A．蔗糖溶液不导电，无法形成闭合回路，故A错误；B．该装置有活泼性不同的两个电极，能形成闭合回路，且有自发的氧化还原反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，故B正确；C．该装置两个电极相同，不能形成原电池，故C错误；D．该装置没有形成闭合回路，故D错误；故选B。 题型03 原电池工作原理 原电池工作原理（以锌铜原电池为例） (1)反应原理 ①电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极。 ②离子移动方向：阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 ③电流方向：正极→导线→负极→电解质溶液→正极。 ④两极电极反应式 负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。 正极(铜极)：2H＋＋2e－===H2(还原反应)。 总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 (2)单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量 变化 化学能转化为电能和热能 化学能只转化为电能 反应 区域 两极反应在相同区域 两极反应在不同区域 (3)双液原电池中盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl（KNO3）溶液，K＋移向正极，Cl－（NO3－）移向负极 ③盐桥的作用：a.导电：连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。c.隔离：使相互反应的物质不接触。 【典例3】（25-26高二上·江苏苏州·月考）根据反应（未配平）设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为，溶液的体积均为，盐桥中装有饱和溶液。下列说法不正确的是 A．石墨b是原电池的负极，发生氧化反应 B．甲烧杯中的电极反应式： C．电池工作时，盐桥中的阴阳离子分别向乙和甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡 D．忽略溶液体积变化，浓度变为，则反应中转移的电子为 【答案】D 【解析】A．乙烧杯中Fe2+发生氧化反应生成Fe3+，石墨b为负极，发生氧化反应，A正确；B．甲烧杯为正极区，在酸性条件下得电子被还原为Mn2+，电极反应式正确，B正确；C．电池工作时，盐桥中的阴离子向负极（乙）移动，阳离子向正极（甲）移动，C正确；D．乙烧杯溶液体积0.2 L，Fe2(SO4)3浓度从1 mol/L增至1.5 mol/L，生成0.1 mol Fe2(SO4)3，对应0.2 mol Fe2+被氧化，转移0.2 mol电子，D错误；故答案选D。 【变式3-1】（25-26高二上·江苏淮安·月考）微生物电池除去废水中CH3COO-的装置如图所示。下列说法正确的是 A．高温可以提高CH3 COO-的去除速率 B．不锈钢表面发生了氧化反应 C．石墨电极表面每转移8mol电子，则生成44.8LCO2 D．电池工作时，每消耗0.1mol CH3COO-，有0.8mol H+从质子交换膜左侧向右侧迁移 【答案】D 【解析】A．微生物电池依赖微生物活性，高温会导致微生物蛋白质变性失活，降低去除速率，故A错误；B．不锈钢电极为正极，得电子被还原为，发生还原反应，故B错误；C．石墨电极（负极）反应为CH3COO− - 8e− + 2H2O = 2CO2↑ + 7H+，转移8mol电子生成2 mol CO2，但选项未说明标准状况，44.8 L CO2无法确定物质的量，故C错误；D．1mol CH3COO−反应转移8mol电子，H+通过质子交换膜从负极（左侧）向正极（右侧）迁移，迁移量等于电子转移量。消耗0.1 mol CH3COO−转移0.8mol电子，故有0.8 mol H+迁移，故D正确；故选D。 【变式3-2】（25-26高二上·江苏扬州·月考）一种电化学气敏传感器可以检测生产中氨气的含量，其工作原理如图。说法正确的是 A．溶液中向电极a移动 B．电极a的电极反应式为 C．在传感器工作一定时间后中电极b周围溶液pH减小 D．当电极b消耗标准状况下16.8 L 时，理论上电极a检测到17 g 【答案】D 【解析】A．在原电池中，阳离子向正极移动，电极a为氨气被氧化的负极，电极b为氧气被还原的正极，K+应向正极b移动，A错误；B．电极a为负极，发生氧化反应，NH3失电子生成N2，N元素化合价从-3升高到0，2个NH3共失去6个电子，正确反应式为，B错误；C．电极b为正极，O2得电子发生还原反应，碱性条件下反应式为，生成OH-使周围溶液pH增大，C错误；D．电极b消耗O2的物质的量为，1 molO2得4 mol电子，0.75 molO2得3 mol电子，负极中2NH3~6e⁻（即1 molNH3失3 mol电子），电子守恒可知失3 mol电子对应1 molNH3，质量为，D正确；故答案选：D。 【变式3-3】（24-25高二下·江苏无锡·期中）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电极为电池负极 B．电池工作时，海水中的向b电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水碱性增强 D．每消耗1mol Al，理论需要消耗为33.6L 【答案】B 【分析】Al和海水构成的原电池中，铝为活泼金属，发生失电子的氧化反应生成Al3+，则a电极为负极，b电极为正极，负极反应式为Al-3e-=Al3+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析解答。 【解析】A．由分析可知，Al为负极，则b为正极，故A错误；B．原电池工作时，阳离子向正极移动，即海水中的Na+向b电极移动，故B正确；C．原电池工作时，a电极为负极，负极反应式为Al-3e-=Al3+，铝离子水解使a电极区域的海水呈酸性，故C错误；D．没有说明标准状况，故不能计算氧气的体积，故D错误；答案选B。 题型04 电极反应式书写 书写步骤： (1)明确两极的反应物； (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 【典例4】（25-26高二上·江苏扬州·月考）实验发现，298K时，在氯化铁酸性溶液中加入少量锌粒后，立即被还原成。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如右图所示原电池装置。下列有关说法正确的是 A．左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去 B．该原电池的正极反应是 C．该电池铂电极上立即有气泡出现 D．该电池总反应为 【答案】A 【分析】由题意可知：加入少量锌粒后，立即被还原成，故Pt电极做原电池正极，电极反应方程式为：，Zn做负极，电极反应方程式为：，据此回答问题。 【解析】A．在左烧杯中发生反应，因此会看到溶液的红色逐渐褪去，A正确；B．由分析知，该原电池的正极反应是，为负极电极反应式，B错误；C．氧化性>，该电池铂电极上先获得电子变为，因此不会立即产生气泡，C错误；D．由分析知，负极Zn失去电子变为Zn2+，正极获得电子变为，故该电池总反应为： ，D错误；故答案选A。 【变式4-1】（25-26高二上·江苏苏州·月考）利用原电池原理吸收制备硫酸的装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．电极b为负极 B．电子从电极a流出，经电解质溶液流向电极b C．电极a上的电极反应式为 D．质子交换膜每通过4mol，参加反应的体积为22.4L 【答案】C 【分析】由图可知，电极a上SO2失去电子被氧化为硫酸根，为原电池的负极，电极反应式为，电极b上得到电子被还原为水，为原电池的正极，电极反应式为，据此回答 【解析】A．由分析知，电极a为负极，电极b为正极，A错误；B．电子只能通过导线传递，不能通过电解质溶液，电解质溶液中通过离子定向移动导电，B错误；C．由分析知，电极a为负极，电极反应式为，C正确；D．未指明标准状况，无法计算22.4 L O2的物质的量，D错误；故答案为C。 【变式4-2】（24-25高二下·江苏淮安·期中）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．加入的HNO3起催化作用 B．电池工作时正极区溶液的pH升高 C．4.6g CH3CH2OH被完全氧化时有0.6molO2被还原 D．负极反应：CH3CH2OH＋3H2O-12e-=2CO2↑＋12H＋ 【答案】C 【分析】该电池为乙醇的酸性燃料电池，通入乙醇的一极为负极，发生电极反应式为：CH3CH2OH+3H2O-12e－＝2CO2↑+12H+，通氧气的一极为正极，由工作原理图可知，正极发生反应HNO3+3e－+3H+＝NO↑+2H2O，后续反应4NO+3O2+2H2O＝4HNO3，可知HNO3在正极起催化作用，据此分析解答； 【解析】A．结合分析可知，硝酸为正极催化剂，A正确；B．正极发生反应HNO3+3e－+3H+＝NO↑+2H2O，工作时pH升高，B正确；C．由分析可知，通入乙醇的一极为负极，发生电极反应式为：CH3CH2OH+3H2O-12e－＝2CO2↑+12H+，1molCH3CH2OH被完全氧化时转移12mol电子，4.6gCH3CH2OH即0.1molCH3CH2OH转移1.2mol电子，1mol氧气得到4mol电子，则有0.3molO2被还原，C错误；D．由分析可知，负极反应：CH3CH2OH＋3H2O-12e-=2CO2↑＋12H＋，D正确；故选C。 【变式4-3】（24-25高二上·江苏盐城·期末）为达成2060年碳中和的远景目标，一种能够捕捉CO2的电化学装置如下图所示，下列说法错误的是 A．Al电极为电池的负极 B．石墨电极反应为2CO2+2e-= C．每生成1mol草酸铝，外电路中转移3mol电子 D．在捕捉CO2过程中，不断向Al电极移动 【答案】C 【分析】根据装置示意图可知该装置为原电池，铝作负极，发生失电子的氧化反应，电极反应式为，多孔石墨作正极，正极发生得电子的还原反应，电极反应式为2CO2+2e-=，据此回答。 【解析】A．由分析知，铝作负极，发生失电子的氧化反应，A正确；B．由分析知，多孔石墨作正极，正极发生得电子的还原反应，电极反应式为2CO2+2e-=，B正确；C．每生成1mol的草酸铝，则有2molAl失电子，共转移6mol电子，C错误；D．在原电池装置中，阴离子向着负极移动，故在捕捉CO2过程中，不断向Al电极移动，D正确；故选C。 题型05 原电池中的守恒关系 原电池发生的是自发的氧化还原反应 1、质量守恒：反应前后元素种类和原子个数相同； 2、得失电子守恒：化合价升高总数 = 化合价降低总数； 3、电荷守恒：电极反应式和总反应的离子方程式中均满足电荷守恒。 【典例5】（25-26高二上·江苏扬州·月考）天然气报警器可及时检测到空气中甲烷浓度的变化，当甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警，其工作原理如图所示，其中O2-可以在固体电解质ZrO2-Na2O中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是 A．图中的多孔电极b上发生氧化反应 B．O2-在电解质中向a电极移动，电子迁移方向由b电极经导线流向a电极 C．当电路中有0.004 mol电子转移时，则电极a有11.2 mL(标准状况)甲烷参与反应 D．多孔电极a上发生反应的电极反应式为CH4-8e-＋10OH-=＋7H2O 【答案】C 【分析】该装置为甲烷燃料电池，通甲烷一极为负极，通空气一极为正极，据此分析解答。 【解析】A．多孔电极b通入空气（含氧气），为正极，发生还原反应，A错误；B．O2-为阴离子，在电解质中向负极（a电极）移动；电子从负极（a）经导线流向正极（b），B错误；C．甲烷在a电极（负极）反应，C元素从-4价升至+4价，1mol CH4转移8mol电子。转移0.004mol电子时，n(CH4)==0.0005mol，标准状况下体积为0.0005×22.4L/mol=0.0112L=11.2mL，C正确；D．电解质为固体ZrO2-Na2O，传导O2-，无OH-，电极a反应式应为，D错误；故选C。 【变式5-1】（25-26高二上·江苏苏州·月考）可充电电池在固定及储能领域都存在着巨大的潜力，其结构如图所示，主要由金属锂负极、隔膜、含有醚溶剂的非质子液态电解质和空气正极构成。电池的总反应为。下列有关说法正确的是 A．该电池也可用碳酸盐溶液作为电解质 B．充电时，阳极的电极反应为： C．氧化产物碳在正极上沉积，不利于电池放电 D．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗 【答案】B 【解析】A．该电池负极是金属锂，锂性质活泼，碳酸盐溶液为水溶液，锂会与水反应，碳酸盐溶液不能作为电解质，A错误；B．充电时阳极发生氧化反应，放电时正极反应为，充电时阳极反应为其逆过程，即充电时阳极的电极反应为，B正确；C．放电时总反应中被还原生成，是还原产物而非氧化产物，C错误；D．总反应中转移电子消耗 ，则转移电子消耗 ，标准状况下消耗CO2的体积为，D错误；故答案选B。 【变式5-2】（25-26高二上·江苏苏州·月考）一种用于净化污水(含)和海水淡化的微生物电池如图所示。下列说法正确的是 A．每生成，海水中减少58.5 g B．处理后的含的废水pH降低 C．左室发生反应的电极反应为 D．离子交换膜a和b分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 【答案】C 【分析】在装置的左室，C6H12O6转化为CO2，C元素的化合价由0价升高到+4价，失电子被氧化，则左室为负极室；在装置的右室，转化为N2，N元素的化合价由+5价降低到0价，得电子被还原，则右室为正极室。 【解析】A．正极反应为2+10e-+12H+=N2↑+6H2O，生成1mol N2时，转移10mol电子，为维持电中性，海水中10mol Na+通过b膜进入正极室、10mol Cl-通过a膜进入负极室，NaCl减少10mol×58.5g/mol=585g，A错误；B．右室（正极区）反应消耗H+（2+10e-+12H+=N2↑+6H2O），H+浓度降低，pH升高，B错误；C．左室为负极室，C6H12O6被氧化为CO2，C元素的化合价从0价升至+4价，电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+，C正确；D．根据A项解析，离子交换膜a为阴离子交换膜；离子交换膜b为阳离子交换膜，D错误；故选C。 【变式5-3】（25-26高二上·江苏连云港·月考）负载有Pt和Ag的活性炭，在酸性条件下可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列有关说法正确的是 A．该装置工作时，溶液中向Ag电极移动 B．Ag电极上发生的反应为 C．若将废酸换成中性溶液，Pt电极反应不变 D．当电路中转移0.2mol电子时，去除的质量为3.55g 【答案】B 【分析】负载有Pt和Ag的活性炭，在酸性电解质中构成原电池，Ag的活泼性大于Pt，Ag是负极，负极发生反应，Pt是正极，正极发生反应 。 【解析】A．该装置工作时，阳离子向正极移动，溶液中向Pt电极移动，故A错误；B．Ag是负极，负极失电子发生氧化反应，Ag电极上发生的反应为，故B正确；C．若将废酸换成中性溶液，Pt电极反应变为，故C错误；D．根据，当电路中转移0.2mol电子时，去除的质量为7.1g，故D错误；选B。 题型06 原电池的应用 1.形成原电池后，可加快氧化还原的化学反应速率； 2.设计原电池：将氧化还原反应拆分为两个半反应，分别作原电池的负极反应和正极反应； 确定电极材料：若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作 负 极；若为气体或溶液中的还原性离子，可用惰性电极作负极。 一般情况下，发生还原反应的电极材料的活泼性弱于负极材料； 3.判断金属活动性顺序：一般情况下， 较活泼的金属材料作负极； 4.用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 【典例6】（24-25高二上·江苏·期中）CCTV报道，解放军总后勤部提出要让每个野外作业的战士都吃上热饭菜，其中一种方法是利用原电池原理，将食盐颗粒、炭屑、铁屑装入食品包装的夹层中密封起来，使用时撕开一口子，加入适量水振荡，就会产生热量加热食品。以下叙述正确的是 A．铁作负极，发生氧化反应 B．碳作负极，发生还原反应 C．铁作正极，发生还原反应 D．碳作正极，发生氧化反应 【答案】A 【解析】利用原电池原理反应放热，由铁屑、炭粒、食盐、水、空气组成的原电池中，铁做负极，炭粒作正极，负极本身发生失电子的氧化反应，炭粒发生还原反应，答案选A。 【变式6-1】（24-25高二上·江苏苏州·月考）下列有关化学反应速率的说法中正确的 A．用铁片与硫酸反应制取氢气时，用质量分数为的浓硫酸可增大产生氢气的速率 B．用锌片与硫酸反应制取氢气时，加入数滴硫酸铜溶液，可以加快制取氢气的反应速率 C．等质量的锌粉和锌片与相同体积相同物质的量浓度的盐酸反应，反应速率相等 D．为减缓海水中钢铁水闸腐蚀：水闸与外加直流电源的正极相连 【答案】B 【解析】A．已知Fe常温下遇到浓硫酸发生钝化，故用铁片与硫酸反应制取氢气时，用质量分数为的浓硫酸不能增大产生氢气的速率，A错误；B．用锌片与硫酸反应制取氢气时，加入数滴硫酸铜溶液，则Zn能够置换出Cu，与Zn构成原电池反应，故可以加快制取氢气的反应速率，B正确；C．锌粉的表面积比锌片的大，故等质量的锌粉和锌片与相同体积相同物质的量浓度的盐酸反应，反应速率前者大，C错误；D．为减缓海水中钢铁水闸腐蚀：水闸应该与外加直流电源的负极相连作阴极，D错误；故答案为：B。 【变式6-2】（23-24高二上·江苏连云港·月考）有A、B、D、E四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反应式为：E2++2e-=E，B-2e-=B2+则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为 A．A﹥B﹥E﹥D B．A﹥B﹥D﹥E C．D﹥E﹥A﹥B D．D﹥A﹥B﹥E 【答案】D 【解析】当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B，则金属活泼性为A＞B；当A、D组成原电池时，A为正极，则金属活泼性为D＞A；B与E构成原电池时，电极反应式为：E2-+2e-→E，B-2e-→B2+，B失去电子，则金属活泼性为B＞E，综上所述，金属活泼性为D＞A＞B＞E，故答案为：D。 【变式6-3】（24-25高二下·江苏盐城·期末）一种可植入人体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化血糖反应，从而控制血糖浓度。下列有关说法正确的是 A．电池工作时，化学能全部转化为电能 B．在反应过程中血液中葡萄糖被氧化为葡萄糖酸 C．a电极反应式为 D．电池工作时，电子由a电极沿导线流向b电极 【答案】B 【分析】由工作原理可知，该装置为原电池，左侧通入氧气，转化成氢氧根离子，化合价降低，得电子，作正极，电极方程式为，右侧氧化亚铜转化成氧化铜，化合价升高，失电子，作负极，原电池工作时，化学能转化成电能，但能量有损耗，不能全部转化，电子从负极经导线流到正极，据此解答。 【解析】A．电池工作时，化学能转化为电能、热能等，A错误；B．电极a通入氧气，为正极，则电极b为负极，失电子，发生氧化反应，所以在反应过程中血液中葡萄糖被氧化为葡萄糖酸，B正确；C．电极a通入氧气，为正极，得电子，电解质溶液为碱性，所以a电极反应式为，C错误；D．电池工作时，电极a为正极，电极b为负极，电子经过导线从负极流向正极，则电子由b电极沿导线流向a电极，D错误；故选B。 题型07 化学电源-一次电池与二次电池 一、一次电池 一次电池是放电后不可充电的电池，电解质溶液制成不流动胶状也叫干电池。 （1）碱性锌锰干电池 总反应式为：Zn+2MnO2+2H2O = 2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极反应式：Zn - 2e- + 2OH- ==Zn(OH)2 正极反应式：2MnO2 + 2e- + 2H2O==2MnO(OH) + 2OH- （2）锌银电池—纽扣电池 总反应式为：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2 正极反应式：Ag2O＋2e－＋H2O＝2Ag ＋2OH－ 二、二次电池 （1）铅蓄电池： 总反应式： 负极反应式：Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 正极反应式：PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O 【典例7】（25-26高二上·江苏连云港·月考）有关下列四个常用电化学装置的叙述中，不正确的是 图Ⅰ普通锌锰电池 图Ⅱ碱性锌锰电池 图Ⅲ铅酸蓄电池 图Ⅳ银锌纽扣电池 A．图Ⅰ和图Ⅱ所示电池的负极反应不相同 B．图Ⅱ所示电池相比图Ⅰ所示电池，有效期短且易漏液 C．图Ⅲ属于二次电池，可以根据电解质溶液的密度判断充放电程度 D．图Ⅳ所示电池中，正极的电极反应式为 【答案】B 【解析】A．由图可知，图Ⅰ为普通锌锰电池，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn - 2e- = Zn²⁺；图Ⅱ为碱性锌锰电池，锌为原电池的负极，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2，两者负极反应因电解质环境不同而不同，A正确；B．由图可知，图Ⅰ为普通锌锰电池，图Ⅱ为碱性锌锰电池，与图Ⅰ普通锌锰电池相比，图Ⅱ碱性锌锰电池的电解质为碱性，锌粉与电解质接触更充分，反应平稳，不易漏液且有效期更长，B错误；C．硫酸溶液的浓度越大，密度越大，由图可知，图Ⅲ为二次电池铅酸蓄电池，放电时硫酸溶液浓度降低、密度减小，充电时硫酸溶液浓度增大、密度增大，所以可通过电解质溶液密度判断充放电程度，C正确；D．由图可知，图Ⅳ为银锌纽扣电池， Ag2O为电池的正极，水分子作用下氧化银得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，电极反应式为Ag2O + 2e- + H2O = 2Ag + 2OH-，D正确；故选B。 【变式7-1】（24-25高二上·江苏南京·期末）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．负极的电极反应式： B．电池工作时，通过隔膜向负极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成1molMnOOH，转移电子数为 【答案】D 【分析】Zn为负极，电极反应式为：，MnO2为正极，电极反应式为：。 【解析】A．由以上分析可知负极的电极反应式：，故A正确；B．原电池中阴离子向负极移动，则通过隔膜向负极移动，故B正确；C．环境温度过低，反应速率减慢，不利于电池放电，故C正确；D．由上述电极反应可知每生成1molMnOOH，转移1mol电子，转移电子数目为，故D错误；故选：D。 【变式7-2】（25-26高二上·江苏苏州·月考）铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的pH增大 C．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向板 D．充电时铅酸蓄电池的正极与外接电源的负极相连 【答案】D 【解析】A．放电时，负极Pb发生反应：，正极PbO2发生反应：，两极均生成PbSO4沉淀，质量均增大，A正确；B．放电时总反应为，消耗H2SO4，溶液中H+浓度降低，pH增大，B正确；C．放电时为原电池，电子从负极（Pb）经导线流向正极（PbO2），C正确；D．充电时为电解池，铅酸蓄电池的正极发生氧化反应，作为电解池阳极，连接外接电源正极，D错误；故答案为D。 【变式7-3】（23-24高二上·江苏苏州·月考）某充电宝锂离子电池的总反应为xLi＋Li1-xMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是    A．锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移 B．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e-=Ni(OH)2＋OH- C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电 D．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4-xe-=Li1-xMn2O4＋xLi＋ 【答案】D 【分析】由总反应可知，锂离子电池放电时锂极失去电子发生氧化反应为负极，则Li1-xMn2O4为正极；镍氢电池放电时NiOOH得到电子发生还原反应为正极，则MH为负极；【解析】A．原电池工作时阳离子向正极移动，故锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移，A正确；B．由分析可知，镍氢电池放电时，NiOOH得到电子发生还原反应生成氢氧化镍，为正极，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e-=Ni(OH)2＋OH-，B正确；C．由图可知，右侧装置为电极为M、Ni(OH)2，则应该为连接锂离子电池进行充电生成NiOOH、MH的过程，故表示用锂离子电池给镍氢电池充电，C正确；D．锂离子电池充电时，阴极反应为LiMn2O4发生还原反应生成锂单质，电极反应式：xLi++xe-=xLi，D错误；故选D。 题型08 化学电源-燃料电池与新型电池 一、燃料电池 燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 （1）酸性氢氧燃料电池 负极反应式：2H2 – 4e- = 4H+ 正极反应式：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 总反应式：2H2 + O2 = 2H2O （2）碱性氢氧燃料电池 负极反应式：2H2 – 4e- + 4OH- = 2H2O 正极反应式：O2 + 4e- +2H2O= 4OH- 总反应式：2H2 + O2 = 2H2O 二、新型电池 例：熔融盐电池 比如用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极反应物，空气与CO2的混合气为正极反应物，制得在650 ℃下工作的燃料电池。高温下能传导CO32-，在工作过程中，电解质熔融盐的组成、浓度不变。 正极：O2＋2CO2＋4e－ ═ 2CO32－； 负极：2CO＋2CO32-－4e－ ═ 4CO2； 总反应：2CO＋O2 ═ 2CO2 【典例8】（25-26高二上·江苏·月考）以N2与H2为反应物、溶有A的盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，其原理如下图所示。下列叙述正确的是 A．电流从通H2的电极流向通入N2的电极 B．A为NH4Cl C．反应过程中右边区域溶液pH逐渐增大 D．通N2一极的电极反应为N2+8H+-6e-=2NH 【答案】B 【分析】由图可知，氮气、氢气和盐酸反应生成氯化铵，此新型燃料电池的总反应为，A为；H元素的化合价升高，氢气发生失电子的氧化反应，通入氢气的一极为电池的负极，方程式为：N元素的化合价降低，氮气发生得电子的还原反应，通入氮气的一极为电池的正极，电极方程式为：；电解质为盐酸溶液，故A为，据此作答。 【解析】A．电流方向为正极流向负极，通入氢气的电极为负极，通入氮气的电极为正极，电流应从通入氮气的电极流向通入氢气的电极，A错误；B．氮气在正极得电子生成，电解质为盐酸，与Cl-结合生成，故A为，B正确；C．右边区域为负极区，电极反应，生成H+使溶液pH减小，C错误；D．通入氮气电极为正极，发生还原反应，得电子，正确电极反应为，选项中电子符号错误，D错误；故答案为：B。 【变式8-1】（25-26高二上·江苏苏州·月考）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 A．催化重整制和时，使用催化剂可以提高反应的焓变 B．电极A上参与的电极反应为： C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 【答案】C 【分析】燃料电池中，通入燃料的一极为负极，还原剂失去电子发生氧化反应，电子沿着导线流向正极，通入氧化剂的一极为正极，正极上发生还原反应，则A为负极、B为正极，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极； 【解析】A．焓变(ΔH)由反应物和生成物的总能量决定，催化剂只能降低反应活化能、加快反应速率，不能改变焓变，A错误；B．该电池为熔融碳酸盐燃料电池，电解质中无OH⁻，电极A（负极）上CO失去电子被氧化生成二氧化碳，，B错误；C．电池工作时，阴离子向负极移动，电极A为负极，故向电极A移动，C正确；D．电极B为正极，氧气发生还原反应，得到电子生成碳酸根离子，，D错误；故选C。 【变式8-2】（2024高二上·江苏扬州·学业考试）液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种甲醇为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，溶液作为电解质溶液。关于该电池的叙述正确的是 A．a极发生氧化反应 B．b极为该电池的负极 C．放电时，电子从b极流向负载，再由负载流向a D．b极的反应式： 【答案】A 【分析】该燃料电池中，a电极为负极，燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：，b电极为正极，氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：，电池总反应为：，结合离子的移动方向、电流的方向分析解答。 【解析】A．由分析知，a极为负极，发生氧化反应，故A正确；B．b极为该电池的正极，a极为该电池的负极，故B错误；C．放电时，从电子从负极经负载流向正极，所以从a极流向负载，再由负载流向b，故C错误；D．由分析知，b极的反应式为，故D错误；故选A。 【变式8-3】（24-25高二上·江苏镇江·期末）燃料电池的能量利用率高，肼燃料电池原理如图所示。下列有关说法不正确的是 A．电极为正极 B．将由电极区向电极区移动 C．用该电池电解饱和食盐水，当消耗时，可产生标准状况下的 D．电极的电极反应式为 【答案】C 【分析】由图可知，通入氧气的一极为燃料电池的正极，通入肼的一极为燃料电池的负极，据此回答； 【解析】A．通入燃料的电极是负极，通入的电极是正极，A正确；B．电解质溶液中阳离子移向正极，B正确；C．当消耗1mol时，转移4mol电子，可产生2mol，在标准状况下的体积为44.8L，C错误；D．碱性环境下电极的电极反应式为，D正确；故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $