专题07 原电池与化学电源（期末培优讲义）高二化学上学期人教版

该高中化学讲义以“原电池与化学电源”为核心，通过递进式知识框架构建体系，从原电池工作原理及应用出发，延伸至一次电池、二次电池、燃料电池等类型。运用对比表格呈现单液与双液原电池差异，思维导图梳理电极反应式书写步骤，清晰展现重难点分布及内在逻辑。 讲义亮点在于“原理-应用-创新”三层练习设计，如典例3分析甲烷熔融碳酸盐燃料电池工作原理，培养科学思维中的模型建构能力。方法指导强调电极反应式书写三守恒原则，即时检测题涵盖新型电池（如微生物电池），助力基础学生夯实原理，优秀学生深化探究，为教师实施精准分层教学提供支持。

专题07 原电池与化学电源 重点一 原电池的工作原理及应用 1.原电池定义及本质 概念：原电池是把化学能转化为 的装置， 反应本质：自发进行的 。 2.原电池构成条件 一看反应 看是否有能 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) 二看两电极 一般是 不同的两电极 三看是否形成闭合回路 形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液或 ； ②两电极直接或间接 ； ③两电极插入 中 ①离子导体可以是电解质溶液、熔融电解质或固态离子导体，只能传导离子。 3.原电池的工作原理 Zn—Cu电池 ①电子移动方向 锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液， 从负极经导线流入正极 ②离子移动方向 阴离子向 移动(如SO)，阳离子向 移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在 上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 ③电极反应式 负极(锌极)： (氧化反应)。 正极(铜极)： (还原反应)。 总反应： 。 4.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 装置图 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 和 化学能只转化为 反应区域 两极反应在相同区域 两极反应在不同区域 5.双液原电池中盐桥的组成和作用 组成 盐桥中装有饱和的 、 等溶液和琼胶制成的胶冻。 离子移向 盐桥含饱和KCl（KNO3）溶液，K＋移向 ，Cl－（NO3－）移向 作用 a.连接内电路，形成 ； b.平衡电荷，使原电池 产生电流。 c.减少 。 6.原电池的应用 ①比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性 的金属，正极一般是活动性 的金属(或非金属)。 ②加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，创造多个 反应环境，使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成 ，反应速率 。 ①Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但锌不足时，产生H2的物质的量要 。 ③用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池 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 。 ④设计制作化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等。 设计化学电源的方法： ①拆分反应：将氧化还原反应分成两个 。 ②选择电极材料：将还原剂（一般为比较活泼的金属）作 极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作 极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极—— 、 作负极。 ③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与 发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与 发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料 的阳离子。 ④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。 重点二 原电池电极反应式的书写方法 1.遵循三个守恒 得失电子守恒 元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子，元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子。 电荷守恒 电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数 。 原子守恒(质量守恒) 电极反应两边同种原子的原子个数 。 2.电极反应式的书写方法 （1）负极反应式的书写 ①若负极材料本身被氧化 a.金属电极失去电子生成的金属阳离子不与电解质溶液反应，负极反应式：M - ne- = Mn+。如锌、铜、稀硫酸构成的原电池，负极反应式为 Zn-2e- === Zn2+ b.金属电极失去电子生成的金属阳离子与电解质溶液反应，书写负极反应式时需将金属失电子的反应和金属阳离子与电解质溶液的反应叠加。如铅蓄电池的负极反应式为Pb - 2e- + SO42- ===PbSO4。 ②负极材料本身不参与反应 如燃料电池，在书写电极反应式时，要注意燃料反应后的产物是否与电解质溶液的反应叠加。如以 NaOH 溶液为电解质溶液的氢燃料电池，负极反应式为H2 - 2e- + 2OH- ===2H2O。 (2)正极反应式的书写 首先要判断在正极发生还原反应的物质，然后再根据具体情况写出正极反应式。 ①若负极材料与电解质溶液能自发地发生化学反应时，在正极上发生还原反应的物质是电解质溶液中的某种微粒。如锌、铜、稀硫酸构成的原电池，锌能与稀硫酸反应正极反应为 2H+ + 2e- = H2↑；若电解质溶液换为 CuSO4溶液，则正极反应为 Cu2+ + 2e- = Cu。 ②若负极材料与电解质溶液不能自发地发生化学反应时,在正极上发生还原反应的物质一般是溶解在电解质溶液中的O2。如铁、铜、氢氧化钠构成的原电池，Fe 与NaOH溶液不反应，正极反应为O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-。 ③若反应产物与电解质溶液反应，要写相应的叠加式。如铅蓄电池的正极反应为 PbO2+ 2e- + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O。 (3)电极总反应式的书写 ①直接根据原电池反应原理书写，如氢氧燃料电池，无论电解质溶液是酸性、碱性或中性，总反应方程式均为2H2 + O2 = 2H2O。 ②“加和法”：总反应方程式 = 负极反应式 + 正极反应式。注意，只有电子转移数目相等时方可直接加和。 3.书写电极反应的基本规则 (1)两极得失电子数目相等。 (2)电极反应式常用“===”表示，不用“→”表示。 (3)电极反应式中若有气体生成， “↑”；而有固体生成时，由于固体附着在电极上， “↓”。 (4)书写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加 H+、OH-或H2O。 4.书写电极反应式的基本类型 (1)题目给定原电池的装置图，未给总反应式。 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物 ③写出电极反应式，将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得总反应式。 (2)题目中给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 重点三 一次电池 1.化学电源的优点和优劣判断标准 优点：相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，使用方便等。 电池优劣的标准：是电池单位质量或单位体积所能输出的 或 及可储存时间的长短。 2.普通锌锰电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为 极，石墨棒为 极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作 电极反应 负极 正极 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4-==Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成 电池； b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成 性锌锰电池； c.负极材料由锌片改为 。 3.碱性锌锰干电池 结构 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应： 正极 正极材料：MnO2 正极反应： 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 4.银锌电池 结构 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应： 正极 正极材料：Ag2O 正极反应： 总反应 Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 5.锂电池 结构 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 电极反应 负极 负极材料：锂 负极反应： 正极 正极材料：SOCl2 正极反应： 总反应 8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S 重点四 二次电池 1.特点及铅蓄电池工作原理 特点：放电后能充电复原继续使用，两个电极均参与电极反应，“放电”为 原理，“充电”为 原理。 铅蓄电池工作原理： 结构 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 总反应式 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－=== ； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－=== ； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 2.纳米硅基锂电池 一种新型二次电池，电池装置如图所示，电池反应式为xFeS2＋4LixSixFe＋2xLi2S＋4Si。 （1）电池放电时，Li＋由 极移向 极，电子 (填“能”或“不能”)通过聚合物隔膜。 （2）电池充电时，a极反应式为xFe＋2xLi2S－4xe－=== 。 3.图解二次电池的充放电 4.二次电池的充放电规律 （1）充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的 相连以 ，可简记为负接 后作 极，正接 后作 极。 （2）工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是 ；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也 。 ①可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。 ②充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 重点五 燃料电池 1.燃料电池 装置 燃料电池的构成 燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)与氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的 电化学反应装置。 燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体， 电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32- ④固体电解质是掺杂了Y2O3（三氧化二钇）的ZrO2（氧化锆）固体，高温下能传导O2-离子 特点 ①清洁、安全、高效 ②燃料的利用率 、能量转化率 ，能量转化率达到80%以上 ③与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低 ④与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池 部，而是从外部提供，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用 ⑤供电量易于调节，能适应于电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领域有广阔的应用情景 2.氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，电解质溶液可分为酸性、碱性和中性。 正负极反应式 电解质溶液 负极 正极 酸性（H+） 中性（Na2SO4） 碱性（OH-） 3.甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32- ④用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－===4O2- 4.解答燃料电池题目的思维模型 5.解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为 ，通入正极的物质为 。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 1.燃料电池电极反应式书写 ①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 2.燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。 一次电池的工作原理及应用 【典例1】（24-25高一下·湖南益阳·期末）银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 【即时检测1-1】（24-25高一下·北京顺义·期末）普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：。下列说法正确的是 A．石墨棒作负极 B．发生氧化反应 C．失电子生成 D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒 【即时检测1-2】（24-25高一下·湖北荆门·期末）碱性锌锰电池的总反应为，构造示意图如图所示。下列说法错误的是 A．电池工作时，正极发生反应为 B．电池工作时，向负极移动 C．去掉隔膜可提高电池工作效率 D．该电池属于一次电池 可充电电池的工作原理及应用 【典例2】（24-25高二上·浙江宁波·期末）某课题组设计并提出了一种基于时间解耦氨分解的新型可充电电池，能实现到的高效转化。已知电极上充放电循环的总反应为，工作原理如图所示。下列叙述正确的是 A．放电时的电极电势小于锌箔电极 B．放电时，＠C电极反应式： C．交换膜可用阴离子交换膜 D．充电时，电路中转移，左室溶液质量减少65g 【即时检测2-1】（24-25高二上·福建龙岩·期末）研究人员研制出一种超常性能铝离子电池。该电池以金属铝和石墨为电极，用和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，其放电工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时，向铝电极方向移动 B．充电时，铝电极上发生氧化反应 C．放电时，电子由石墨电极经用电器流向铝电极 D．放电时，正极的电极反应为 【即时检测2-2】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期末）下列有关如图所示铅蓄电池的说法正确的是 A．放电时，铅被还原 B．放电时，电解质溶液氢离子浓度减小 C．充电时，原极接电源的负极即可复原 D．放电时总反应： 燃料电池的工作原理及应用 【典例3】（24-25高一下·湖北襄阳·期末）开发天然气燃料电池，既可高效利用能源又能减少CO2排放。某甲烷熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图，处理器中可吸收水和部分CO2.下列叙述正确的是 A．电极A为负极，电极B为正极 B．电池工作时向电极B移动 C．电池工作时电流由电极A经用电器流向电极B D．电极A上的反应为CH4-6+3=4CO2+2H2O 【即时检测3-1】（24-25高一下·安徽蚌埠·期末）一种用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是 A．该电池工作时将电能转化为化学能 B．电极A发生了还原反应 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： 【即时检测3-2】（23-24高一下·云南丽江·期末）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置，如图所示为碱性氢氧燃料电池示意图，该电池电极表面镀有一层细小的铂粉(铂吸附气体的能力强，性质稳定)。下列说法错误的是 A．氢氧燃料电池能量转化的主要形式是化学能转化为电能 B．在导线中电子流动的方向：由a到b C．负极电极反应式为 D．电极表面镀铂粉可提高能量转化效率 新型电池 【典例4】（25-26高二上·重庆·月考）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是 A．正极反应为 B．温度越高，微生物促进反应中电子的转移速率越快 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为 【即时检测4-1】（24-25高二上·安徽芜湖·期末）我国某大学科研团队提出用多孔泡沫铁、高度膨化的纳米泡沫碳(CFs)和添加了NH4Cl的FeSO4溶液构建独特的“摇椅式”全铁离子电池，电池结构如图所示(阴离子未标出)。下列说法错误的是 A．放电时，向泡沫铁极移动 B．充电时，阳极的电极反应式为 C．若电源为铅蓄电池，则电极M应与PbO2电极相连 D．放电时，每转移0.2 mol ，参与反应的铁元素的总质量为11.2 g 【即时检测4-2】（24-25高二上·广东佛山·期末）铁钛液流电池是一种有发展前景的低成本液流电池，放电时其工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列说法错误的是 A．放电时，a极附近溶液颜色由浅绿色逐渐变为黄色 B．放电时，b极的电极反应式为 C．充电时，b极与外接电源的正极相连 D．充电时，由a极区迁移至b极区 夯实基础 1．（24-25高三上·北京海淀·期末）碱性锌锰干电池的结构示意图如下图。该电池放电时发生反应：。下列说法正确的是 A．Zn发生还原反应 B．正极发生反应 C．电池工作时向正极方向移动 D．理论上，每转移0.1mol电子，有8.8gMnOOH生成 2．（24-25高一下·北京·期末）铅酸蓄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 已知：难溶于水，该电池总反应为。 A．作电池的负极 B．电池工作时，稀硫酸的浓度增大 C．电池工作时，向负极方向移动 D．电池工作时，铅极发生 3．（24-25高二下·广东茂名·期末）Mg-AgCl电池是一种可被海水激活的电池。下列说法不正确的是 A．Mg极为电池负极 B．正极的电极反应式为 C．电池放电时，海水中的移向正极 D．电池放电时，电流从AgCl极流向Mg极 4．（24-25高二上·广东佛山·期末）一种锌-空气电池的简易装置结构如图所示。下列说法错误的是 A．金属Zn为负极 B．电子流动方向：Zn→KOH凝胶→石墨 C．石墨电极反应式： D．空气中的CO2等酸性气体会影响电池的性能 5．（24-25高一下·广西南宁·期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锌铜原电池工作时，电子由锌经电流表流向铜，再由铜经电解质溶液流向锌 B．图乙：纽扣式银锌电池中，正极的电极反应式为 C．图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生还原反应，且外电路中每转移电子消耗锌65g D．图丁：铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为 6．（24-25高二上·广东广州·期末）如图为两种不同的铜锌原电池，下列相关说法不正确的是 A．图a与图b的反应原理均为： B．图a中电流流向为：Cu片→导线→Zn片→溶液→Cu片 C．图b所示原电池能量利用率比图a所示原电池要高 D．若将图b中溶液换成稀硫酸，当电路中转移1mol电子时，产生22.4L氢气 7．（24-25高一下·重庆·期末）某种熔融碳酸盐燃料电池以为电解质，一极通入甲烷()，一极通入和的混合气体，该电池工作原理如图。下列说法正确的是 A．电池工作时，向右迁移 B．负极的电极反应式为： C．每消耗，电解质中通过的电子数为 D．a为，b为和 8．（24-25高二下·上海·期末）甲醇燃料电池工作原理如下图，下列有关叙述正确的是 A．a导出的气体是 B．电池工作时，电子由甲电极经外电路流向乙电极 C．乙电极的反应式为 D．当外电路通过电子时，理论上消耗甲醇1.6g 9．（24-25高一下·广东东莞·期末）科学家使用研制了一种可充电电池(简图如图)。下列说法不正确的是 A．可充电电池属于二次电池 B．放电时，电极上发生还原反应 C．电子流向：电极 D．理论上Zn电极减重6.5g，转移电子0.2mol 10．（24-25高二上·黑龙江·期末）“大气固碳”锂电池原理，装置如图所示。下列说法错误的是 A．充电时，电极A接电源的正极 B．充电时，左室锂电极的质量增加 C．放电时，锂离子通过聚合物电解质膜进入右室 D．放电时，电极B的电极反应为 11．（24-25高二上·北京昌平·期末）酸性锌锰干电池与碱性锌锰干电池的构造示意图如下图所示，碱性锌锰干电池的总反应为：Zn + 2MnO2 + H2O = 2MnO(OH) + ZnO。 关于两电池及其工作原理，下列说法中正确的是 A．碱性锌锰干电池中锌粉发生的电极反应为：Zn –2e−+ 2OH-= ZnO B．两电池中MnO2均发生氧化反应 C．每生成1 mol MnOOH，转移2 mol电子 D．用KOH替代NH4Cl，可降低对金属外壳的腐蚀 12．（24-25高一下·吉林·期末）关于下列四个装置说法错误的是 装置Ⅰ 装置Ⅱ 装置Ⅲ 装置Ⅳ A．装置Ⅰ：铜电极质量增加 B．装置Ⅱ：锌筒作负极，发生氧化反应 C．装置Ⅲ：放电时，正极的电极反应式为 D．装置Ⅳ：内电路中电子由b极移向a极 综合运用 13．（24-25高一下·福建福州·期末）新型锂-空气电池具有能量大、密度高的优点，具有巨大的应用前景。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是 A．放电时，Li+通过固体电解质向金属锂电极移动 B．当外电路转移1mol电子，理论上石墨烯电极消耗标准状况下5.6L O2 C．该电池工作时，金属锂作为正极被氧化 D．有机电解液可以用水性电解液代替 14．（24-25高二下·广东深圳·期末）新型锂硫电池能实现快速充电，其充电的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时，In电极的电势高于石墨电极 B．充电时石墨电极发生的反应为 C．放电时从石墨电极向电极迁移 D．放电时每转移，In电极质量减少 15．（24-25高二上·福建南平·期末）一种“三明治”结构的锌-空气电池放电时总反应：，装置如图所示。下列说法错误的是 A．水凝胶固态电解质不易泄漏，利于封装 B．放电时，电子经水凝胶固态电解质流向石墨 C．放电时，负极： D．充电时，转移，理论上电极质量减少 16．（24-25高二上·福建漳州·期末）测定空气中CO含量常用电化学气体传感器法，其中CO传感器的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该装置实现了化学能转化为电能 B．1 mol CO参与反应，外电路转移2 mol电子 C．电解质溶液中，从工作电极移向对电极 D．对电极反应式为 17．（24-25高二上·广东广州·期末）氧化铋()作为镍/铋电池的负极材料，因其理论容量高、易制备而受到广泛关注。如图为该电池的示意图，下列说法正确的是 A．放电时，从电极a移向电极b B．放电时，总反应为 C．充电时，电子从电源负极→电极a→电极b→电源正极 D．充电时，电路中转移1mol电子，阳极质量减少17g 18．（24-25高一下·辽宁鞍山·期末）如图，锂—铜空气燃料电池容量高、成本低，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，放电时发生反应：。下列说法中，不正确的是 A．放电时，正极的电极反应式为 B．放电时，每转移1mol电子，则负极质量减小7g C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生 D．电流从电极Cu经导线流向电极Li 思维拔高 19．（24-25高二下·安徽滁州·期末）我国科技工作者设计了如图所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，3—丙二胺（PDA）以捕获，使放电时还原产物为。该设计克服了导电性差和释放能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是 A．在正极反应中，PDA可以改善多相界面的相容性，促进的快速脱溶剂和扩散 B．放电时，每转移电子，理论上可转化 C．充电时，电极与电源负极相连，向阴极迁移 D．电池不仅能够实现能量储存，还能实现二氧化碳的增值利用，被认为是新一代极具吸引力的电池候选产品 20．（24-25高二上·安徽合肥·期末）下列表述正确的是 A．装置甲：盐桥中的移向溶液 B．装置乙：外电路中电流由极流向极 C．装置丙：a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．装置丁：工业生产中应使用阴离子交换膜 21．（24-25高二上·福建福州·期末）“祝融号”火星探测车采用Li-CO2二次电池供电，电池的总反应式为，工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．充电时，电极B发生还原反应 B．A极区的电解质溶液可用LiCl水溶液 C．放电时，电极A为正极 D．放电时，当外电路通过1 mol e-时，至少需要吸收16.8 L CO2气体(标况下) 22．（24-25高一下·江苏扬州·期末）某研究小组探究原电池的原理并进行实验。 (1)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是 (填序号)。 ①  ②  ③ (2)某种燃料电池的工作原理示意如图所示，X、Y均为惰性电极，假设使用的“燃料”是氢气，则通入的电极是 (填“a”或“b”)电极。 (3)有人以化学反应：为基础设计一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的进行工作，则原电池的负极发生的电极反应式为 。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 原电池与化学电源 重点一 原电池的工作原理及应用 1.原电池定义及本质 概念：原电池是把化学能转化为电能的装置， 反应本质：自发进行的氧化还原反应。 2.原电池构成条件 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) 二看两电极 一般是活泼性不同的两电极 三看是否形成闭合回路 形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液或熔融电解质； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中 ①离子导体可以是电解质溶液、熔融电解质或固态离子导体，只能传导离子。 3.原电池的工作原理 Zn—Cu电池 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↑。 4.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 装置图 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 5.双液原电池中盐桥的组成和作用 组成 盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 离子移向 盐桥含饱和KCl（KNO3）溶液，K＋移向正极，Cl－（NO3－）移向负极 作用 a.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.减少能量损耗。 6.原电池的应用 ①比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 ②加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，创造多个微电池反应环境，使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率增大。 ①Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但锌不足时，产生H2的物质的量要减少。 ③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。 ④设计制作化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等。 设计化学电源的方法： ①拆分反应：将氧化还原反应分成两个半反应。 ②选择电极材料：将还原剂（一般为比较活泼的金属）作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极——石墨棒、铂片作负极。 ③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。 ④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。 重点二 原电池电极反应式的书写方法 1.遵循三个守恒 得失电子守恒 元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子，元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子。 电荷守恒 电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等。 原子守恒(质量守恒) 电极反应两边同种原子的原子个数相等。 2.电极反应式的书写方法 （1）负极反应式的书写 ①若负极材料本身被氧化 a.金属电极失去电子生成的金属阳离子不与电解质溶液反应，负极反应式：M - ne- = Mn+。如锌、铜、稀硫酸构成的原电池，负极反应式为 Zn-2e- === Zn2+ b.金属电极失去电子生成的金属阳离子与电解质溶液反应，书写负极反应式时需将金属失电子的反应和金属阳离子与电解质溶液的反应叠加。如铅蓄电池的负极反应式为Pb - 2e- + SO42- ===PbSO4。 ②负极材料本身不参与反应 如燃料电池，在书写电极反应式时，要注意燃料反应后的产物是否与电解质溶液的反应叠加。如以 NaOH 溶液为电解质溶液的氢燃料电池，负极反应式为H2 - 2e- + 2OH- ===2H2O。 (2)正极反应式的书写 首先要判断在正极发生还原反应的物质，然后再根据具体情况写出正极反应式。 ①若负极材料与电解质溶液能自发地发生化学反应时，在正极上发生还原反应的物质是电解质溶液中的某种微粒。如锌、铜、稀硫酸构成的原电池，锌能与稀硫酸反应正极反应为 2H+ + 2e- = H2↑；若电解质溶液换为 CuSO4溶液，则正极反应为 Cu2+ + 2e- = Cu。 ②若负极材料与电解质溶液不能自发地发生化学反应时,在正极上发生还原反应的物质一般是溶解在电解质溶液中的O2。如铁、铜、氢氧化钠构成的原电池，Fe 与NaOH溶液不反应，正极反应为O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-。 ③若反应产物与电解质溶液反应，要写相应的叠加式。如铅蓄电池的正极反应为 PbO2+ 2e- + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O。 (3)电极总反应式的书写 ①直接根据原电池反应原理书写，如氢氧燃料电池，无论电解质溶液是酸性、碱性或中性，总反应方程式均为2H2 + O2 = 2H2O。 ②“加和法”：总反应方程式 = 负极反应式 + 正极反应式。注意，只有电子转移数目相等时方可直接加和。 3.书写电极反应的基本规则 (1)两极得失电子数目相等。 (2)电极反应式常用“===”表示，不用“→”表示。 (3)电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；而有固体生成时，由于固体附着在电极上，不必加“↓”。 (4)书写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加 H+、OH-或H2O。 4.书写电极反应式的基本类型 (1)题目给定原电池的装置图，未给总反应式。 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物 ③写出电极反应式，将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得总反应式。 (2)题目中给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 重点三 一次电池 1.化学电源的优点和优劣判断标准 优点：相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，使用方便等。 电池优劣的标准：是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时间的长短。 2.普通锌锰电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质 电极反应 负极 Zn-2e-==Zn2＋ 正极 2MnO2＋2NH＋2e-==Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4-==Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池； b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池； c.负极材料由锌片改为锌粉。 3.碱性锌锰干电池 结构 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极 正极材料：MnO2 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 4.银锌电池 结构 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极 正极材料：Ag2O 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 总反应 Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 5.锂电池 结构 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 电极反应 负极 负极材料：锂 负极反应：8Li－8e－===8Li＋ 正极 正极材料：SOCl2 正极反应：3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－ 总反应 8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S 重点四 二次电池 1.特点及铅蓄电池工作原理 特点：放电后能充电复原继续使用，两个电极均参与电极反应，“放电”为原电池原理，“充电”为电解池原理。 铅蓄电池工作原理： 结构 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 总反应式 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 2.纳米硅基锂电池 一种新型二次电池，电池装置如图所示，电池反应式为xFeS2＋4LixSixFe＋2xLi2S＋4Si。 （1）电池放电时，Li＋由b极移向a极，电子不能(填“能”或“不能”)通过聚合物隔膜。 （2）电池充电时，a极反应式为xFe＋2xLi2S－4xe－===4xLi＋＋xFeS2。 3.图解二次电池的充放电 4.二次电池的充放电规律 （1）充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 （2）工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 ①可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。 ②充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 重点五 燃料电池 1.燃料电池 装置 燃料电池的构成 燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)与氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的 电化学反应装置。 燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体， 电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32- ④固体电解质是掺杂了Y2O3（三氧化二钇）的ZrO2（氧化锆）固体，高温下能传导O2-离子 特点 ①清洁、安全、高效 ②燃料的利用率高、能量转化率高，能量转化率达到80%以上 ③与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低 ④与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用 ⑤供电量易于调节，能适应于电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领域有广阔的应用情景 2.氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，电解质溶液可分为酸性、碱性和中性。 正负极反应式 电解质溶液 负极 正极 酸性（H+） H2 - 2e- == 2H+ O2 + 4H+ + 4e- == 2H2O 中性（Na2SO4） H2 - 2e- == 2H+ O2 + 2H2O + 4e- == 4OH- 碱性（OH-） H2 + 2OH- - 2e- == 2H2O O2 + 2H2O + 4e- == 4OH- 3.甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O 负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-===5CO2＋2H2O 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32- ④用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式：CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O 正极反应式：2O2＋8e－===4O2- 4.解答燃料电池题目的思维模型 5.解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意介质是什么？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，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 1.燃料电池电极反应式书写 ①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 2.燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。 一次电池的工作原理及应用 【典例1】（24-25高一下·湖南益阳·期末）银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 【答案】A 【详解】A．银锌纽扣电池中，Zn为负极，发生氧化反应，在KOH溶液中，负极反应为Zn失去电子结合OH⁻生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，A正确； B．正极Ag2O发生还原反应，Ag⁺得电子生成Ag，电极反应式为Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，B错误； C．电池工作时，正极的电极反应式为：Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，生成氢氧根离子，正极附近pH增大，C错误； D．电池工作时，阳离子(K+)向正极(Ag2O)移动，D错误； 故选A。 【即时检测1-1】（24-25高一下·北京顺义·期末）普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：。下列说法正确的是 A．石墨棒作负极 B．发生氧化反应 C．失电子生成 D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒 【答案】B 【分析】普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：，根据总反应可知，锌是活泼金属，失电子发生氧化反应，则锌作负极，在石墨上得电子发生还原反应，则石墨作正极。 【详解】A．根据分析，石墨棒作正极，A错误； B．失电子发生氧化反应，B正确； C．得电子发生还原反应生成，C错误； D．电池工作时，电子由负极通过导线流向正极，即由锌筒通过导线流向石墨棒，D错误； 答案选B。 【即时检测1-2】（24-25高一下·湖北荆门·期末）碱性锌锰电池的总反应为，构造示意图如图所示。下列说法错误的是 A．电池工作时，正极发生反应为 B．电池工作时，向负极移动 C．去掉隔膜可提高电池工作效率 D．该电池属于一次电池 【答案】C 【分析】根据电池总反应方程式可知：Zn为负极，发生氧化反应，电极反应式为：，MnO2为正极，发生还原反应，电极反应式为：，电池工作时，阳离子向正极定向移动，阴离子向负极定向移动，据此分析； 【详解】A．根据分析可知，电池工作时，正极发生反应为，A正确； B．根据分析可知，电池工作时，向负极移动，B正确； C．根据分析可知，去掉隔膜Zn直接与碱反应，降低电池工作效率，C错误； D．该电池不可充电，属于一次电池，D正确； 故选C。 可充电电池的工作原理及应用 【典例2】（24-25高二上·浙江宁波·期末）某课题组设计并提出了一种基于时间解耦氨分解的新型可充电电池，能实现到的高效转化。已知电极上充放电循环的总反应为，工作原理如图所示。下列叙述正确的是 A．放电时的电极电势小于锌箔电极 B．放电时，＠C电极反应式： C．交换膜可用阴离子交换膜 D．充电时，电路中转移，左室溶液质量减少65g 【答案】C 【分析】由题可知可充电电池，能实现到的高效转化，因此放电时，锌箔为负极，为正极，负极电极反应式为，正极电极反应式为，通过阴离子交换膜由正极向负极移动；充电时锌箔为阴极，电极反应式为，为阳极，电极反应式为，通过阴离子交换膜由阴极向阳极移动。 【详解】A．已知放电时正极电势大于负极电势，所以电极电势大于锌箔，A错误； B．由分析得，放电时电极反应式为，B错误； C．由分析得，交换膜可用阴离子交换膜，C正确； D．充电时，电路中转移2 mol电子，左室阴极区发生，生成了1 mol ，同时左室有2 mol 由阴极向阳极移动，因此左室溶液质量减少了。 故答案选C。 【即时检测2-1】（24-25高二上·福建龙岩·期末）研究人员研制出一种超常性能铝离子电池。该电池以金属铝和石墨为电极，用和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，其放电工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时，向铝电极方向移动 B．充电时，铝电极上发生氧化反应 C．放电时，电子由石墨电极经用电器流向铝电极 D．放电时，正极的电极反应为 【答案】D 【分析】充电时，该装置为电解池装置，放电时，该装置为原电池装置；根据其放电工作原理如图，可知铝电极为负极，石墨电极为正极，充电时，铝电极为电解池的阴极，石墨电极为阳极； 【详解】A．充电时，该装置为电解池装置，为阴离子，往阳极移动，应该移向石墨电极，故A错误； B．充电时，该装置为电解池装置，铝电极为阴极，阴极得电子发生还原反应，故B错误； C．放电时，该装置为原电池装置，铝电极为负极，石墨电极为正极，电子由铝电极经用电器流向石墨电极，故C错误； D．放电时，该装置为原电池装置，正极的电极为石墨电极，结合图示可知电极反应为，故D正确； 故答案选D。 【即时检测2-2】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期末）下列有关如图所示铅蓄电池的说法正确的是 A．放电时，铅被还原 B．放电时，电解质溶液氢离子浓度减小 C．充电时，原极接电源的负极即可复原 D．放电时总反应： 【答案】B 【分析】铅蓄电池为常见的二次电池，Pb为负极，PbO2为正极，电解质是H2SO4，放电时的总反应为，充电时的总反应为放电总反应的逆过程。 【详解】A．放电时，Pb作负极，被氧化，A错误； B．放电时总反应：，电解质H2SO4被消耗，氢离子浓度减小，B正确； C．PbO2为正极，充电时，原极接电源的正极即可复原，C错误； D．放电时总反应：，D错误； 故选B。 燃料电池的工作原理及应用 【典例3】（24-25高一下·湖北襄阳·期末）开发天然气燃料电池，既可高效利用能源又能减少CO2排放。某甲烷熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图，处理器中可吸收水和部分CO2.下列叙述正确的是 A．电极A为负极，电极B为正极 B．电池工作时向电极B移动 C．电池工作时电流由电极A经用电器流向电极B D．电极A上的反应为CH4-6+3=4CO2+2H2O 【答案】A 【分析】该装置为原电池，电极A甲烷失去电子结合碳酸根离子形成二氧化碳，电极反应式为：CH4-8+4==5CO2+2H2O，该电极为负极，电极B氧气得到电子结合二氧化碳形成碳酸根离子，电极反应式为：，以此解题。 【详解】A．CH4为还原剂，在负极发生氧化反应，而O2为氧化剂，在正极发生还原反应，则可判断出电极A为负极，电极B为正极，A正确； B．电池工作时内电路中阴离子向负极迁移，则向电极A移动，B错误； C．电池工作时外电路上电流由正极流向负极，即电流由电极B经用电器流向电极A，C错误； D．根据CH4转化为CO2时化合价的变化可计算出消耗1molCH4转移8mol电子，则电极A上的电极反应为CH4-8+4==5CO2+2H2O，D错误； 故选A。 【即时检测3-1】（24-25高一下·安徽蚌埠·期末）一种用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是 A．该电池工作时将电能转化为化学能 B．电极A发生了还原反应 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】根据题中液氨液氧燃料电池可知，负极上发生失电子的氧化反应，即A是负极，B是正极，碱性条件下，氧气在正极生成氢氧根离子，燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式：4NH3+3O2=2N2+6H2O，电子从负极流向正极。 【详解】A．该装置为原电池，工作时将化学能转化为电能，A错误； B．结合分析可知，电极A上氨气失电子产生氮气，发生氧化反应，B错误； C．原电池中，阴离子向负极移动，则OH-向负极A移动，C正确； D．电极B上氧气得到电子，由于是碱性环境，该电极反应式为：，D错误； 故选C。 【即时检测3-2】（23-24高一下·云南丽江·期末）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置，如图所示为碱性氢氧燃料电池示意图，该电池电极表面镀有一层细小的铂粉(铂吸附气体的能力强，性质稳定)。下列说法错误的是 A．氢氧燃料电池能量转化的主要形式是化学能转化为电能 B．在导线中电子流动的方向：由a到b C．负极电极反应式为 D．电极表面镀铂粉可提高能量转化效率 【答案】C 【分析】氢氧燃料电池，氢气失电子发生氧化反应，通入氢气的电极为负极；氧气得电子发生还原反应，通入氧气的电极为正极。 【详解】A.  燃料电池是将化学能转化为电能的装置，故A正确； B.  原电池中电子由负极经导线流向正极，故B正确； C.  负极氢气失电子生成水，电极反应式为，故C错误； D.  根据题目信息“铂吸附气体的能力强”，因此电极表面镀铂粉可加快电极反应速率，提高能量转化效率，故D正确； 选C。 新型电池 【典例4】（25-26高二上·重庆·月考）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是 A．正极反应为 B．温度越高，微生物促进反应中电子的转移速率越快 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为 【答案】B 【分析】在微生物的作用下将化学能转化为电能，形成原电池，根据图示可知，负极上失电子被氧化，其电极反应式为，正极上氧气得电子被还原，其电极反应式为。 【详解】A．正极上氧气得电子被还原，其电极反应式为，故A正确； B．高温会导致微生物失去生理活性，反而导致反应速率变慢，故B错误； C．原电池内电路中，阳离子向正极移动，所以质子通过交换膜从负极移向正极，故C正确； D．由分析，负极上失电子被氧化，其电极反应式为，正极上氧气得电子被还原，其电极反应式为，则总反应为，故D正确； 故选B。 【即时检测4-1】（24-25高二上·安徽芜湖·期末）我国某大学科研团队提出用多孔泡沫铁、高度膨化的纳米泡沫碳(CFs)和添加了NH4Cl的FeSO4溶液构建独特的“摇椅式”全铁离子电池，电池结构如图所示(阴离子未标出)。下列说法错误的是 A．放电时，向泡沫铁极移动 B．充电时，阳极的电极反应式为 C．若电源为铅蓄电池，则电极M应与PbO2电极相连 D．放电时，每转移0.2 mol ，参与反应的铁元素的总质量为11.2 g 【答案】D 【分析】放电时，N极泡沫铁失电子发生氧化反应，N是负极；M极Fe3+在泡沫碳表面得电子发生还原反应，M是正极。 【详解】A．放电时，阴离子向负极移动，向泡沫铁极移动，A正确： B．充电时，M是阳极，阳极的电极反应式为，B正确； C．若电源为铅蓄电池，则电极M(阳极)应与PbO2电极(正极)相连，C正确； D．放电时，每转移，负极消耗0.1 mol Fe，正极消耗0.2 mol Fe3+，参与反应的铁元素的总质量为16.8 g，D错误； 故选D。 【即时检测4-2】（24-25高二上·广东佛山·期末）铁钛液流电池是一种有发展前景的低成本液流电池，放电时其工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列说法错误的是 A．放电时，a极附近溶液颜色由浅绿色逐渐变为黄色 B．放电时，b极的电极反应式为 C．充电时，b极与外接电源的正极相连 D．充电时，由a极区迁移至b极区 【答案】D 【分析】由图，放电时a极亚铁离子失去电子被氧化为铁离子，为负极，b极得到电子被还原为，为正极，则充电时，a为阴极、b为阳极； 【详解】A．放电时，a极为负极，亚铁离子失去电子被氧化为铁离子，a极附近溶液颜色由浅绿色逐渐变为黄色，A正确；    B．放电时，b极为正极，得到电子被还原为，电极反应式为，B正确； C．充电时，b为阳极，b极与外接电源的正极相连，C正确； D．充电时，阳离子由阳极b极区迁移至阴极a极区，D错误； 故选D。 夯实基础 1．（24-25高三上·北京海淀·期末）碱性锌锰干电池的结构示意图如下图。该电池放电时发生反应：。下列说法正确的是 A．Zn发生还原反应 B．正极发生反应 C．电池工作时向正极方向移动 D．理论上，每转移0.1mol电子，有8.8gMnOOH生成 【答案】D 【分析】碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O═ZnO+2MnOOH，负极为锌失电子，发生氧化反应，正极为二氧化锰，发生还原反应，电极反应式为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，据此分析。 【详解】A．负极是金属锌，失电子，发生氧化反应，故A错误； B．正极上得电子，发生还原反应，所以正极的电极反应式为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，故B错误； C．电池工作时，阴离子向负极移动，则OH-通过向负极移动，故C错误； D．反应中锰元素的化合价由+4价降低到+3价，则每转移0.1mol电子，有0.1mol×88g/mol=8.8gMnOOH生成，故D正确； 故选：D。 2．（24-25高一下·北京·期末）铅酸蓄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 已知：难溶于水，该电池总反应为。 A．作电池的负极 B．电池工作时，稀硫酸的浓度增大 C．电池工作时，向负极方向移动 D．电池工作时，铅极发生 【答案】D 【分析】铅酸蓄电池总反应为，电池工作时，Pb失电子生成，Pb作负极；得电子生成，作正极。 【详解】A．作电池的正极，A不正确； B．电池工作时消耗，故稀硫酸的浓度减小，B不正确； C．电池工作时，电子导体和离子导体中的载流子形成闭合回路，电子导体中电子由负极流向正极，离子导体(此处为电解质溶液)中阴离子由正极流向负极；反之，阳离子由负极流向正极，故向正极方向移动，C不正确； D．由电池总反应可以得到，铅极(即负极)铅失去电子发生氧化反应生成硫酸铅，，D正确。 故选D。 3．（24-25高二下·广东茂名·期末）Mg-AgCl电池是一种可被海水激活的电池。下列说法不正确的是 A．Mg极为电池负极 B．正极的电极反应式为 C．电池放电时，海水中的移向正极 D．电池放电时，电流从AgCl极流向Mg极 【答案】B 【分析】Mg-AgCl电池为原电池装置，Mg为活泼金属，作为负极，AgCl为正极。 【详解】A．根据分析，Mg作负极，A正确； B．AgCl为正极，AgCl得电子生成Ag和氯离子：，B错误； C．电池放电时，阳离子向正极移动，故Na⁺向正极迁移，C正确； D．电池放电时，电流方向由正极流向负极，即由AgCl电极流向Mg电极，D正确； 故选B。 4．（24-25高二上·广东佛山·期末）一种锌-空气电池的简易装置结构如图所示。下列说法错误的是 A．金属Zn为负极 B．电子流动方向：Zn→KOH凝胶→石墨 C．石墨电极反应式： D．空气中的CO2等酸性气体会影响电池的性能 【答案】B 【详解】A．锌-空气电池工作时，Zn发生失电子的反应生成Zn(OH)2，锌作负极，石墨作正极，A正确； B．放电时电子由负极流出，经过导线流入正极，不能进入电解质溶液中，B错误； C．放电时锌作负极，石墨作正极，正极上氧气得电子生成OH-，正极反应式为，C正确； D．空气中的CO2等酸性气体会与KOH凝胶反应，导致电解质的碱性减弱，会影响锌-空气电池的性能，D正确； 故答案选B。 5．（24-25高一下·广西南宁·期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锌铜原电池工作时，电子由锌经电流表流向铜，再由铜经电解质溶液流向锌 B．图乙：纽扣式银锌电池中，正极的电极反应式为 C．图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生还原反应，且外电路中每转移电子消耗锌65g D．图丁：铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为 【答案】B 【详解】A．铜锌原电池中，锌是负极，铜是正极，电子是从负极经导线流经正极，但是电子不会经过电解质溶液，故A错误； B．正极为氧化银得电子发生还原反应，电解质溶液为氢氧化钾，所以正极的极反应为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，故B正确； C．锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，故C错误； D．铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为，故D错误； 答案选B。 6．（24-25高二上·广东广州·期末）如图为两种不同的铜锌原电池，下列相关说法不正确的是 A．图a与图b的反应原理均为： B．图a中电流流向为：Cu片→导线→Zn片→溶液→Cu片 C．图b所示原电池能量利用率比图a所示原电池要高 D．若将图b中溶液换成稀硫酸，当电路中转移1mol电子时，产生22.4L氢气 【答案】D 【详解】A．两种原电池均为铜锌原电池，总反应均为锌与铜离子发生置换反应生成铜和锌离子，反应原理均为：，A正确； B．图a为单液原电池，Zn为负极（失电子），Cu为正极（铜离子得电子），外电路电流方向为正极（Cu）→导线→负极（Zn），内电路通过离子定向移动形成电流，整体电流流向可描述为“Cu片→导线→Zn片→CuSO4溶液→Cu片”，B正确； C．图a为单液原电池，Zn与CuSO4溶液直接接触易发生自放电（Zn直接与Cu2+反应），能量利用率低；图b为双液原电池，通过盐桥隔离Zn与Cu2+，减少自放电，能量利用率更高，C正确； D．图b中CuSO4溶液换为稀硫酸后，正极反应为，转移1 mol电子时生成0.5 mol H2，且未说明“标准状况”，无法确定H2体积，D错误； 故选D。 7．（24-25高一下·重庆·期末）某种熔融碳酸盐燃料电池以为电解质，一极通入甲烷()，一极通入和的混合气体，该电池工作原理如图。下列说法正确的是 A．电池工作时，向右迁移 B．负极的电极反应式为： C．每消耗，电解质中通过的电子数为 D．a为，b为和 【答案】D 【分析】图示为甲烷燃料电池，由电子的转移方向可知左电极为负极，a为CH4，电极反应式为CH4-8e-+4=5CO2+2H2O，右电极为正极，b为和，电极反应式为。 【详解】A．电池工作时，电池内部阴离子向负极移动，故向左迁移，A错误； B．负极的电极反应式为：CH4-8e-+4=5CO2+2H2O，B错误； C．CH4~8e-，每消耗，有电子从左电极经外电路转移到右电极，电子不从电解质中通过，C错误； D．左电极为负极，右电极为正极，故a为，b为和，D正确； 故选D。 8．（24-25高二下·上海·期末）甲醇燃料电池工作原理如下图，下列有关叙述正确的是 A．a导出的气体是 B．电池工作时，电子由甲电极经外电路流向乙电极 C．乙电极的反应式为 D．当外电路通过电子时，理论上消耗甲醇1.6g 【答案】B 【分析】氢离子由甲电极向乙电极移动，甲是负极、乙是正极；甲醇燃料电池，甲醇在负极失电子生成二氧化碳，氧气在正极得电子生成水，则b通入甲醇，a导出二氧化碳，d通入氧气，c流出水。 【详解】A. 甲是负极，甲醇在负极失电子生成二氧化碳，a导出的气体是CO2，故A错误； B. 甲是负极、乙是正极，电池工作时，电子由甲电极经外电路流向乙电极，故B正确； C. 乙是正极，乙电极氧气得电子生成水，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，故C错误； D. 负极发生反应，当外电路通过电子时，理论上消耗0.1mol甲醇，消耗甲醇的质量为3.2g，故D错误； 选B。 9．（24-25高一下·广东东莞·期末）科学家使用研制了一种可充电电池(简图如图)。下列说法不正确的是 A．可充电电池属于二次电池 B．放电时，电极上发生还原反应 C．电子流向：电极 D．理论上Zn电极减重6.5g，转移电子0.2mol 【答案】C 【分析】这是可充电电池，属于二次电池（可充放电），原理分析如下： 放电时（原电池模式），负极（电极）：失电子发生氧化反应，电极反应为 ，溶解，电极减重。正极（电极）：得电子发生还原反应，电子从电极经外电路流向电极，溶液中离子定向移动传导电荷。 充电时（电解池模式），阴极（接电源负极，原电极）：得电子发生还原反应，，电极增重。阳极（接电源正极，原电极）：放电时正极反应逆向进行，发生氧化反应。 【详解】A．可充电电池既能放电又能充电，属于二次电池，A正确； B．在可充电电池中，比活泼，作负极，作正极。放电时，正极上发生还原反应，B正确； C．电子只能在导线中流动，不能在溶液中流动。在该电池中，电子从电极经外电路流向电极，C错误； D．在负极发生反应，的摩尔质量为，若电极减重，则消耗的物质的量为，根据反应式可知转移电子，D 正确； 综上，答案是C。 10．（24-25高二上·黑龙江·期末）“大气固碳”锂电池原理，装置如图所示。下列说法错误的是 A．充电时，电极A接电源的正极 B．充电时，左室锂电极的质量增加 C．放电时，锂离子通过聚合物电解质膜进入右室 D．放电时，电极B的电极反应为 【答案】A 【分析】根据图示，放电时二氧化碳进入电池，发生反应，Li失电子发生氧化反应，则A电极为负极、B电极为正极；充电时，A是阴极、B是阳极。 【详解】A．充电时，A是阴极、B是阳极，电极A接电源的负极，故A错误； B．充电时，A是阴极、B是阳极，锂离子由右室向左室移动，左室锂电极的质量增加，故B正确； C．放电时，A电极为负极、B电极为正极，阳离子由负极向正极移动，锂离子通过聚合物电解质膜进入右室，故C正确； D．放电时，B电极为正极，正极二氧化碳得电子生成单质碳，电极B的电极反应为，故D正确； 选A。 11．（24-25高二上·北京昌平·期末）酸性锌锰干电池与碱性锌锰干电池的构造示意图如下图所示，碱性锌锰干电池的总反应为：Zn + 2MnO2 + H2O = 2MnO(OH) + ZnO。 关于两电池及其工作原理，下列说法中正确的是 A．碱性锌锰干电池中锌粉发生的电极反应为：Zn –2e−+ 2OH-= ZnO B．两电池中MnO2均发生氧化反应 C．每生成1 mol MnOOH，转移2 mol电子 D．用KOH替代NH4Cl，可降低对金属外壳的腐蚀 【答案】D 【分析】酸性锌锰干电池负极反应式‌：，正极反应式‌：，总反应式为：，由碱性锌锰电池的总反应：2MnO2+Zn+H2O=2MnO (OH)+ZnO，可知电池的负极Zn失去电子被氧化，电极反应式为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，正极MnO2得电子被还原生成MnO (OH)，电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2 MnO (OH)+2OH-，据此分析解答。 据此分析作答。 【详解】A．由分析可知，碱性锌锰干电池中锌粉发生的电极反应为：Zn –2e−+ 2OH-= ZnO+H2O，A错误； B．结合分析可知，两个反应中，两电池中MnO2作氧化剂，发生还原反应，B错误； C．结合分析可知，每生成1 mol MnOOH，转移1 mol电子，C错误； D．氯化铵溶液显酸性，可以和金属反应，则用KOH替代NH4Cl，可降低对金属外壳的腐蚀，D正确； 故选D。 12．（24-25高一下·吉林·期末）关于下列四个装置说法错误的是 装置Ⅰ 装置Ⅱ 装置Ⅲ 装置Ⅳ A．装置Ⅰ：铜电极质量增加 B．装置Ⅱ：锌筒作负极，发生氧化反应 C．装置Ⅲ：放电时，正极的电极反应式为 D．装置Ⅳ：内电路中电子由b极移向a极 【答案】D 【详解】A．铜、锌、硫酸铜溶液构成原电池，锌的活泼性大于铜，锌是负极、铜是正极，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，铜电极质量增加，故A正确； B．普通锌锰电池，锌筒失电子作负极，发生氧化反应，故B正确； C．铅蓄电池，放电时，PbO2是正极，正极的电极反应式为，故C正确； D．装置Ⅳ是氢氧燃料电池，a是负极、b是正极，电子不能进入溶液，内电路中通过离子定向移动导电，故D错误； 选D。 综合运用 13．（24-25高一下·福建福州·期末）新型锂-空气电池具有能量大、密度高的优点，具有巨大的应用前景。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是 A．放电时，Li+通过固体电解质向金属锂电极移动 B．当外电路转移1mol电子，理论上石墨烯电极消耗标准状况下5.6L O2 C．该电池工作时，金属锂作为正极被氧化 D．有机电解液可以用水性电解液代替 【答案】B 【分析】由题干图示信息可知，金属锂电极为负极，发生氧化反应，电极反应为：Li-e-=Li+，石墨烯电极为正极，发生还原反应，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，放电时，金属锂为负极，石墨烯为正极，阳离子(Li+)向正极移动，即Li+应通过固体电解质向石墨烯电极移动，而非向金属锂电极移动，A错误； B．由分析可知，正极(石墨烯)反应为O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-，转移4 mol电子消耗1 mol O2，转移1 mol电子时消耗O2 0.25 mol，标准状况下体积为0.25 mol×22.4 L/mol=5.6 L，B正确； C．由分析可知，金属锂为活泼金属，在电池中作负极，失去电子被氧化，C错误； D．金属锂能与水反应生成LiOH和H2，有机电解液若用水性电解液代替，锂会与水反应，D错误； 故答案为：B。 14．（24-25高二下·广东深圳·期末）新型锂硫电池能实现快速充电，其充电的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时，In电极的电势高于石墨电极 B．充电时石墨电极发生的反应为 C．放电时从石墨电极向电极迁移 D．放电时每转移，In电极质量减少 【答案】D 【分析】充电时为电解池，由图可知，In电极发生还原反应、为阴极，电极反应式为：；石墨电极发生氧化反应、为阳极，电极反应式为：，据此分析解答。 【详解】A．由分析可知，充电时In电极为阴极，电势低于阳极（石墨电极），A错误； B．充电时石墨电极上－被氧化为，电极反应式为：，B错误； C．放电时，石墨电极作正极，电极作负极，从电极向石墨电极迁移，C错误； D．放电时，电极反应式为，由电极反应式可知，每转移，电极减轻，其质量为，D正确； 故答案选D。 15．（24-25高二上·福建南平·期末）一种“三明治”结构的锌-空气电池放电时总反应：，装置如图所示。下列说法错误的是 A．水凝胶固态电解质不易泄漏，利于封装 B．放电时，电子经水凝胶固态电解质流向石墨 C．放电时，负极： D．充电时，转移，理论上电极质量减少 【答案】B 【分析】放电时：Zn失电子被氧化，作负极，电极反应为；石墨为正极，得电子被还原，电极反应为；充电时：Zn电极作阴极，得电子被还原，电极反应为；石墨电极作阳极，失电子生成，电极反应为。 【详解】A．水凝胶固态电解质不易泄漏，便于封装，A正确； B．放电时，电子经导线流向石墨，电子不通过电解质，B错误； C．放电时负极的电极反应式符合电子转移与产物生成，C正确； D．由分析可知，充电时Zn电极中得电子生成Zn，转移0.2 mol 时0.1 mol 转化为0.1 mol Zn，质量减少1.6 g，D正确； 故答案选B。 16．（24-25高二上·福建漳州·期末）测定空气中CO含量常用电化学气体传感器法，其中CO传感器的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该装置实现了化学能转化为电能 B．1 mol CO参与反应，外电路转移2 mol电子 C．电解质溶液中，从工作电极移向对电极 D．对电极反应式为 【答案】D 【分析】该装置为原电池，工作电极中转化为，化合价从+2价升到+4价，发生氧化反应，工作电极为负极，则对电极为正极，由电解质溶液为溶液知，负极电极反应式为，正极电极反应式为。 【详解】A．该装置是原电池，化学能转化为电能，A正确； B．根据分析知，1 mol 参与反应时转移2 mol电子，B正确； C．原电池中，阳离子向正极移动，因此从工作电极移向对电极，C正确； D．根据分析知，对电极反应式为，D错误； 故答案选D。 17．（24-25高二上·广东广州·期末）氧化铋()作为镍/铋电池的负极材料，因其理论容量高、易制备而受到广泛关注。如图为该电池的示意图，下列说法正确的是 A．放电时，从电极a移向电极b B．放电时，总反应为 C．充电时，电子从电源负极→电极a→电极b→电源正极 D．充电时，电路中转移1mol电子，阳极质量减少17g 【答案】B 【分析】在氧化铋()作为镍/铋电池负极材料的可充电电池中，放电过程相当原电池，电极a为负极，失去电子，发生电极反应为：；电极b为正极，得到电子，发生的电极反应为：。充电过程中相当电解池，电极a为阴极，得到电子，发生的电极反应：；电极b为阳极，失去电子，发生的电极反应为：。 【详解】A．放电时，电极a为负极（失电子被氧化为），原电池中阴离子向负极移动，应移向电极a，而非从a移向b，A错误； B．放电时，负极（，失）反应为： ，正极（，得）反应为，总反应为，B正确； C．充电时为电解池，电子从电源负极→阴极（a），阳极（b）→电源正极，电子不能通过电解质溶液，“电极a→电极b”不存在，C错误； D．充电时阳极（b：）反应为，转化为，质量增加17 g（比多），D错误； 故答案选B。 18．（24-25高一下·辽宁鞍山·期末）如图，锂—铜空气燃料电池容量高、成本低，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，放电时发生反应：。下列说法中，不正确的是 A．放电时，正极的电极反应式为 B．放电时，每转移1mol电子，则负极质量减小7g C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生 D．电流从电极Cu经导线流向电极Li 【答案】A 【分析】根据放电过程的反应方程式知，反应中Li元素化合价由0价变为＋1价、Cu元素化合价由＋1价变为0价，所以负极上电极反应式为、正极的电极反应式为。 【详解】A．根据分析可知，放电时，正极的电极反应式为，A错误； B．负极的电极反应式为：，每转移1mol电子，消耗1molLi，负极质量减小7g，B正确； C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生，反应的化学方程式为，C正确； D．电流的方向与电子移动方向相反，电流从电极Cu经导线流向电极Li，D正确； 故答案选A。 思维拔高 19．（24-25高二下·安徽滁州·期末）我国科技工作者设计了如图所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，3—丙二胺（PDA）以捕获，使放电时还原产物为。该设计克服了导电性差和释放能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是 A．在正极反应中，PDA可以改善多相界面的相容性，促进的快速脱溶剂和扩散 B．放电时，每转移电子，理论上可转化 C．充电时，电极与电源负极相连，向阴极迁移 D．电池不仅能够实现能量储存，还能实现二氧化碳的增值利用，被认为是新一代极具吸引力的电池候选产品 【答案】B 【分析】在放电过程中，多孔碳纳米管电极做正极，被还原为，电极做负极；在充电过程中，电极做阴极，与电源负极相连，多孔碳纳米管电极做阳极，与电源正极相连； 【详解】A.在正极反应中，PDA可以改善多相界面的相容性，促进的快速脱溶剂和扩散，故A正确； B.放电时，正极的电极反应式为：，因此，每转移电子，理论上可转化，即，故B错误； C. 充电时，电极作为阴极，与电源负极相连，此时在电解液中向阴极迁移并被还原为，故C正确； D. 题目中提到该电池设计克服了导电性差和释放能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。因此，该电池不仅实现能量储存，还能利用，具有环保和经济价值，选项D正确； 20．（24-25高二上·安徽合肥·期末）下列表述正确的是 A．装置甲：盐桥中的移向溶液 B．装置乙：外电路中电流由极流向极 C．装置丙：a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．装置丁：工业生产中应使用阴离子交换膜 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．Zn-Cu原电池中，Zn为负极，Cu为正极，原电池中阴离子应该向负极移动，即盐桥中的移向溶液，A错误； B．氢氧燃料电池中，氢气（a极）为负极，氧气（b极）为正极，因此外电路中电流应该从正极移向负极，B错误； C．电解CuCl2溶液时，阳极（a极）产生Cl2，能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C正确； D．氯碱工业中，阳极产生Cl2，阴极产生H2，在阴极得到浓NaOH溶液，则应使用阳离子交换膜使Na+从阳极进入阴极，D错误； 故答案选C。 21．（24-25高二上·福建福州·期末）“祝融号”火星探测车采用Li-CO2二次电池供电，电池的总反应式为，工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．充电时，电极B发生还原反应 B．A极区的电解质溶液可用LiCl水溶液 C．放电时，电极A为正极 D．放电时，当外电路通过1 mol e-时，至少需要吸收16.8 L CO2气体(标况下) 【答案】D 【分析】根据电池的总反应式可知：放电时该装置为原电池，A电极上Li发生失去电子的氧化反应，A电极为负极；CO2在B电极上得到电子发生还原反应，B电极为正极。充电时该装置为电解池。原电池的负极(Li极)作电解池阴极，发生得电子的还原反应；原电池的正极B电极作电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，据此分析解答。 【详解】A．充电时，装置为电解池，电极B为阳极，发生失去电子的氧化反应，A错误； B．Li是极活泼金属，能与水发生置换反应：2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑。若用LiCl水溶液，Li会与水反应，无法稳定存在。因此，A极区电解质溶液不能用LiCl水溶液，B错误； C．放电时，该装置为原电池，电极A为负极，Li失去电子变为Li+，C错误； D．放电时，正极为电极B，根据总反应可知：4molLi失去4 mol e-，3 molCO2参与反应。4 mole-对应3 molCO2，当外电路通过1 mol e-时，消耗CO2的物质的量为n(CO2)=n(e-)=×1mol=0.75 mol，因此至少需要吸收标准状况下CO2的体积V(CO2)=0.75 mol×22.4 L/mol=16.8 L，D正确； 故合理选项是D。 22．（24-25高一下·江苏扬州·期末）某研究小组探究原电池的原理并进行实验。 (1)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是 (填序号)。 ①  ②  ③ (2)某种燃料电池的工作原理示意如图所示，X、Y均为惰性电极，假设使用的“燃料”是氢气，则通入的电极是 (填“a”或“b”)电极。 (3)有人以化学反应：为基础设计一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的进行工作，则原电池的负极发生的电极反应式为 。 【答案】(1)①② (2)a (3) 【详解】（1）能实现化学能直接转化为电能是自发进行的氧化还原反应，①②是自发进行的氧化还原反应，③是非氧化还原反应，答案选①②。 （2）根据电子转移方向可知，X为负极，Y为正极，燃料电池中燃料氢气失去电子，为负极反应物，则通入氢气的电极是a电极。 （3）根据总反应可知，锌化合价升高，失去电子发生氧化反应，作原电池的负极，电极反应式为。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $