第24讲 化学电源（暑假预习讲义）新高二化学人教版

第24讲 化学电源 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.常见的化学电源及其分类。 2.掌握一次电池、二次电池的电极方程式的书写。 3.积极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染。 预习重点 化学电池的工作原理、燃料电池工作原理。 预习难点 典型化学电池的电极反应 情｜境｜启｜思 生活中经常会接触到各种电池，并且随着新能源时代的到来，新能源汽车不断开发新型电池，那么这些电池的原理是什么？为什么有的可以充电有的不可以充电？为什么燃料也可以用来制作电池？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 化学电源概述及一次电池 1.化学电源的分类 是常见的化学电源，可分为如下三类： 一次电池 也叫做干电池，放电后不可再充电 二次电池 又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生 燃料电池 连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源 2.判断电池优劣的主要标准 标准 概念 比能量 单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1 比功率 单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1 储存时间 电池可储存时间的长短 3.化学电源的发展方向 小型化、 、 、不需要维护的电池受到人们的青睐。如镍氢电池、锂离子电池等。 4.化学电池的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的 、酸和碱等有害物质，随处丢弃会给 、 等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。 5.一次电池 （1）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 。 （2）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 （3）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 （4）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 【例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 【解题要点】注意书写电极反应式中，若反应产物与电解质溶液反应，要写相应的叠加式。 【即练1】电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是(　　) A．Ag2O是正极，Zn是负极 B．Zn是正极，Ag2O是负极 C．工作时，电池负极区溶液pH增大 D．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 【即练2】锌锰干电池是生活中常用的电池，酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是 A．锌锰干电池属于一次电池，用完不可随意丢弃 B．酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池放电过程中锌均发生氧化反应 C．放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极上反应为 D．放电时，碱性锌锰干电池正极反应式为 知识点02 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.锂离子电池 锂电池 说明 Li-CO2电池：4Li＋3CO22Li2CO3＋C (隔膜只允许Li＋通过，向正极移动) 放电时： 锂极为负极，负极反应式： Li－e－＝Li＋ 铱基电极为正极，正极反应式： LiFePO4-C电池：Li1－xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C (隔膜只允许Li＋通过，向正极移动，LixC6中C元素为0价) 放电时： M为负极，负极反应式： N为正极，正极反应式： 全固态锂-硫电池：16Li＋xS88Li2Sx(2≤x≤8) (Li＋移向电极a)，电极a掺有石墨烯，可增强电极导电性 放电时： 电极b是负极，负极反应式： 电极a是正极，正极反应式(第一步)： LiCoO2-C电池：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋6C (放电过程中，Li＋从负极脱出，嵌入正极) 放电时： N为负极，负极反应式： M为正极，正极反应式： 锂-空气电池：4Li＋O2＋2H2O4LiOH (Li＋移向B极) 放电时： A为负极，负极反应式： B为正极，正极反应式： (电解液a不能是水溶液，因为金属锂可与水反应) 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。 【例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： 【解题要点】充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 【即练3】（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 【即练4】（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 知识点03 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-） 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。 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.燃料电池电极的书写方法 电极的负极反应物一定是燃料，正极反应物为O2或空气。据氧化还原反应规律，负极燃料失电子发生氧化反应，正极氧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CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法： 第一步：确定生成物 CH4 故CH4的最终产物为CO和H2O 第二步：确定价态变化及电子转移 H4－8e－―→O＋H2O 第三步：依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O 第四步：最后据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 【例3】（24-25高二下·广东江门·月考）燃料电池是CO、H2、CH4等与O2(或空气)发生反应将化学能转化为电能的装置，若电解质溶液是KOH溶液，下列关于CH4燃料电池的说法不正确的是 A．正极反应式：O2+2H2O+4e- =4OH- B．负极反应式：CH4+8OH- -8e- = CO2+6H2O C．放电时，溶液中OH-浓度减少 D．放电时溶液中的阴离子向负极移动 【解题要点】 【即练5】直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是 A．电池工作时，电极I电势低 B．电极Ⅱ的反应式为： C．电池总反应为： D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g 【即练6】（24-25高二上·黑龙江齐齐哈尔·月考）一种以某固体氧化物为电解质的新型燃料电池，可在该固体氧化物电解质中自由移动，产物对环境无污染。下列说法正确的是 A．若A为氢气，则正极反应式为 B．若B为氧气，则该电极反应式为 C．若A为甲烷，则消耗甲烷外电路中流过的电子数目为 D．若A为肼()，B为氧气，则电池总反应为 一、单选题 1．（25-26高二上·辽宁·期末）化学电源在生活中应用广泛，各种电池的示意图如下。下列有关说法正确的是 甲：碱性锌锰电池 乙：锌银纽扣电池 丙：铅酸蓄电池 丁：锂电池 A．图甲中：该电池为一次电池，的作用是催化剂 B．图乙中：负极的电极反应式为 C．图丙中：铅酸蓄电池放电时负极板的质量增加，正极板的质量减小 D．图丁中：锂电池放电时，向多孔碳材料一极移动 2．（25-26高二下·安徽滁州·期中）铝是常见的金属元素，应用广泛，如应用于海上救生衣设计的海水电池(示意图如图所示)，下列有关铝的说法正确的是 A．工业冶炼铝时在阳极得到铝单质 B．电解饱和食盐水时，可采用铝片作阴极 C．铝片上镀铜时，应将铝片作阳极 D．上述海水电池中的向石墨极定向移动 3．（25-26高二上·河南·期末）目前广泛使用的碱性锌锰干电池工作时总反应为，下列有关分析正确的是 A．该电池属于二次电池 B．工作时负极周围pH增大 C．正极电极反应式： D．当消耗6.5 g Zn时，通过电解液的电子数目为 4．（25-26高二上·四川泸州·期末）锌银纽扣电池构造示意图如下。下列有关说法错误的是 A．正极反应为： B．纤维膜中的OH-流向电解液a C．放电时锌粉发生氧化反应 D．钢壳起到导电与支撑的作用 5．（25-26高二下·广西南宁·期中）以为离子导体的铝-磷酸铁锂电池，该电池放电时嵌入形成，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法正确的是 A．放电时，电极发生还原反应，由左向右迁移 B．放电时正极反应： C．充电时，电极与外接电源正极相连，作电解池阳极 D．充电时，阳极上得电子，发生氧化反应 6．（25-26高二下·湖南郴州·阶段检测）全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法不正确的是 A．隔膜为阴离子交换膜 B．放电时，b极为正极 C．充电时，隔膜两侧溶液浓度均减小 D．理论上，每减少1 mol，总量相应增加2 mol 7．（25-26高二下·浙江温州·期中）一种甲酸燃料电池装置示意图如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，从正极区移向负极区 B．负极的电极反应为 C．每得到，理论上消耗 D．放电过程中，正极区溶液pH不断减小 8．（25-26高二下·河南郑州·期中）科学家发明了一种生物质燃料电池，工作原理如图所示，以两种不同的多金属含氧酸盐(POM)作电解质溶液，左槽充满POM①和生物质(成分是纤维素)，右槽持续通入氧气，电池在光照下就可以放电。下列说法错误的是 A．左侧电极电势低于右侧电极电势 B．， C．交换膜为质子交换膜，且随着反应进行，交换膜右侧溶液降低 D．消耗生物质的同时，理论上有标准状况下参与反应 9．（25-26高二上·湖南湘西·期末）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 A．储能过程中将化学能转化为电能 B．放电时负极反应式为 C．放电时右侧溶液pH增大 D．充电总反应： 10．（25-26高二下·贵州遵义·期中）锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长等优点，某锂离子电池工作原理为，装置如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，b极为负极，发生氧化反应 B．放电时，电路中每转移0.2 mol电子，b极质量减少1.4 g C．充电时，a极的电极反应式为 D．充电时，a极接电源正极，b极接电源负极 11．（25-26高二下·湖北荆州·阶段检测）用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如下所示。下列说法中正确的是 A．a极发生还原反应，b极质量增加 B．燃料电池工作时，负极反应为：H2-2e-=2H+ C．若a、b均是石墨，则消耗H2 22.4 L(标况)时，b极析出铜64 g D．若a极是铜，b极是石墨，电解一段时间后，溶液中铜离子浓度会减小 12．（25-26高二上·贵州贵阳·期末）钠离子二次电池是一种具有潜力的新型电池。某钠离子电池的工作原理如图所示，总反应为：。下列有关该电池说法正确的是 A．放电时的电极电势： B．放电时移向电极b C．充电时a与电源的正极相连 D．充电时阴极反应式为： 13．（25-26高二上·贵州·期末）在稀硫酸中利用电催化可将转化为多种有机物，其装置如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是 A．若电源为铅（酸）蓄电池，则Q应与电极相连 B．交换膜X为阴离子交换膜 C．电极上的电极反应式为 D．一段时间后，右侧工作室中溶液的颜色变蓝 14．（25-26高二下·广东东莞·期中）一种新型水系可充电电池示意图如下。已知放电和充电过程中S和Cu2S均吸附在电极Ⅰ上，充电时电极Ⅰ和电极Ⅱ的质量均增加。下列说法正确的是 A．电极电势：电极Ⅰ＞电极Ⅱ B．放电时，电极Ⅰ的电极反应式为 C．充电时，电解质溶液的pH增大 D．充电时，理论上电极Ⅰ和Ⅱ增加的质量之比为 二、非选择题 15．（25-26高二上·四川攀枝花·期末）铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源，用的硫酸作为电解质溶液，放电时的电池反应为：。回答下列问题： (1)在放电过程中，向_______(选填“”或“Pb”)电极作定向移动。 (2)放电时，正极发生的电极反应为_______；充电时，阴极发生的电极反应为_______。 (3)铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：电极在作用下产生的可将Pb电极氧化。氧化Pb发生反应的化学方程式为_______。 (4)使用过程中，铅酸电池负极因生成导电性差的大颗粒，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有_______(填序号)。 A．增强负极导电性 B．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 C．碳材料作还原剂，使被还原 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第24讲 化学电源 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.常见的化学电源及其分类。 2.掌握一次电池、二次电池的电极方程式的书写。 3.积极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染。 预习重点 化学电池的工作原理、燃料电池工作原理。 预习难点 典型化学电池的电极反应 情｜境｜启｜思 生活中经常会接触到各种电池，并且随着新能源时代的到来，新能源汽车不断开发新型电池，那么这些电池的原理是什么？为什么有的可以充电有的不可以充电？为什么燃料也可以用来制作电池？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 化学电源概述及一次电池 1.化学电源的分类 原电池是常见的化学电源，可分为如下三类： 一次电池 也叫做干电池，放电后不可再充电 二次电池 又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生 燃料电池 连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源 2.判断电池优劣的主要标准 标准 概念 比能量 单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1 比功率 单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1 储存时间 电池可储存时间的长短 3.化学电源的发展方向 小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如镍氢电池、锂离子电池等。 4.化学电池的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。 5.一次电池 （1）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。 （2）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 （3）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 （4）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 【例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】由以上分析可知负极的电极反应式：，故A正确；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；环境温度过低，反应速率减慢，不利于电池放电，故C正确；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。 【解题要点】注意书写电极反应式中，若反应产物与电解质溶液反应，要写相应的叠加式。 【即练1】电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是(　　) A．Ag2O是正极，Zn是负极 B．Zn是正极，Ag2O是负极 C．工作时，电池负极区溶液pH增大 D．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 【答案】A 【解析】根据总反应式可知，金属锌失去电子发生氧化反应，作该电池的负极，氧化银得到电子发生还原反应，作该电池的正极，A项正确，B项错误；负极区锌离子与氢氧根离子结合，溶液中氢氧根离子浓度减小，则其pH减小，C项错误；该电池工作时，电子由锌极经外电路流向氧化银极，D项错误。 【即练2】锌锰干电池是生活中常用的电池，酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是 A．锌锰干电池属于一次电池，用完不可随意丢弃 B．酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池放电过程中锌均发生氧化反应 C．放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极上反应为 D．放电时，碱性锌锰干电池正极反应式为 【答案】C 【解析】A．锌锰干电池属于一次电池，由重金属离子，用完不可随意丢弃，故A正确； B．酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池都是锌作负极，放电过程中锌均发生氧化反应，故B正确； C．放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极上反应为，故C错误； D．放电时，碱性锌锰干电池正极反应式为，故D正确； 故选C。 知识点02 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.锂离子电池 锂电池 说明 Li-CO2电池：4Li＋3CO22Li2CO3＋C (隔膜只允许Li＋通过，向正极移动) 放电时： 锂极为负极，负极反应式： Li－e－＝Li＋ 铱基电极为正极，正极反应式： 3CO2＋4Li＋＋4e－＝2Li2CO3＋C LiFePO4-C电池：Li1－xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C (隔膜只允许Li＋通过，向正极移动，LixC6中C元素为0价) 放电时： M为负极，负极反应式： LixC6－xe－＝6C＋xLi＋ N为正极，正极反应式： Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－＝LiFePO4 全固态锂-硫电池：16Li＋xS88Li2Sx(2≤x≤8) (Li＋移向电极a)，电极a掺有石墨烯，可增强电极导电性 放电时： 电极b是负极，负极反应式： Li－e－＝Li＋ 电极a是正极，正极反应式(第一步)： S8＋2e－＋2Li＋＝Li2S8 LiCoO2-C电池：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋6C (放电过程中，Li＋从负极脱出，嵌入正极) 放电时： N为负极，负极反应式： LixC6－xe－＝6C＋xLi＋ M为正极，正极反应式： Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－＝LiCoO2 锂-空气电池：4Li＋O2＋2H2O4LiOH (Li＋移向B极) 放电时： A为负极，负极反应式：Li－e－＝Li＋ B为正极，正极反应式： O2＋4e－＋2H2O＝4OH－ (电解液a不能是水溶液，因为金属锂可与水反应) 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。 【例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。 【解题要点】充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 【即练3】（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。 【解析】充电时，A是阴极、B是阳极，电极A接电源的负极，故A错误；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；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；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；故选A。 【即练4】（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。 知识点03 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- 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。 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.燃料电池电极的书写方法 电极的负极反应物一定是燃料，正极反应物为O2或空气。据氧化还原反应规律，负极燃料失电子发生氧化反应，正极氧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CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法： 第一步：确定生成物 CH4 故CH4的最终产物为CO和H2O 第二步：确定价态变化及电子转移 H4－8e－―→O＋H2O 第三步：依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O 第四步：最后据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 【例3】（24-25高二下·广东江门·月考）燃料电池是CO、H2、CH4等与O2(或空气)发生反应将化学能转化为电能的装置，若电解质溶液是KOH溶液，下列关于CH4燃料电池的说法不正确的是 A．正极反应式：O2+2H2O+4e- =4OH- B．负极反应式：CH4+8OH- -8e- = CO2+6H2O C．放电时，溶液中OH-浓度减少 D．放电时溶液中的阴离子向负极移动 【答案】B 【分析】燃料电池中，通入燃料的电极失电子发生氧化反应，电极反应式为：，所以为负极，通入氧化剂的电极得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e- =4OH-，所以为正极；所以电池反应式为 。 【解析】根据分析可知，氧气在正极发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e- =4OH-，A正确；燃料电池中，通入燃料的一极为负极，负极上失电子发生氧化反应，甲烷失电子生成二氧化碳和水，二氧化碳能和碱反应生成碳酸盐和水，所以负极电极反应式为：，B错误；该电池的反应式为，消耗了溶液中的氢氧根离子，且有溶剂水生成，导致溶液中氢氧根离子的浓度降低，C正确；放电时，电子从负极经外电路流向正极，所以正极上有大量电子，根据异性电荷相吸，所以溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，D正确；故选B。 【解题要点】 【即练5】直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是 A．电池工作时，电极I电势低 B．电极Ⅱ的反应式为： C．电池总反应为： D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g 【答案】C 【分析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极Ⅱ为正极，负极：H2O2-2e-+2OH-=O2+2H2O，正极: 。 【解析】A．电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确；B．电极Ⅱ为正极，电极反应式为：，B正确；C．该电池放电过程中，负极区的OH-来自KOH，正极区的 来自H2SO4，K+通过阳离子交换膜进入正极区与硫酸根结合生成K2SO4，因此电池总反应为：，C错误；D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为0.1mol，即3.9g，D正确；故选C。 【即练6】（24-25高二上·黑龙江齐齐哈尔·月考）一种以某固体氧化物为电解质的新型燃料电池，可在该固体氧化物电解质中自由移动，产物对环境无污染。下列说法正确的是 A．若A为氢气，则正极反应式为 B．若B为氧气，则该电极反应式为 C．若A为甲烷，则消耗甲烷外电路中流过的电子数目为 D．若A为肼()，B为氧气，则电池总反应为 【答案】C 【分析】由电子流动方向可知，电极甲为负极，电极乙为正极。 【解析】电极甲为负极，若A为氢气，则负极反应式为H2-2e-+O2-=H2O，故A错误；电极乙为正极，若B为氧气，则该电极反应式为O2+4e-=2O2-，故B错误；电极甲为负极，若A为甲烷，电极反应式为CH4-8e-+5O2-=CO+2H2O，32g甲烷的物质的量为=2mol，电路中流过的电子为8×2NA=16NA，故C正确；电极甲为负极，若A为肼(N2H4)，B为氧气，则产物为氮气(产物对环境无污染)和水，故D错误；故选C。 一、单选题 1．（25-26高二上·辽宁·期末）化学电源在生活中应用广泛，各种电池的示意图如下。下列有关说法正确的是 甲：碱性锌锰电池 乙：锌银纽扣电池 丙：铅酸蓄电池 丁：锂电池 A．图甲中：该电池为一次电池，的作用是催化剂 B．图乙中：负极的电极反应式为 C．图丙中：铅酸蓄电池放电时负极板的质量增加，正极板的质量减小 D．图丁中：锂电池放电时，向多孔碳材料一极移动 【答案】D 【详解】A．碱性锌锰电池为一次电池，锌作负极，失去电子发生氧化反应，作正极，得到电子，不是催化剂，A错误； B．图乙纽扣电池中，锌作负极失去电子发生氧化反应，碱性条件下生成氢氧化锌，而不是锌离子，B错误； C．铅酸蓄电池放电时铅电极和二氧化铅电极反应均生成硫酸铅，两极质量均增加，C错误； D．锂电池放电时，锂作负极，失去电子发生氧化反应生成锂离子，氧气在正极（多孔碳材料）发生还原反应得到电子，阳离子移向正极（多孔碳材料），D正确； 故选D。 2．（25-26高二下·安徽滁州·期中）铝是常见的金属元素，应用广泛，如应用于海上救生衣设计的海水电池(示意图如图所示)，下列有关铝的说法正确的是 A．工业冶炼铝时在阳极得到铝单质 B．电解饱和食盐水时，可采用铝片作阴极 C．铝片上镀铜时，应将铝片作阳极 D．上述海水电池中的向石墨极定向移动 【答案】D 【详解】A．工业冶炼铝时，电解熔融，铝离子在阴极得电子生成铝单质，A错误； B．电解饱和食盐水时，阴极反应为，生成的会与作阴极的铝片反应，且铝片会与电解质中的水发生反应，故不宜采用铝片作阴极，B错误； C．铝片上镀铜时，铝片应作镀件（阴极），铜作阳极，C错误； D．海水电池中，铝片为负极，石墨为正极，阳离子向正极移动，因此向石墨极定向移动，D正确； 故选D。 3．（25-26高二上·河南·期末）目前广泛使用的碱性锌锰干电池工作时总反应为，下列有关分析正确的是 A．该电池属于二次电池 B．工作时负极周围pH增大 C．正极电极反应式： D．当消耗6.5 g Zn时，通过电解液的电子数目为 【答案】C 【详解】A．碱性锌锰干电池是一次性电池，放电后不能充电，不属于二次电池，A错误； B．负极反应为，消耗，导致负极周围pH减小，B错误； C．正极上得电子生成，反应式为，C正确； D．电子不能通过电解液传递，只能通过外电路移动，因此“通过电解液的电子数目”这一说法错误，D错误； 故答案选C。 4．（25-26高二上·四川泸州·期末）锌银纽扣电池构造示意图如下。下列有关说法错误的是 A．正极反应为： B．纤维膜中的OH-流向电解液a C．放电时锌粉发生氧化反应 D．钢壳起到导电与支撑的作用 【答案】B 【分析】根据锌银纽扣电池构造示意图可知，Zn粉是电池的负极失电子形成，氧化银粉是电池正极，得电子生成Ag。 【详解】A．根据分析和电池中含有KOH可知，正极反应为：，A正确； B．该装置是原电池，由正极移向负极，即流向电解液b，B错误； C．放电时锌粉在负极反应，发生氧化反应，C正确； D．钢壳没有参与电极反应，起导电于支撑的作用，D正确； 故选B。 5．（25-26高二下·广西南宁·期中）以为离子导体的铝-磷酸铁锂电池，该电池放电时嵌入形成，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法正确的是 A．放电时，电极发生还原反应，由左向右迁移 B．放电时正极反应： C．充电时，电极与外接电源正极相连，作电解池阳极 D．充电时，阳极上得电子，发生氧化反应 【答案】B 【分析】根据工作原理图和题目信息，电池放电时嵌入形成，原电池中阳离子移向正极，所以，为正极，得电子发生还原反应，正极反应式为，则电极为负极，失电子发生氧化反应，负极反应式为 【详解】A．为负极，放电时失电子发生氧化反应，由右向左迁移（阳离子向正极移动），A错误； B．为正极，正极反应式为，B正确； C．电池充电时，原本的负极与外接电源负极相连，作电解池阴极，原本的正极与外接电源正极相连，作电解池阳极，电极是电池负极，充电时与外接电源负极相连，作电解池阴极，C错误； D．充电时阳极发生氧化反应，失电子生成，D错误； 故选B。 6．（25-26高二下·湖南郴州·阶段检测）全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法不正确的是 A．隔膜为阴离子交换膜 B．放电时，b极为正极 C．充电时，隔膜两侧溶液浓度均减小 D．理论上，每减少1 mol，总量相应增加2 mol 【答案】D 【分析】b电极反应涉及/，则a电极反应涉及/Fe．a电极的电极反应式为，失电子发生氧化反应，a电极为负极，b电极的电极反应式为，得电子发生还原反应，b电极为正极； 【详解】A．图中和/只在两极内循环，没有跨膜移动，故隔膜应为阴离子交换膜，A不符合题意； B．由分析可知，放电时b电极为正极，B不符合题意； C．充电时，阳极反应式为，阴极反应式为，两侧溶液中浓度均减小，C不符合题意； D．由分析可知，正极每减少1 mol，生成1 mol，转移1 mol电子，负极反应消耗0.5 mol，生成0.5 mol，总量增加1.5 mol，D符合题意； 故选D。 7．（25-26高二下·浙江温州·期中）一种甲酸燃料电池装置示意图如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，从正极区移向负极区 B．负极的电极反应为 C．每得到，理论上消耗 D．放电过程中，正极区溶液pH不断减小 【答案】B 【分析】该装置为甲酸燃料电池，左边被氧化为，失去电子，左边为负极区；右边通入氧气，氧气得电子发生还原反应，为原电池的正极区。 【详解】A．原电池中，阳离子向正极移动，因此从负极区移向正极区，A错误； B．负极区为碱性环境，中C为+2价，被氧化为​中+4价的C，失2e-，配平后电极反应为：，B正确； C．生成，2mol透过离子交换膜移向正极，说明电路中转移2mol电子，对应消耗的物质的量为，但选项未说明是标准状况，无法计算氧气体积，C错误； D．正极区总反应为，不断消耗生成水，减小，pH不断增大，D错误； 故答案为：B。 8．（25-26高二下·河南郑州·期中）科学家发明了一种生物质燃料电池，工作原理如图所示，以两种不同的多金属含氧酸盐(POM)作电解质溶液，左槽充满POM①和生物质(成分是纤维素)，右槽持续通入氧气，电池在光照下就可以放电。下列说法错误的是 A．左侧电极电势低于右侧电极电势 B．， C．交换膜为质子交换膜，且随着反应进行，交换膜右侧溶液降低 D．消耗生物质的同时，理论上有标准状况下参与反应 【答案】C 【分析】由电子转移方向可知，左侧为原电池负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应为，右侧为正极，电极反应为，据此分析。 【详解】A．由电子转移方向可知，左侧为原电池负极，右侧为正极，左侧电极电势低于右侧电极电势，A正确； B．左槽中纤维素失去电子，发生氧化反应，所以，右槽中氧气得到电子，发生还原反应，所以，B正确； C．由分析可知，负极反应，负极会产生，负极产生的通过交换膜移动到正极，则中间的交换膜为质子交换膜；根据正极反应式为，当电路转移电子时，该反应消耗，有通过质子交换膜进入正极区的溶液中，不变，因此随着反应进行，交换膜右侧溶液保持不变，C错误； D．根据负极反应，列出关系式：，消耗生物质54g，转移8mol的电子；结合正极反应可知，转移的电子，理论上消耗，标准状况下的体积为，D正确； 故选C。 9．（25-26高二上·湖南湘西·期末）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 A．储能过程中将化学能转化为电能 B．放电时负极反应式为 C．放电时右侧溶液pH增大 D．充电总反应： 【答案】D 【分析】该电池放电时左侧电极为负极，发生反应，右侧电极为正极，电极反应为，据此解答。 【详解】A．储能时该电池充电，将电能转化为化学能，A错误； B．电池放电时左侧为负极，反应式为，B错误； C．电池放电时质子（氢离子）向正极移动，所以右侧溶液c(H+)增大，pH降低，C错误； D．充电时总反应为，D正确； 故选D。 10．（25-26高二下·贵州遵义·期中）锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长等优点，某锂离子电池工作原理为，装置如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，b极为负极，发生氧化反应 B．放电时，电路中每转移0.2 mol电子，b极质量减少1.4 g C．充电时，a极的电极反应式为 D．充电时，a极接电源正极，b极接电源负极 【答案】C 【分析】根据总反应和原电池工作原理，先判断放电时的电极性质： 放电时，Fe发生失电子的氧化反应，发生得电子的还原反应；原电池中阳离子向正极移动，因此放电时a电极为负极，b电极为正极，图中移向b电极。结合二次电池“充电时，放电时的负极变阴极、正极变阳极，充电时阴极接负极、阳极接正极”的规律分析选项： 【详解】A．放电时b电极是正极，发生还原反应，A错误； B．放电时正极b的反应为，每转移电子，b电极结合，质量增加，B错误； C．充电时a为阴极，发生还原反应，得电子被还原为Fe，电极反应式为，C正确； D．充电时，原负极（a电极）接电源负极，原正极（b电极）接电源正极，D错误； 故选C。 11．（25-26高二下·湖北荆州·阶段检测）用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如下所示。下列说法中正确的是 A．a极发生还原反应，b极质量增加 B．燃料电池工作时，负极反应为：H2-2e-=2H+ C．若a、b均是石墨，则消耗H2 22.4 L(标况)时，b极析出铜64 g D．若a极是铜，b极是石墨，电解一段时间后，溶液中铜离子浓度会减小 【答案】C 【分析】左侧碱性氢氧燃料电池中，通入的电极为负极，通入的电极为正极；右侧电解池中，与电源正极相连的a为阳极，带正电，与电源负极相连的b为阴极，带负电。 【详解】A．a是阳极，阳极发生氧化反应，A错误； B．燃料电池是碱性电解质，负极反应不能生成，正确的负极反应为：，B错误； C．标况下的物质的量为，反应转移电子；b极为阴极，电极反应为，转移电子时析出，质量为，C正确； D．a是阳极，若a为铜，铜属于活性电极，阳极反应为，阴极b的反应为，由于阳极溶解的铜与阴极析出的铜物质的量相等，因此电解一段时间后，溶液中浓度不变，D错误； 故选C。 12．（25-26高二上·贵州贵阳·期末）钠离子二次电池是一种具有潜力的新型电池。某钠离子电池的工作原理如图所示，总反应为：。下列有关该电池说法正确的是 A．放电时的电极电势： B．放电时移向电极b C．充电时a与电源的正极相连 D．充电时阴极反应式为： 【答案】C 【分析】放电时，根据电子流动的方向，可确定b电极为负极，a电极为正极；则充电时，b电极为阴极，a电极为阳极。 【详解】A．电池放电时，正极的电势大于负极，b电极为负极，a电极为正极，则电极电势：a＞b，A不正确； B．放电时，b电极为负极，a电极为正极，阳离子向正极移动，则Na+移向电极a，B不正确； C．充电时，a为阳极，与电源的正极相连，C正确； D．充电时，b电极为阴极，得电子发生还原反应，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，可得出电极反应式为：，D不正确； 故选C。 13．（25-26高二上·贵州·期末）在稀硫酸中利用电催化可将转化为多种有机物，其装置如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是 A．若电源为铅（酸）蓄电池，则Q应与电极相连 B．交换膜X为阴离子交换膜 C．电极上的电极反应式为 D．一段时间后，右侧工作室中溶液的颜色变蓝 【答案】A 【分析】由图可知，该装置连接外部电源属于电解池，电极处得电子转化为有机物，碳元素化合价降低，发生还原反应，则电极为电解池阴极，电极为电解池阳极，阳极区稀硫酸中水失电子生成氧气，电极反应式为； 【详解】A．由分析可知，电极为电解池阴极，应连接外接电源的负极，铅（酸）蓄电池负极为，所以，Q应与电极相连，A项正确； B．由分析可知，装置右侧阴极区得电子转化为有机物，会消耗，左侧阳极区水失电子生成，电解池中阳离子向阴极移动，所以交换膜X应为阳离子交换膜，B项错误； C．由分析可知，电极为电解池阳极，发生的反应为水失电子生成氧气，电极反应式为，C项错误； D．由分析可知，装置右侧为阴极区，得电子转化为有机物，金属不会反应生成，溶液不会变蓝，D项错误； 故答案选A。 14．（25-26高二下·广东东莞·期中）一种新型水系可充电电池示意图如下。已知放电和充电过程中S和Cu2S均吸附在电极Ⅰ上，充电时电极Ⅰ和电极Ⅱ的质量均增加。下列说法正确的是 A．电极电势：电极Ⅰ＞电极Ⅱ B．放电时，电极Ⅰ的电极反应式为 C．充电时，电解质溶液的pH增大 D．充电时，理论上电极Ⅰ和Ⅱ增加的质量之比为 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，电极Ⅱ上转化为，发生还原反应，电极Ⅰ上转化为S，发生氧化反应，则电极Ⅱ为正极，电极Ⅰ为负极；充电时，电极Ⅱ上转化为，发生氧化反应，电极Ⅰ上S转化为，发生还原反应，此时电极Ⅱ为阳极，电极Ⅰ为阴极。 【详解】A．根据分析可知，则电极Ⅱ为正极，电极Ⅰ为负极，电极电势：电极Ⅱ＞电极Ⅰ，A错误； B．放电时，电极Ⅰ上转化为S，故电极反应式为：，B错误； C．充电总反应为，反应生成，溶液中浓度升高，pH减小，C错误； D．充电时转移电子，电极Ⅰ发生反应，增加的质量为的质量：；电极Ⅱ发生反应，增加的质量为的质量：，二者质量增加比为，D正确； 故选D。 二、非选择题 15．（25-26高二上·四川攀枝花·期末）铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源，用的硫酸作为电解质溶液，放电时的电池反应为：。回答下列问题： (1)在放电过程中，向_______(选填“”或“Pb”)电极作定向移动。 (2)放电时，正极发生的电极反应为_______；充电时，阴极发生的电极反应为_______。 (3)铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：电极在作用下产生的可将Pb电极氧化。氧化Pb发生反应的化学方程式为_______。 (4)使用过程中，铅酸电池负极因生成导电性差的大颗粒，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有_______(填序号)。 A．增强负极导电性 B．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 C．碳材料作还原剂，使被还原 【答案】(1)Pb (2) (3) (4)AB 【详解】（1）根据总反应：，放电时，负极（Pb）发生氧化反应，正极（PbO2）发生还原反应。负极反应为：，正极反应为：，原电池中阴离子向负极移动， 向Pb电极移动。 （2）根据总反应：，放电时，负极（Pb）发生氧化反应，正极（PbO2）发生还原反应。负极反应为：，正极反应为：，充电时，阴极需要将 还原为 ，同时释放 。反应式为：。 （3）根据题意，电极在作用下产生的可将Pb电极氧化生成 ，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。 （4）A．碳材料具有优良的导电性，可以提高负极整体导电性，A正确； B．碳材料可增加比表面积，促进 以小颗粒形式析出，延缓电极失活，B正确； C．碳材料不参与电极反应，而是作为导电介质，不是还原剂，C错误； 故选AB。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $